Objectifs : Modéliser et schématiser les transferts d'électrons aux électrodes.
Identifier les produits lors d'une électrolyse.
Problématique de l'activité
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 ?
Doc. 1
Schéma de l'électrolyse
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Crédits : lelivrescolaire.fr
Doc. 2
Matériel nécessaire
Tubes à essai
Poudre de zinc Zn(s)
Solution de sulfate de zinc à [Zn2+]=1,0×10−2 mol·L-1
Solution d'eau iodée [I2]=1,0×10−3 mol·L-1
Solution d'iodure de potassium [I−]=1,0×10−2 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
Doc. 3
Aspect visuel des espèces chimiques
Espèce chimique
Aspect
Zn2+(aq)
Incolore
Zn(s)
Métal gris
I2(aq)
Jaune
I−(aq)
Incolore
Données
Couples d'oxydoréduction : Zn2+(aq)/Zn(s) et I2(aq)/I−(aq)
Test de reconnaissance des ions Zn2+(aq) : précipité blanc en présence de soude (Na+(aq);HO−(aq))
Constante d'équilibre de la réaction spontanée entre les deux
couples d'oxydoréduction : K1=6×1046
Questions
APP : Extraire l'information utile RAI/MOD : Modéliser une transformation COM : Rédiger un compte‑rendu scientifiquement rigoureux REA : Mettre en œuvre un protocole
Compétence(s)
1. a. Déterminer expérimentalement le sens d'évolution spontanée entre les espèces des deux couples étudiés. Schématiser les expériences et les interpréter.
Dessinez ici
b. Écrire l'équation de la transformation spontanée observée.
c. Calculer le quotient de réaction à l'état initial Qr,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 K2 et Qr, i′ et commenter son évolution.
Synthèse de l'activité
Justifier l'emploi des termes « transformations chimiques forcées ».
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