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Transformation spontanée et forcée

Objectifs

• Modéliser et schématiser les transferts d’électrons aux électrodes.
• Identifier les produits lors d’une électrolyse.

Doc. 1

Schéma de l’électrolyse

Doc. 3

Aspect visuel des espèces chimiques

• Couples d'oxydoréduction : $\text{Zn}^{2+}(\text{aq})/\text{Zn(s)}$ et $\text{I}_2(\text{aq}) /\text{I}^-(\text{aq})$
• Test de reconnaissance des ions $\text{Zn}^{2+}(\text{aq})$ : précipité blanc en présence de soude $(\text{Na}^+(\text{aq}) ; \text{HO}^-(\text{aq}))$
• Constante d’équilibre de la réaction spontanée entre les deux couples d'oxydoréduction : $K_1 = 6 \times 10^{46}$

✔ APP : Extraire l'information utile

✔ RAI/MOD : Modéliser une transformation

✔ COM : Rédiger un compte‑rendu scientifiquement rigoureux

✔ REA : Mettre en œuvre un protocole

1. a. Déterminer expérimentalement le sens d’évolution spontanée entre les espèces des deux couples étudiés. Schématiser les expériences et les interpréter.



b. Écrire l’équation de la transformation spontanée observée.


c. Calculer le quotient de réaction à l’état initial $Q_{\text{r,i}}$ et montrer que le sens d’évolution trouvé correspond à celui prévisible théoriquement.


2. Réaliser le montage correspondant au doc. 1 et compléter le schéma en indiquant le déplacement des porteurs de charges (électrons et ions). Pour écrire sur ce schéma, veuillez cliquer sur l’image et utiliser notre outil de dessin.

3. Interpréter les observations faites lors de l’électrolyse pour trouver les produits formés.


4. Écrire les demi‑équations modélisant les réactions électrochimiques aux électrodes et en déduire l’équation de la réaction globale. Commenter le sens de cette réaction.


5. Préciser le type de réaction électrochimique qui a lieu à l’anode.


6. Calculer la constante d’équilibre $K_2$ et $Q'_{\text{r, i}}$ et commenter son évolution.

Justifier l'emploi des termes « transformations chimiques forcées ».