Cycle de vie des matériaux

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1 Cycle de vie des matériaux
d-Exercices

2 Etamage du fer Une partie des boites de conserve alimentaire est faite d’une feuille d’acier recouverte d’une couche d’étain d’environ d=1,0 mm et de vernis. L’étain est déposé par électrolyse d’une solution de sulfate d’étain (Sn2+, SO42-), la boite en acier étant l’une des électrodes et l’autre étant constituée d’étain. La surface à recouvrir est de S=500 cm2, l’intensité du courant I= 2,00 A. a) Préciser sur un schéma le branchement des électrodes au générateur b)Quelle doit être la durée de l’électrolyse pour atteindre l’épaisseur souhaitée? Données: Q=I.Δt=n(e-).F F=9, C.mol-1 m(Sn)= 7,30 g.cm-3

3 Borne + = anode Sn→ Sn2++ 2e- Borne - = cathode Sn2++ 2e- → Sn
Solution Borne + = anode Sn→ Sn2++ 2e- Borne - = cathode Sn2++ 2e- → Sn Volume d’ étain à déposer V=d.S=1,0.10-4x500=5, cm3 Masse m= m.V=7,30x5,0.10-2=0,365 g Quantité n=m/M=0,365/65,4=5,6 mmol Ce qui nécessite la circulation de n(e-)=5,6x2=11,2 mmol d’électrons Sn2+ Sn SO42- e- I

4 Durée de passage du courant
Δt=n(e-).F/I=11,2.10-3x9,65.104/2,00=540 s = 9,0 min

5 La bauxite contient entre 50 et 60% d’alumine Al2O3.
Le recyclage de 1 kg d’aluminium remplace le traitement de 8 kg de bauxite. Discuter de la compatibilité de ces données et des avantages supplémentaires du recyclage

6 Masse molaire de l’alumine M=27x2+16x3=102 g.mol-1
L’alumine contient donc 2x27/102=53% d’aluminium La bauxite contient done entre 50x0,53=26,5% et 60x0,53=32% d’aluminium. Le traitement de 8kg de bauxite devrait donc fournir entre 2 et 2,6 kg d’aluminium. On peut donc supposer que les pertes dans le recyclage sont minimes et que surtout le rendement du traitement de la bauxite d’après ces données serait de l’ordre de 50% Le traitement de la bauxite nécessite des produits chimiques et beaucoup d’énergie électrique pour l’électrolyse de l’alumine.

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