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Le potentiel standard de la cellule galvanique Zn solide, Zn2+ aqueux un molaire, Cu2+ aqueux un molaire, Cu solide est de 1,10 volt. Si le potentiel standard de réduction de Cu2+ aqueux plus deux électrons réagissent pour former Cu solide est de 0,34 volt, alors déterminez le potentiel standard de réduction de Zn2+ aqueux plus deux électrons réagissent pour former Zn solide.
Dans cette question, nous voulons connaître le potentiel standard de réduction, également connu sous le nom de potentiel standard d’électrode, de l’une des demi-cellules d’une cellule galvanique. Une cellule galvanique est composée de deux demi-cellules, une anode et une cathode. L'anode est le lieu de l'oxydation, tandis que la réduction se produit à la cathode. Donc, dans l’ensemble, une réaction d’oxydoréduction se produit dans une cellule galvanique.
On nous dit que le potentiel standard de la cellule est de 1,10 volt. Le potentiel standard de la cellule est représenté par le symbole 𝐸 cellule avec un signe ⦵ en exposant. Le signe ⦵ indique les conditions standard, qui sont une pression d’une atmosphère, 25 degrés Celsius et une concentration d'électrolyte d’un molaire. Et on nous donne le potentiel de standard de réduction de l’une des électrodes, l’électrode de cuivre, qui est de 0,34 volt. Nous devons trouver le potentiel de standard de réduction de l’électrode de zinc.
Le potentiel standard de réduction est considéré comme la différence du potentiel électrique entre une demi-cellule et l’électrode standard à hydrogène. C’est le potentiel d’une électrode à réduire par rapport au potentiel de l’électrode standard à hydrogène, dont le potentiel est donné comme étant de 0,00 volt.
En utilisant cette équation, nous pouvons calculer la valeur inconnue. Le potentiel standard de la cellule, 𝐸 cellule, est égal au potentiel standard de réduction de la cathode moins le potentiel standard de réduction de l’anode.
Mais quelle électrode est la cathode et laquelle est l'anode ? La représentation conventionnelle est toujours écrite avec les informations de l'anode en premier et celles de la cathode en second. Nous savons donc que le cuivre est la cathode et que les ions cuivre sont réduits en cuivre métallique dans cette demi-cellule. Et le zinc métallique est oxydé en ions zinc deux plus.
Maintenant, nous pouvons substituer les valeurs de potentiel qui nous ont été données : 1,10 volt pour 𝐸 cellule et 0,34 volt pour 𝐸 cathode, puisque le cuivre est la cathode. En réarrangeant, nous obtenons 0,34 volt moins 1,10 volt. Cela donne une valeur pour 𝐸 anode de moins 0,76 volt, qui est le potentiel standard de réduction de l’électrode de zinc. Il est logique que le zinc ait un potentiel standard de réduction plus faible ou plus négatif que le cuivre, car plus le potentiel standard de réduction est faible, moins la substance est susceptible d’être réduite, et plus elle est susceptible d’être oxydée.
Nous savons à partir de la représentation conventionnelle, que le zinc est l'anode où se produit l'oxydation. Il est donc logique que nous nous retrouvions avec une valeur plus petite et plus négative que celle du cuivre. Et nous devons reconnaître que cette valeur indique le potentiel de réduction des ions zinc en zinc métallique. Mais en réalité, le zinc métallique est oxydé en ions zinc.
Enfin, nous avons déterminé que le potentiel standard de réduction de la demi-réaction de zinc est de moins 0,76 volt.
