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MrNasri mrnasri.com — Cours de physique-chimie
Première — Spé PC

5. Oxydoréduction et piles

Fiche de révision — Première spécialité physique-chimie • mrnasri.com

Ce que tu dois savoir faire :
  • 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⁻.

Cu²⁺ + 2 e⁻ ⇌ CuDemi-équation du couple Cu²⁺/Cu

III. Équation globale

On combine deux demi-équations pour faire disparaître les électrons :

Cu²⁺ + Zn → Cu + Zn²⁺Le réducteur (Zn) cède des e⁻ à l'oxydant (Cu²⁺)

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.

Pile Daniell — Zn / Cu²⁺ Solution Zn²⁺ Zn (anode −) Solution Cu²⁺ Cu (cathode +) V 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

Q = I · Δt = n_e⁻ · FQ en coulombs (C)  •  F = 96 500 C/mol (constante de Faraday)

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

ATTENTION
  • 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

L'ESSENTIEL

• Oxydant capte e⁻  •  Réducteur cède e⁻

• Anode (−) = oxydation  •  Cathode (+) = réduction

• Q = I · Δt = n_e⁻ · F

• F = 96 500 C/mol