Chapitre 8
Activité 2 - Activité expérimentale
90 min
Transformation spontanée et forcée
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Objectifs : Modéliser et schématiser les transferts d'électrons aux électrodes.
Identifier les produits lors d'une électrolyse.
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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 ?
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Doc. 1Schéma de l'électrolyse
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Doc. 2Matériel 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. 3Aspect 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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- 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
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.
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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.
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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Oups, une coquille
