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Vidéo question :: Calcul de la masse de zinc formée dans une pile pendant une durée donnée compte tenu du courant Chimie • Troisième année secondaire

Calculez la masse de zinc qui se forme lorsqu’un courant de 0,2 A circule à travers une pile pendant 45 minutes. On considère que la masse molaire du zinc est de 65,4 g/mol et qu'un faraday de charge est de 9,65 × 10⁴ C. Donnez votre réponse en grammes et à 3 décimales près.

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Calculez la masse de zinc qui se forme lorsqu’un courant de 0,2 ampère circule à travers une pile pendant 45 minutes. On considère que la masse molaire du zinc est de 65,4 grammes par mole et qu'un faraday de charge est de 9,65 × 10⁴ coulombs. Donnez votre réponse en grammes et à trois décimales près.

Dans ce problème, un courant dans une pile provoque la réduction des ions zinc deux plus pour former du zinc solide. Nous pourrons résoudre ce problème si nous pouvons déterminer combien d’électrons ont réagi pour former du zinc métallique dans la pile. Nous pouvons utiliser cette formule pour calculer la charge totale, où 𝑄 est la charge totale, 𝐼 est le courant et 𝑡 est le temps, mesuré en secondes. À partir de là, nous pouvons déterminer le nombre d’électrons délivrés à la pile, puis déterminer la masse de zinc qui a été formée.

Ce problème nous donne le courant, 0,2 ampère. Et le problème dit que le courant circule dans la pile pendant 45 minutes. Mais nous devons exprimer cette durée en secondes pour l'insérer dans notre équation. Il y a 60 secondes dans une minute, donc nous pouvons convertir les minutes en secondes en multipliant par 60. Cela nous donne 2700 secondes. Nous pouvons aller de l’avant et intégrer cela à notre problème. Un ampère équivaut à un coulomb par seconde. Nous pouvons remplacer ces unités dans l’équation. Donc maintenant, les secondes vont s'annuler. La charge totale est de 540 coulombs.

Maintenant, nous devons savoir à combien d'électrons cette charge totale équivaut pour pouvoir calculer la quantité de zinc qui a été formée. Nous pouvons le déterminer à l'aide de cette formule, qui nous dit que la charge est égale à la quantité de particules chargées multipliée par la constante de Faraday. Nous voulons trouver la quantité de particules, donc nous devrons réarranger cette équation pour isoler 𝑛. Nous pouvons le faire si nous divisons les deux côtés de l’équation par 𝐹, ce qui nous donne cette équation. Inversons rapidement cette équation pour que 𝑛 soit sur le côté gauche.

Maintenant, nous pouvons ajouter la charge que nous avons calculée pour 𝑄. Et nous allons introduire la constante de Faraday pour 𝐹, qui a été donnée dans le problème comme étant 9,65 fois 10 puissance quatre coulombs de charge par mole de particules chargées. Les unités de coulombs s’annulent et nous obtenons environ 0,0055958 mole d’électrons.

Maintenant, nous devons déterminer la quantité de zinc qui se forme lorsque cette quantité d’électrons réagit avec les ions zinc. D'après notre équation de réaction, nous pouvons voir que deux moles d'électrons forment une mole de zinc solide. Ainsi, la quantité de zinc est la moitié de la quantité d’électrons. Nous devons donc calculer la moitié de 0,0055958, ce qui correspond à 0,0027979 mole.

Maintenant, la dernière chose que nous devons faire est de convertir cette quantité de zinc en une masse de zinc. Nous pouvons le faire en multipliant la quantité de zinc par la masse molaire de zinc. Insérons la valeur que nous venons de calculer. Et la masse molaire a été donnée dans le problème, c’est 65,4 grammes par mole. Les unités de moles s'annulent, et on obtient environ 0,182984 gramme. Le problème nous a dit de rapporter notre réponse à trois décimales près. Donc, nous pouvons arrondir à 0,183 gramme. Ainsi, la masse de zinc formée lorsqu’un courant de 0,2 ampère circule à travers une pile pendant 45 minutes est de 0,183 gramme.

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