Si un oxydant et un réducteur réagissent lorsqu'ils sont mis en contact, on parle de transformation spontanée. Dans le sens inverse, la transformation n'est pas spontanée : elle doit être forcée.

Comment inverser le sens d'évolution d'un système oxydant‑réducteur ?

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Doc. 1
Schéma de l'électrolyse

Schéma d'électrolyse: anode et cathode en graphite immergées dans une solution d'iodure de zinc, alimentées par un générateur 12V.

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Doc. 2
Matériel nécessaire

Tubes à essai
Poudre de zinc \text{Zn(s)}
Solution de sulfate de zinc à [\text{Zn}^{2+}] = 1{,}0 \times 10^{-2} mol·L^-1
Solution d'eau iodée [\text{I}_2] = 1{,}0 \times 10^{-3} mol·L^-1
Solution d'iodure de potassium [\text{I}^-] = 1{,}0 \times 10^{-2} mol·L^-1
Flacon test caractéristique de soude
Tube en U, électrodes de graphite, générateur, fils de connexion
Solution d'iodure de zinc de concentration c = 0{,}25 mol·L^-1

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Doc. 3
Aspect visuel des espèces chimiques

Espèce chimique	Aspect
\text{Zn}^{2+}(\text{aq})	Incolore
\text{Zn(s)}	Métal gris
\text{I}_2(\text{aq})	Jaune
\text{I}^-(\text{aq})	Incolore

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Données

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}

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Questions

Compétence(s)

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.

Cliquez pour accéder à une zone de dessin

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.

Dessinez ici

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.

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Synthèse de l'activité

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

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Physique-Chimie Terminale Spécialité

Transformation spontanée et forcée

Doc. 1Schéma de l'électrolyse

Doc. 2Matériel nécessaire

Doc. 3Aspect visuel des espèces chimiques

Données

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Matériel nécessaire

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