Physique-Chimie Terminale Spécialité
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Préparation aux épreuves du Bac
1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Modélisation des transformations acide-base
Ch. 2
Analyse physique d'un système chimique
Ch. 3
Méthode de suivi d'un titrage
Ch. 4
Évolution temporelle d'une transformation chimique
Ch. 5
Évolution temporelle d'une transformation nucléaire
BAC
Thème 1
Ch. 6
Évolution spontanée d'un système chimique
Ch. 7
Équilibres acide-base
Ch. 8
Transformations chimiques forcées
Ch. 9
Structure et optimisation en chimie organique
Ch. 10
Stratégies de synthèse
BAC
Thème 1 bis
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Description d'un mouvement
Ch. 12
Mouvement dans un champ uniforme
Ch. 13
Mouvement dans un champ de gravitation
Ch. 14
Modélisation de l'écoulement d'un fluide
BAC
Thème 2
3. Conversions et transferts d'énergie
Ch. 15
Étude d’un système thermodynamique
Ch. 16
Bilans d'énergie thermique
BAC
Thème 3
4. Ondes et signaux
Ch. 17
Propagation des ondes
Ch. 18
Interférences et diffraction
Ch. 19
Lunette astronomique
Ch. 20
Effet photoélectrique et enjeux énergétiques
Ch. 21
Évolutions temporelles dans un circuit capacitif
BAC
Thème 4
Annexes
Ch. 22
Méthode
Chapitre 8
Activité 1 - Activité d'exploration

Électrolyse de l'eau

Objectif : Citer des exemples de dispositifs de conversion ou de stockage d'énergie chimique.
Problématique de l'activité
Le dihydrogène et le dioxygène sont des gaz utilisés dans les piles à combustible, développées pour produire des voitures moins polluantes.
Comment produire du dihydrogène à partir d'eau ?

Doc. 1
Production de dihydrogène

C'est à William Nicholson, chimiste britannique du XVIIIe siècle, qu'est attribuée la paternité de l'électrolyse de l'eau […]. Après avoir lu les travaux de Volta sur les batteries électriques, il en construisit une lui‑même et découvrit qu'en immergeant les extrémités des conducteurs électriques dans l'eau, cette dernière était décomposée en deux gaz, et . Avec cette découverte, Nicholson devint le premier […] à effectuer une réaction chimique à l'aide de l'électricité.

L'eau ne se décompose pas spontanément en et en . Il faut lui fournir de l'énergie, ainsi l'électrolyse est une réaction électrochimique « forcée », qui se fait dans un appareil appelé électrolyseur connecté à un générateur électrique.

Une cellule d'électrolyse est constituée par l'immersion de deux plaques métalliques appelées électrodes dans une solution électrolytique. Dans le cas de l'électrolyse, cette solution peut être une solution d'acide sulfurique , car l'eau pure ne conduit pas le courant.
D'après Pierre Millet,
Découverte n° 343, 2006.

Doc. 2
Prototype de voiture à hydrogène

Prototype de voiture à hydrogène
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Crédits : Florent Gooden/DPPI/AFP

Doc. 3
Schéma de l'électrolyse de l'eau

Schéma de l'électrolyse de l'eau
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Crédits : lelivrescolaire.fr

Supplément numérique

Découvrez le fonctionnement d'un électrolyseur et d'une pile à combustible en cliquant .

Donnée

  • Couples d'oxydoréduction : et

Questions
APP : Extraire l'information utile
RAI/MOD : Modéliser une transformation
APP : Formuler des hypothèses
Compétence(s)

1. Déterminer les deux demi‑équations mises en jeu lors de l'électrolyse de l'eau (réactions aux électrodes) et en déduire l'équation globale de la réaction observée.

2. D'après le sens de branchement du générateur, déterminer et indiquer sur un schéma :
    a. le sens de déplacement des électrons dans les fils et les électrodes.

    b. les réactions chimiques ayant lieu aux électrodes.

    c. le nom du gaz contenu dans chaque tube renversé sur les électrodes.


Dessinez ici

3. Préciser le type de réaction (oxydation ou réduction) ayant lieu aux électrodes.


4. Expliquer pourquoi le volume du gaz 2 est deux fois plus élevé que celui du gaz 1.
Synthèse de l'activité
Préciser le rôle du générateur dans le cadre d'une électrolyse.

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