Cours sur les piles en Terminale Générale

Résumé de cours Exercices et corrigés

Cours en ligne de Physique-Chimie en Terminale

Les élèves ayant choisi la spécialité physique-chimie en première et en terminale, ne doivent faire aucune impasse sur les chapitres de physique-chimie dans leurs révisions pour le bac. Le programme de physique-chimie en Terminale est assez lourd et plutôt fastidieux. Pour ne pas se perdre dans leurs révisions, les élèves de terminale peuvent prendre des cours en physique chimie qui leur permettront d’intégrer rapidement les bonnes méthodes de travail. Les élèves seront également certains d’avoir bien assimilé l’ensemble des chapitres nécessaires pour l’épreuve du bac.

A. Réaction d’oxydoréduction dans une pile en terminale

1. Réaction d’oxydoréduction entre une espèce oxydante et une espèce réductrice

L’oxydant se réduit et le réducteur s’oxyde en échangeant des électrons.

On écrit toujours les demi-équations qui font apparaître des électrons

• cédés par le réducteur quand il s’oxyde
• capturés par l’oxydant quand il se réduit

Voici un moyen mnémotechnique pratique

• un réduCteur Cède des électrons
• un Oxydant Obtient des électrons

On équilibre la réaction d’oxydoréduction en multipliant éventuellement les demi-équations pour éliminer les électrons.

On écrit alors la réaction sans les électrons, mais on a intérêt à ajouter une colonne au tableau d’avancement (TA) indiquant le nombre d’électrons échangés.

2. Réaction d’oxydoréduction spontanée dans une pile

La réaction d’oxydoréduction qui se produit dans une pile est spontanée, donc le quotient de réaction initial est strictement inférieur à la constante d’équilibre à la température de fonctionnement de la pile, la réaction se produit donc dans le sens direct (de gauche à droite) avec l’échange d’électrons qu’on va chercher à « canaliser ».

B. Description d’une pile en terminale

1. Pile électrochimique en terminale

Dans une pile électrochimique, on sépare le couple de l’oxydant et celui du réducteur, afin de canaliser le mouvement des électrons dans un fil conducteur de l’électricité. Un pont salin permet l’échange des ions et assure la fermeture du circuit électrique.

2. Électrodes de la pile en terminale

On nomme les deux électrodes de la pile :

• l’anode est celle où se produit une oxydation
• la cathode est celle où se produit une réduction.

Le moyen mnémotechnique est :

• Anode oxydAtion
• Cathode réduCtion

Il y a donc migration des électrons de l’anode vers la cathode. Lorsqu’on place un dipôle ohmique entre les deux électrodes de la pile, le courant électrique circule dans le sens opposé aux électrons, donc de la cathode vers l’anode.

La cathode joue donc le rôle de pôle positif de la pile, l’anode celui de pôle négatif.

3. Fonctionnement d’une pile en terminale 

Une pile fonctionne tant que :

• les réactifs sont présents
• le quotient de réaction est strictement inférieur au quotient de réaction

Lorsqu’une de ces deux conditions n’est plus vérifiée, la réaction s’arrête, la pile cesse de fonctionner, elle est usée.

C. Capacité d’une pile en terminale générale

1. Capacité d’une pile du point de vue électrique

La capacité d’une pile est la quantité d’électricité totale qui est échangée entre ses électrodes pendant sa durée de fonctionnement, jusqu’à son usure.

Si l’intensité qui circule dans le fil conducteur est constante et si on note la durée de fonctionnement de la pile, alors

est exprimée en coulombs, en ampères et en secondes.

2. Capacité d’une pile du point de vue chimique

Lorsque l’avancement de la réaction d’oxydoréduction augmente de 1 mole, il y a échange de moles d’électrons.

Or la constante d’Avogadro vaut :

et la charge d’un électron vaut :

La valeur absolue de la charge molaire échangée vaut donc :

avec

la constante de Faraday. Celle-ci est toujours donnée par l’énoncé.

Lorsque la pile est usée, l’avancement final vaut .

On en déduit que la capacité de la pile, égale à la quantité d’électricité échangée vaut

Le tableau d’avancement est donc un outil fondamental pour calculer la capacité d’une pile (à condition d’y faire figurer la colonne des électrons).

Pour aller plus loin et pour se tester sur de vrais exercices de bac, les élèves peuvent s’entraîner sur des annales de bac en physique-chimie. S’exercer sur les annales du bac est le meilleur moyen de bien appréhender l’épreuve de physique-chimie au bac. Au vue de son importance sur le simulateur du bac, il est indispensable de s’entraîner régulièrement pour réussir la physique-chimie au bac.

Pour compléter les notes prises en cours, les élèves ont la possibilité d’utiliser tous nos cours en ligne de physique-chimie de terminale gratuitement, ils pourront ainsi par exemple réviser les chapitres ci-dessous :

• Cours sur les forces des acides et des bases en terminale
• Cours de terminale sur l’évolution forcée d’un système chimique
• Résumé de cours sur la radioactivité
• Cours sur la chimie organique niveau terminale
• Cours sur les phénomènes ondulatoires en terminale
• Exercices corrigés sur les piles en terminale