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Leçon de chimie n°34 (agrégation 2011) :
Applications des diagrammes potentiel-pH (construction exclue) (CP).

Transcription des notes manuscrites de préparation à l'agrégation. Les schémas et le détail des calculs sont dans le document original : télécharger la leçon manuscrite (PDF, 2 pages).

Prérequis

Oxydoréduction, thermochimie, piles, électrolyse, diagrammes E-pH.

Propriétés et tracé expérimental d'un diagramme

Rappel

Formule de Nernst : E dépend du pH ; information seulement thermodynamique ; conventions de tracé.

Exemple : diagramme E-pH du fer

Effet de la dilution, domaines d'existence et de prédominance.

Détermination de Fe²⁺/Fe³⁺ et des K_s

Ajout de OH⁻, mesure de E et du pH : courbe E(pH) avec points anguleux A et B, d'où les pK_s de Fe(OH)₃ et Fe(OH)₂.

Mise en solution de plusieurs couples rédox

Diagramme de l'eau

Superposition avec le manganèse

Mn instable dans l'eau (typique des métaux).

Titrage de O₂ dans l'eau (méthode de Winkler)

1. Eau + O₂ + MnCl₂ + soude, flacon bouché, 25 min ;
2. acidification par H₂SO₄ + KI ;
3. titrage de I₃⁻.

Phénomène de corrosion

Mise en évidence

Clou de fer dans un gel (ferroxyl).

Interprétation

Domaines de corrosion, immunité, passivation ; O₂ réduit en OH⁻ sur une zone, Fe oxydé en Fe²⁺ sur une autre ; rôle de Cl⁻.

Protection par anode sacrificielle

Zn moins noble que Fe : clou de fer relié à du zinc. Application : coques de navires.

Bibliographie

• Tec&Doc, PC-PC*
• H-Prépa, Chimie des matériaux
• Expériences de chimie
• Porteu-de Buchère, L'épreuve orale de chimie