5. Oxydoréduction et piles
Fiche de révision — Première spécialité physique-chimie • mrnasri.com
- Identifier oxydant et réducteur dans un couple
- Écrire une demi-équation et une équation d'oxydoréduction
- Comprendre le fonctionnement d'une pile
- Calculer la quantité d'électricité débitée par une pile
I. Oxydant et réducteur
- Oxydant : espèce qui capte des électrons.
- Réducteur : espèce qui cède des électrons.
Un couple oxydant/réducteur s'écrit Ox / Red. Exemple : Cu²⁺/Cu, Zn²⁺/Zn.
II. Demi-équations
Pour passer du réducteur à l'oxydant : Red → Ox + n·e⁻.
III. Équation globale
On combine deux demi-équations pour faire disparaître les électrons :
IV. Pile électrochimique
Une pile est un dispositif qui convertit l'énergie chimique en énergie électrique. Elle est constituée de deux demi-piles reliées par un pont salin.
- Anode (−) : siège de l'oxydation (perte d'e⁻). Zn → Zn²⁺ + 2 e⁻.
- Cathode (+) : siège de la réduction. Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu.
- Les électrons circulent de l'anode vers la cathode dans le circuit extérieur.
- Le pont salin assure l'électroneutralité (déplacement d'ions).
V. Quantité d'électricité
VI. Exemple type Bac
Énoncé. Une pile Daniell débite I = 100 mA pendant 1 heure.
1) Calculer Q.
Q = I × Δt = 0,100 × 3600 = 360 C.
2) En déduire la masse de cuivre déposée à la cathode (M_Cu = 63,5 g/mol).
n_e⁻ = Q/F = 360/96500 ≈ 3,73×10⁻³ mol • n_Cu = n_e⁻/2 = 1,87×10⁻³ mol • m = n·M = 1,87×10⁻³ × 63,5 ≈ 0,12 g.
⚠ Erreurs fréquentes à éviter
- Confondre oxydant (capte) et réducteur (cède).
- Inverser anode et cathode (anode = oxydation, − dans une pile).
- Oublier le facteur n d'électrons dans Q = n_e⁻ · F.
- Convertir mal les minutes en secondes.
★ À retenir absolument
• Oxydant capte e⁻ • Réducteur cède e⁻
• Anode (−) = oxydation • Cathode (+) = réduction
• Q = I · Δt = n_e⁻ · F
• F = 96 500 C/mol