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
Exercices

Pour s'échauffer - Pour commencer

Savoir-faire - Parcours d'apprentissage

Pour commencerDifférenciationPour s'entraîner
Savoir écrire une équation de réaction forcée
Savoir modéliser les transferts d'électrons
Savoir déterminer les variations de quantité de matière
Savoir calculer une intensité, une charge ou une durée d'électrolyse

Pour s'échauffer

5
Réaction forcée

Une pile réalise la réaction d'équation suivante :


Écrire l'équation de la réaction forcée entre les deux mêmes couples d'oxydoréduction.

6
Équation de réaction d'électrolyse

Lors d'une électrolyse, les réactions électrochimiques aux électrodes sont
et

Écrire l'équation de la réaction d'électrolyse.

7
Équation d'électrolyse avec les couples

À l'état liquide, le chlorure de calcium n'est constitué que d'ions faisant partie des couples et .

Écrire l'équation de la réaction d'électrolyse du chlorure de calcium liquide.

8
Réactions aux électrodes

La réaction d'électrolyse d'une solution de chlorure de fer (III) est :


Écrire les demi-équations électrochimiques aux électrodes et les couples d'oxydoréduction mis en jeu.

9
Charge électrique

Calculer la charge électrique débitée durant l'électrolyse d'une solution de chlorure de sodium pendant 5 min avec un courant d'intensité 25 mA.

10
Quantité d'électrons transférés

La demi-équation électrochimique à la cathode d'un électrolyseur est


Écrire la quantité d'électrons transférés en fonction de la quantité de matière d'aluminium formé.

Pour commencer

Réactions aux électrodes

11
Demi-équations aux électrodes

RAI/MOD : Modéliser une transformation

Bromure de cuivre
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Crédits : Maurice Savage/Alamy

Une solution aqueuse de bromure de cuivre (II) est électrolysée avec des électrodes en graphite. Le dibrome est orange en solution aqueuse.

1. Écrire les demi-équations des réactions aux électrodes.

2. Écrire l'équation de la réaction d'électrolyse.

3. Décrire les observations pouvant être faites au niveau des électrodes.


Donnée

  • Couples d'oxydoréduction : et
  • 12
    Identification d'électrodes

    APP : Faire un schéma

    L'électrolyse d'une solution aqueuse de sulfate de cuivre est réalisée dans un bécher avec deux électrodes en graphite ne réagissant pas. Après quelques minutes, l'une des électrodes se couvre d'une couche de cuivre métallique et à l'autre électrode est observé un dégagement gazeux de dioxygène.

    1. Écrire les demi-équations électrochimiques aux électrodes, les ions sulfate étant spectateurs.

    2. Faire un schéma du montage d'électrolyse en précisant les bornes du générateur, le sens des électrons dans les fils, le nom des électrodes et en représentant les transformations observées à leur surface.

    Dessinez ici

    3. Écrire l'équation de la réaction d'électrolyse.

    Donnée

  • Couples d'oxydoréduction : et
  • 13
    Recharge d'un accumulateur

    APP : Extraire l'information utile

    Accumulateurs Ni-Cd
    Le zoom est accessible dans la version Premium.
    Crédits : tomm/Alamy

    Les accumulateurs nickel-cadmium ont été pendant longtemps les piles rechargeables les plus utilisées. Elles sont dorénavant interdites d'utilisation dans l'Union européenne.
    Lorsque la pile se décharge, la réaction de fonctionnement est :


    Le milieu interne de la pile rechargeable étant basique, la réaction à l'une des électrodes est alors :


    1. Écrire les équations de réaction électrochimique aux deux électrodes lors de la recharge de l'accumulateur .

    2. En déduire les deux couples d'oxydoréduction mis en jeu.

    Sens d'évolution

    14
    Évolution du quotient de réaction

    APP : Faire des prévisions à l'aide d'un modèle

    On réalise le mélange suivant à volume égal :
    • solution de sulfate de fer (II) de concentration en ion égale à mol·L‑1 ;
    • solution de sulfate de cérium (IV) de concentration en ion égale à mol·L-1.

    1. Écrire l'équation de réaction possible entre les ions et les ions .

    2. Calculer le quotient de réaction initial de ce mélange.

    3. Préciser le sens d'évolution spontané du système sachant que la constante d'équilibre est égale à .


    On plonge dans le mélange deux électrodes inattaquables en graphite reliées à un générateur de courant continu.

    4. a. Préciser le sens d'évolution du quotient de réaction .

    b. Écrire l'équation de la réaction alors observée.

    Donnée

  • Couples d'oxydoréduction : et
  • 15
    Prévision du sens d'évolution

    RAI/ANA : Utiliser et interpréter des documents

    On introduit dans un bécher 50 mL d'une solution bleue de sulfate de cuivre (II) à 0,20 mol·L‑1 en soluté apporté et 50 mL d'une solution de sulfate de zinc (II) de même concentration.
    On y plonge alors une lame de zinc et une lame de cuivre :

    Photographie de l'expérience réalisée
    Le zoom est accessible dans la version Premium.
    Crédits : Andréa Aubert/EDS


    1. À partir de vos observations, écrire l'équation de réaction associée à cette transformation.

    2. Déterminer le quotient de réaction à l'état initial.

    3. Montrer que les observations expérimentales confirment le sens d'évolution spontané du système.

    4. Un générateur de courant continu est branché entre les deux électrodes, la borne négative étant connectée à la lame de zinc. Préciser le sens d'évolution du système chimique.


    Donnée

  • Constante d'équilibre de la réaction :
  • Variation de quantités de matière

    16
    Quantité d'électrons échangés

    VAL : Analyser des résultats

    Pour déposer une couche d'argent métallique sur un objet, l'électrolyse d'une solution aqueuse de nitrate d'argent de concentration mol·L-1 peut être réalisée. L'objet à recouvrir est placé à la cathode, l'intensité du courant est maintenue constante à  mA durant  min.

    1. Écrire la demi-équation de la transformation à la cathode.

    2. Calculer la charge électrique parcourant l'électrolyseur durant l'expérience.

    3. En déduire la quantité d'électrons échangés à la cathode.

    Données

  • Couple d'oxydoréduction de l'argent :
  • Constante de Faraday : C·mol‑1
  • 17
    Dégagement gazeux aux électrodes

    APP : Formuler des hypothèses

    L'électrolyse d'une solution aqueuse de sulfate de sodium de concentration en soluté mol·L-1 est réalisée avec des électrodes en platine, le générateur délivrant un courant de  A durant  min. Deux tubes remplis de la même solution sont positionnés à l'envers sur chacune des électrodes, car des dégagements gazeux y sont observés. Quelques gouttes de phénolphtaléine sont versées vers l'électrode reliée à la borne négative et se colorent en rose en raison d'un supérieur à .

    1. Écrire les demi-équations possibles aux électrodes.

    2. En identifiant l'un des produits générés, en déduire le sens des demi‑équations lors de l'électrolyse.

    3. En déduire l'équation de la réaction d'électrolyse en précisant quelle est l'espèce chimique qui est décomposée lors de cette expérience.

    4. Déterminer la quantité d'électrons transférés à l'anode et en déduire la quantité de matière de gaz formé.

    Données

  • Couple d'oxydoréduction de l'argent : , , et
  • Constante de Faraday : C·mol‑1
  • Conversion d'énergie

    18
    Chaîne énergétique

    RAI/MOD : Utiliser avec rigueur le modèle de l'énergie

    La première pile à combustible (PAC) fut créée par William R. Grove en 1839. Il montra qu'en recombinant du dihydrogène et du dioxygène, il était possible de créer simultanément de l'eau, de la chaleur et de l'électricité.

    Doc.
    Schéma de principe d'une PAC


    Schéma de principe d'une PAC
    Le zoom est accessible dans la version Premium.
    Crédits : lelivrescolaire.fr

    Représenter la chaîne énergétique de la pile à combustible.

    Dessinez ici

    Une notion, trois exercices
    Différenciation

    19
    Légende d'un schéma

    APP : Maîtriser le vocabulaire du cours

    Compléter le schéma de l'électrolyse du chlorure de calcium liquide en précisant la cathode, l'anode, les bornes du générateur et le sens des électrons. Pour cela, cliquer sur l'image et utiliser l'outil « dessin ».

    Dessinez ici

    20
    Observations

    RAI/ANA : Utiliser et interpréter des documents

    Un électrolyseur est constitué de deux électrodes en graphite et d'une solution aqueuse de nitrate d'argent . Après déclenchement du générateur, l'une des électrodes se couvre d'une couche métallique grise et, autour de l'autre, on observe un dégagement gazeux.

    Écrire les demi-équations électrochimiques des réactions réalisées aux électrodes et nommer ces électrodes.

    Donnée

  • Couples d'oxydoréduction : , et
  • 21
    Schématisation d'une électrolyse

    RAI/ANA : Utiliser et interpréter des documents

    Par électrolyse d'une solution aqueuse de sulfate de zinc acidifiée, on obtient du zinc métallique. Les électrodes sont en graphite. La réaction observée pendant l'électrolyse est :

    1. Écrire les demi-équations électrochimiques.

    2. Faire un schéma légendé de l'expérience en précisant le nom des électrodes, les réactions qui s'y réalisent et les bornes du générateur.

    Dessinez ici

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