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Devoir Surveillé – Chapitre 7

Oxydoréduction : sens d'évolution, piles et électrolyse | Physique-Chimie | Terminale spécialité

Dernière mise à jour : 21 octobre 2026

Nom : Prénom : Classe : Date : Note : / 20
🕑 Durée : 1 heure
🧮 Calculatrice : autorisée
✍ Barème : 20 points
📄 Donnée : \(1\,F = 9{,}65\times 10^4\) C·mol\(^{-1}\)

Exercice 1 — Équation d'oxydoréduction (7 points)

On étudie la réaction entre les ions \(\text{Cu}^{2+}\) et le zinc métallique. Couples : \(\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}\) et \(\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}\).

1. Écris les deux demi-équations électroniques. (3 pts)

2. Établis l'équation de la réaction globale. (2 pts)

3. Identifie l'oxydant et le réducteur dans cette réaction. (2 pts)

1. \(\text{Cu}^{2+}+2\,e^-=\text{Cu}\) (réduction) ; \(\text{Zn}=\text{Zn}^{2+}+2\,e^-\) (oxydation).

2. \(\text{Cu}^{2+}+\text{Zn}\rightarrow \text{Cu}+\text{Zn}^{2+}\).

3. \(\text{Cu}^{2+}\) est l'oxydant (il capte les électrons), \(\text{Zn}\) est le réducteur (il cède les électrons).

Exercice 2 — Pile Daniell (9 points)

On réalise une pile associant les couples \(\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}\) et \(\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}\). La borne cuivre est le pôle +.

1. Indique le sens de circulation des électrons dans le circuit extérieur et le sens du courant. (3 pts)

2. Écris les réactions à l'anode et à la cathode, et précise laquelle est l'électrode négative. (4 pts)

3. La pile débite un courant d'intensité \(I = 50\) mA pendant 1,0 h. Calcule la quantité d'électrons échangés. (2 pts)

1. Les électrons vont du pôle − (zinc) vers le pôle + (cuivre) dans le circuit extérieur. Le courant circule en sens inverse : du + vers le − à l'extérieur.

2. Anode (pôle −, zinc) : oxydation \(\text{Zn}=\text{Zn}^{2+}+2\,e^-\). Cathode (pôle +, cuivre) : réduction \(\text{Cu}^{2+}+2\,e^-=\text{Cu}\).

3. \(Q=I\,t=0{,}050\times 3600=180\) C ; \(n(e^-)=\dfrac{Q}{F}=\dfrac{180}{9{,}65\times 10^4}\approx 1{,}9\times 10^{-3}\) mol.

e⁻ I Zn²⁺ Cu²⁺ Zn Cu pont salin pôle − (anode) pôle + (cathode)

Exercice 3 — Électrolyse (4 points)

On réalise l'électrolyse d'une solution de chlorure de cuivre en imposant un courant à l'aide d'un générateur.

1. En quoi une électrolyse diffère-t-elle d'une pile du point de vue énergétique ? (2 pts)

2. Du cuivre se dépose à l'une des électrodes : est-ce l'anode ou la cathode ? Écris la réaction. (2 pts)

1. Une pile est une transformation spontanée qui fournit de l'énergie ; l'électrolyse est une transformation forcée qui nécessite un apport d'énergie électrique par un générateur.

2. Le dépôt de cuivre résulte d'une réduction \(\text{Cu}^{2+}+2\,e^-\rightarrow \text{Cu}\), qui se produit à la cathode.