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Physique-Chimie

Les piles électrochimiques

Une pile sépare les deux réactifs d'une réaction spontanée : les électrons doivent alors passer par un fil.

Physique-Chimie · Chimie · chapitre 23 sur 26

Ce chapitre s’ouvre avec un compte gratuit. Voici ce que l’arbre public en porte : l’intention de chaque partie, ses figures publiques, et ses savoir-faire.

Fonctionnement et schéma d'une pile

  • Interpréter le fonctionnement d'une pile à partir d'une information donnée
  • Schématiser une pile
  • Déterminer le sens de déplacement des porteurs de charge dans une pile

37 question(s) avec un compte gratuit

Les équations chimiques du fonctionnement

Deux écritures, et une seule notation qui les distingue : la flèche. Double flèche pour les équations aux électrodes, simple flèche pour l'équation bilan. Ne les confonds pas.

Chaque équation à son électrode à l'électrode de zinc Zn ⇌ Zn²⁺ + 2 e⁻ OXYDATION · pôle − à l'électrode de cuivre Cu²⁺ + 2 e⁻ ⇌ Cu RÉDUCTION · pôle + Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu on additionne : les 2 e⁻ se compensent un électron dans le bilan = une demi-équation mal orientée, ou mal multipliée
à l'anode
l'oxydation. Dans une pile c'est le pôle − — et dans une électrolyse ce sera le pôle +
à la cathode
la réduction. Dans une pile c'est le pôle +
le contrôle
le nombre d'électrons cédés doit égaler le nombre d'électrons captés. S'il en reste dans le bilan, une demi-équation est mal orientée, ou mal multipliée
Chaque électrode porte SA demi-équation, écrite dans le sens où elle se produit réellement : oxydation à l'anode, réduction à la cathode. Additionnées ainsi, les électrons se compensent exactement et le bilan n'en porte aucun — et c'est le seul contrôle à faire avant de continuer. Recopier les deux demi-équations depuis la table des couples, toutes deux dans le sens de la réduction, laisse des électrons dans le bilan.
  • Écrire les équations des réactions aux électrodes d'une pile
  • Écrire l'équation bilan du fonctionnement d'une pile

1 piège(s) avec un compte gratuit · 9 question(s) avec un compte gratuit

La quantité d'électricité échangée

Le seul endroit du chapitre où la lettre Q change de sens par rapport à ce que le chapitre 6 vient d'enseigner : ce n'est plus un quotient de réaction, c'est une quantité d'électricité, en coulombs.

La chaîne, et elle se parcourt dans les deux sens I et Δt A et s Q en coulombs n(e⁻) en moles x en moles Q = I · Δt ÷ F ÷ n(e⁻) par x et dans l'autre sens : xmax donne la durée de vie Q en coulombs n'est PAS le quotient Qr du chapitre 6 la chaîne suppose I constante et l'électrode immergée en excès, sans quoi on ne sait pas quel réactif arrête la pile
Q = I · Δt
ne s'écrit que si l'intensité est constante sur la durée considérée — une hypothèse fréquente dans les sujets, et que l'énoncé précise toujours
Q = n(e⁻) · F
F est la constante de Faraday, en C·mol−1. Les deux égalités ne se séparent jamais : Q n'est calculée que pour être convertie
la durée de vie
le réactif limitant donne xmax, donc n(e⁻) total, donc Q, donc Δt. C'est le sens le plus demandé
deux lettres Q
celle-ci est en coulombs. Le quotient de réaction porte toujours son indice : Qr
Aucune de ces quatre grandeurs ne se mesure directement sur une pile : on lit une intensité et une durée, et tout le reste se déduit. La chaîne se parcourt dans les deux sens — de la durée vers l'avancement pour savoir ce qui a réagi, et de l'avancement maximal vers la durée pour savoir quand la pile s'arrête. C'est ce second trajet que les sujets demandent le plus souvent.
  • Exploiter la relation entre quantité de matière, intensité et durée de fonctionnement

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