Dix questions pour vérifier ta maîtrise du critère d’évolution spontanée et du fonctionnement d’une pile. Choisis une seule réponse par question, puis lis l’explication.
Questions répondues : 0/10 · Bonnes réponses : 0
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Quel est le quotient de réaction de Zn(s) + Cu²⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + Cu(s) ?
Produits au numérateur, réactifs au dénominateur ; les solides Zn et Cu n’apparaissent pas.
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Un système a Qr,i = 10⁻³ et K = 10³. Comment évolue-t-il ?
Qr,i < K : Qr doit augmenter pour atteindre K, donc la transformation se fait dans le sens direct.
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De quoi dépend la constante d’équilibre K d’une réaction ?
K est caractéristique de l’équation et de la température ; Qr, lui, varie avec la composition.
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Dans une pile, que se passe-t-il à l’anode ?
Anode : les espèces réductrices cèdent des électrons (oxydation) ; c’est le pôle négatif.
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Quel est le pôle positif de la pile Daniell ?
Le cuivre est la cathode : Cu²⁺ y est réduit, c’est le pôle +.
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Dans le circuit extérieur d’une pile, les électrons circulent…
Les électrons partent de l’anode (−) et rejoignent la cathode (+) ; le courant conventionnel va en sens inverse.
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Une pile a débité n(e⁻) = 0,020 mol. Quelle charge a traversé le circuit (F = 96 500 C/mol) ?
Q = n(e⁻) × F = 0,020 × 96 500 = 1 930 C.
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Une pile débite 100 mA pendant 1,0 h. Quelle est la charge qui a circulé ?
Q = I × Δt = 0,100 × 3 600 = 360 C ; attention à convertir mA en A et h en s.
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À quel moment une pile est-elle usée ?
Qr tend vers K ; à l’équilibre, plus aucune évolution donc plus de courant.
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Quel est le rôle du pont salin ?
Les ions du pont circulent pour compenser les charges créées ou consommées dans les demi-piles.
Les notions passées en revue dans ce QCM piles évolution
- Quotient de réaction et critère d’évolution Qr,i / K
- Couples oxydant-réducteur et demi-équations
- Constitution d’une pile : anode, cathode, pont salin
- Polarité et sens des électrons et du courant
- Quantité d’électricité Q = I × Δt = n(e⁻) × F
- Usure d’une pile et réactif limitant
Le piège classique
Le piège classique : croire que l’anode est le pôle positif, comme dans un électrolyseur. Dans une pile, c’est l’inverse : l’anode (oxydation) est le pôle négatif. Autre piège : écrire les solides dans Qr, ou oublier de convertir mA en A et heures en secondes.
La bonne habitude
Pour chaque pile, écris dans l’ordre : les deux demi-équations, l’équation de réaction, la polarité, puis le sens des électrons. Pour un calcul de charge, enchaîne toujours Q = I × Δt, n(e⁻) = Q ÷ F, puis la quantité de matière via la demi-équation.
Questions fréquentes
Pourquoi le quotient de réaction ne contient-il pas les solides ?
Un solide pur a une activité égale à 1 : sa masse ne change pas l’état d’équilibre ni le sens d’évolution, donc il n’apparaît pas dans l’expression de Qr.
Comment retrouver quelle électrode est l’anode ?
L’anode est celle où a lieu l’oxydation. On peut s’en souvenir ainsi : anode et oxydation commencent par une voyelle ; dans une pile, c’est le pôle négatif.
Une pile usée peut-elle être régénérée ?
Une pile jetable ne le permet pas, mais un accumulateur oui : un générateur impose un courant en sens inverse et force la transformation inverse, c’est une électrolyse.
Que signifie une très grande valeur de K ?
La transformation est pratiquement totale dans le sens direct : à l’équilibre, il reste très peu de réactif limitant, comme pour Zn et Cu²⁺ avec K de l’ordre de 10³⁷.