{"id":27380,"date":"2019-05-31T11:10:03","date_gmt":"2019-05-31T10:10:03","guid":{"rendered":"https:\/\/groupe-reussite.fr\/?page_id=27380"},"modified":"2024-02-06T15:53:45","modified_gmt":"2024-02-06T14:53:45","slug":"cours-en-ligne-electrochimie-maths-spe","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/groupe-reussite.fr\/ressources\/cours-en-ligne-electrochimie-maths-spe\/","title":{"rendered":"\u00c9lectrochimie en maths sp\u00e9"},"content":{"rendered":"
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Cours en ligne Physique-Chimie en Maths Sp\u00e9<\/p>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Chapitres Physique-Chimie en MP, PSI, PC, MPI, TSI, PT<\/p>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\tDiffusion thermique<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\tConducteurs ohmiques<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\tThermochimie<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\tR\u00e9f\u00e9rentiels non galil\u00e9ens<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\u00c9lectrostatique<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\tMagn\u00e9tostatique et induction<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\tOndes dans le vide<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\tOndes dans les milieux<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\tPhysique quantique<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\tOptique physique<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\tPhysique statistique<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\u00c9lectronique et signal<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\u00c9lectrochimie<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\tCONTACTEZ-NOUS<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\n<\/div>\n
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Cours sur l’\u00e9lectrochimie en MP, PC, PSI et MPI<\/h1>\n<\/div>\n

R\u00e9sum\u00e9 de cours<\/a> Exercices et corrig\u00e9s<\/a><\/p>\n

Ce cours de physique chimie gratuit, sp\u00e9cialement con\u00e7u pour les \u00e9tudiants en CPGE, est une ressource inestimable pour aborder le sujet de l’\u00e9lectrochimie en maths sp\u00e9. Nous explorerons les notions suivantes en electrochimie tels que les courbes courant-potentiel, corrosion, les piles, \u00e9lectrolyseurs et les accumulateurs. Si vous souhaitez am\u00e9liorer encore davantage votre niveau ou combler vos lacunes, nous vous encourageons vivement \u00e0 envisager \u00e0 consulter nos profs en physique chimie<\/a>.<\/p>\n

Courbes courant-potentiel en maths spe<\/h2>\n

M\u00e9thode 1.\u00a0Lire et interpr\u00e9ter une courbe courant-potentiel.<\/b><\/h3>\n

On doit conna\u00eetre un petit nombre de formes de r\u00e9f\u00e9rence, le ou les mot(s) de vocabulaire adapt\u00e9(s) et quelques bribes d’interpr\u00e9tation sommaires.<\/p>\n

1. Au point d’intersection de la courbe avec l’axe des abscisses (\"i=0\" donc \u00e9quilibre thermodynamique), le potentiel est \u00e9gal au\u00a0potentiel de Nernst<\/b>\u00a0\"E_N\" du couple.<\/p>\n

2. \u00c0 droite de ce point (\"E\geq E_N\") on est dans la zone\u00a0anodique, \"i_A\geq 0\" oxydation. \u00c0 gauche (\"E\leq E_n\"), on est dans la zone\u00a0cathodique, \"i_C\leq 0\" r\u00e9duction.<\/p>\n

3. Si la pente de la courbe est strictement positive en ce point, le syst\u00e8me est\u00a0rapide<\/b>\u00a0: c’est le cas quand les ions ont un acc\u00e8s facile \u00e0 l’\u00e9lectrode, ou s’en \u00e9loignent facilement, et quand l’\u00e9lectrode est faite dans le m\u00e9tal qui s’oxyde.<\/p>\n

4. Si la pente de la courbe est nulle en ce point, le syst\u00e8me est\u00a0lent<\/b>. C’est le cas quand l’acc\u00e8s des ions \u00e0 l’\u00e9lectrode est rendue difficile \u00e0 cause de la pr\u00e9sence d’impuret\u00e9s, ou de bulles de gaz, quand les \u00e9lectrons se d\u00e9placent difficilement vers la p\u00e9riph\u00e9rie de l’\u00e9lectrode \u00e0 cause de la pr\u00e9sence d’esp\u00e8ces parasites peu ou pas conductrices<\/a>.<\/p>\n

5. Pour un syst\u00e8me lent, \"i\" ne devient significativement non nulle que pour \"E\geq E_N+\eta_A\" dans la zone anodique<\/p>\n

(\"\eta_A\geq 0\" est la\u00a0surtension anodique<\/b>) et pour \"E\leq E_N+\eta_C\" dans la zone anodique (\"\eta_C\leq 0\" est la\u00a0surtension cathodique<\/b>).<\/p>\n

6. Dans les zones actives, la pente peut tendre vers z\u00e9ro \u00e0 fort potentiel, il y a\u00a0saturation<\/b>\u00a0due \u00e0 l’existence d’un courant limite de diffusion<\/a> (impossible de d\u00e9passer une certaine valeur d’intensit\u00e9 car les ions ont un mouvement de diffusion limit\u00e9)<\/p>\n

7. Lorsque le potentiel atteint et d\u00e9passe celui d’oxydation ou de r\u00e9duction du solvant, on dit qu’on atteint le\u00a0mur du solvant<\/b>, et le potentiel ne peut plus d\u00e9passer une valeur extr\u00eame (asymptote verticale) ; toute oxydation ou r\u00e9duction dont le potentiel de Nernst d\u00e9passe cette valeur est bloqu\u00e9e.<\/p>\n

Exemple<\/b>.<\/p>\n

Dans la courbe suivante, d\u00e9terminer le potentiel de Nernst, la surtension anodique, le courant limite de diffusion, le potentiel du mur du solvant.<\/p>\n

\"potentiel<\/p>\n

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PRENDRE DES COURS DE PHYSIQUE CHIMIE<\/h3>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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C\u2019est comprendre et r\u00e9ussir<\/h4>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\tCours de physique chimie<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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M\u00e9thode 2.\u00a0Utiliser les courbes courant-potentiel pour d\u00e9terminer un point de fonctionnement.\u00a0<\/b><\/h3>\n

Une r\u00e9action d’oxydor\u00e9duction met en jeu l’oxydation d’une esp\u00e8ce et la r\u00e9duction d’une autre. Lorsqu’ils sont mis au contact l’un de l’autre, cela revient \u00e0 cr\u00e9er un court-circuit entre deux demi-piles r\u00e9dox.<\/p>\n

1. On a alors \u00e9galit\u00e9 des potentiels<\/p>\n

(\"E_A=E_C\")<\/p>\n

2. Selon la r\u00e8gle d’orientation du courant (le courant\u00a0plonge<\/b>\u00a0dans le solution), les intensit\u00e9s sont oppos\u00e9es (\"i_C=-i_A\")<\/p>\n

3. Par une m\u00e9thode graphique, on trace sur le m\u00eame graphique<\/p>\n

* la partie anodique (avec un A) du couple dont l’esp\u00e8ce s’oxyde (oxydAtion)<\/p>\n

* et la partie cathodique (avec un C) du couple dont l’esp\u00e8ce se r\u00e9duit (r\u00e9duCtion)<\/p>\n

et on cherche deux points de m\u00eame abscisse (\"E\") et d’ordonn\u00e9es oppos\u00e9es (\"i\")<\/p>\n

4. La valeur du potentiel s’appelle le potentiel mixte (un peu comme le prix de vente effective entre un acheteur qui accepte de monter son prix \u00e0 partir de son prix initial d’achat et un vendeur qui accepte de diminuer son prix).<\/p>\n

5. L’intensit\u00e9 de fonctionnement<\/p>\n

(\"i=i_A=-i_C\")\u00a0 permet de calculer la vitesse de r\u00e9action, puis de calculer les dur\u00e9es des processus r\u00e9dox selon la formule<\/p>\n

\"i=n\mathcal{F}V\" o\u00f9 \"n\" est le nombre d’\u00e9lectrons \u00e9chang\u00e9s dans la r\u00e9action r\u00e9dox \u00e9quilibr\u00e9e, \"\mathcal{F}=96~500~\mathrm{C\cdot mol^{-1}}\" la constante de Faraday et \"V=d\xi/dt\" la vitesse de r\u00e9action molaire.<\/p>\n

Exemple.<\/b><\/p>\n

Les courbes suivantes sont relatives \u00e0 la r\u00e9action<\/p>\n

\"\mathrm{2M^{3+}+3N=2M+3N^{2+}}\"<\/p>\n

D\u00e9terminer la vitesse de r\u00e9action \"V\" et celle de disparition de \"N\"<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Corrosion en CPGE<\/h2>\n

M\u00e9thode 1.\u00a0D\u00e9finir les couples de l’eau.<\/b><\/h3>\n

1. Les deux couples sont<\/p>\n

\"\mathrm{O_2/H_2O}\" : \"E^0_1=1,23~\mathrm{V}\"<\/p>\n

\"\mathrm{H^+/H_2}\" : \"E^0_2=0,00~\mathrm{V}\"<\/p>\n

2. Les demi-\u00e9quations r\u00e9dox associ\u00e9es s’\u00e9crivent de fa\u00e7on canonique avec \"H^+\"<\/p>\n

\"\mathrm{O_2+4H^++4e^-=2H_2O}\"<\/p>\n

\"\mathrm{2H^++2e^-=H_2}\"<\/p>\n

3. On en d\u00e9duit les potentiels de Nernst<\/p>\n

\"\displaystyle{E_1=1,23+\frac{0,06}{4}\log\left(\frac{P_{O_2}}{P^0}\cdot[H^+]^4\right)}\"<\/p>\n

\"\displaystyle{E_2=0,00+\frac{0,06}{2}\log\left([H^+]^4\cdot\frac{P_{H_2}}{P^0}\right)}\"<\/p>\n

Si on admet que les bulles de dihydrog\u00e8ne et de dioxyg\u00e8ne sont \u00e0 la pression atmosph\u00e9rique \"P^0\", on obtient les \u00e9quations de droite bien connues<\/p>\n

\"E_1=1,23-0,06pH\" et \"E_2=-0,06 pH\"<\/p>\n

4. Mais deux probl\u00e8mes habituels de compr\u00e9hension de la corrosion apparaissent souvent :<\/p>\n

a. pourquoi le couple \"\mathrm{H^+/H_2}\" est-il consid\u00e9r\u00e9 comme un couple de l’eau alors qu’il ne fait pas figurer \"\mathrm{H_2O}\" ?<\/p>\n

b. la pr\u00e9sence de \"H^+\" dans les deux demi-\u00e9quations r\u00e9dox entra\u00eene-t-elle qu’on se place syst\u00e9matiquement en milieu acide, alors qu’on parle de corrosion humide et que ni l’eau douce ni l’eau de mer ne sont particuli\u00e8rement acides ?<\/p>\n

On r\u00e9sout ces deux difficult\u00e9s en \u00e9crivant les demi-\u00e9quations r\u00e9dox un peu diff\u00e9remment, en ajoutant \"\mathrm{4HO^-}\" \u00e0 la premi\u00e8re et \"\mathrm{2HO^-}\" \u00e0 la seconde, et en utilisant l’\u00e9quation d’autoprotolyse de l’eau<\/p>\n

\"\mathrm{H^++HO^-=H_2O}\"<\/p>\n

On obtient ainsi<\/p>\n

\"\mathrm{O_2+2H_2O++4e^-=4HO^-}\"<\/p>\n

qui signifie que le dioxyg\u00e8ne dissous dans l’eau agit comme un oxydant, et qu’apr\u00e8s oxydation, la solution devient basique (on peut le mettre en \u00e9vidence avec un indicateur color\u00e9).<\/p>\n

\"\mathrm{2H_2O+2e^-=H_2+2HO^-}\"<\/p>\n

qui signifie que l’eau agit comme un oxydant, et qu’on eut observer un d\u00e9gagement de dioxyg\u00e8ne.<\/p>\n

Les lois de la chimie quantitative permettent de prouver que les potentiels de Nernst des couples ne d\u00e9pendant pas de la mani\u00e8re d’\u00e9quilibrer les demi-\u00e9quations r\u00e9dox, et donc que les \u00e9quations de droite \u00e9crites plus haut restent valables.<\/p>\n

Exemple.<\/b><\/p>\n

Un couple r\u00e9dox \"M^+/M\" a pour potentiel de Nernst \"E^0=1,09~\mathrm{V}\" (il est donc suppos\u00e9 ind\u00e9pendant du pH).<\/p>\n

Pour quelles valeurs du pH l’esp\u00e8ce \"M\" peut-elle \u00eatre stable dans l’eau a\u00e9r\u00e9e (charg\u00e9e en dioxyg\u00e8ne dissous) ?<\/p>\n

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COURS DE CHIMIE<\/h3>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Une \u00e9quipe p\u00e9dagogique \u00e0 l\u2019\u00e9coute des familles<\/b><\/h4>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Planifiez votre premier cours en quelques minutes<\/h4>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\tProf particulier chimie<\/span>\n\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Avis Google France <\/b>\u2605\u2605\u2605\u2605\u2605<\/b><\/span> 4,9 sur 5<\/b><\/p>\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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M\u00e9thode 2.\u00a0Pr\u00e9voir les r\u00e9actions de corrosion humide par \u00e9tude du diagramme potentiel pH.\u00a0<\/b><\/h3>\n

1. On trace les deux droites des couples de l’eau sur le diagramme potentiel pH d’un m\u00e9tal \"M\" donn\u00e9.<\/p>\n

2. Le m\u00e9tal \"M\" ou un de ses d\u00e9riv\u00e9s coexiste avec l’une des formes des couples de l’eau si les domaines d’existence poss\u00e8dent une intersection. Il y a oxydation si les domaines sont disjoints.<\/p>\n

3. On d\u00e9limite ainsi les zones<\/p>\n

* d’immunit\u00e9 du m\u00e9tal (le m\u00e9tal peut coexister avec l’eau a\u00e9r\u00e9e (contenant du \"\mathrm{O_2}\" ou pas)<\/p>\n

* de corrosion du m\u00e9tal (le m\u00e9tal est oxyd\u00e9 et se transforme en ion, solvat\u00e9 et \u00e9vacu\u00e9 par l’eau<\/p>\n

* de passivit\u00e9 du m\u00e9tal (le m\u00e9tal est oxyd\u00e9 et transform\u00e9 en un oxyde \u00e9tanche (il bloque l’acc\u00e8s des esp\u00e8ces oxydantes est celui des ions) et souvent isolant (il bloque les mouvements d’\u00e9lectrons) qui forme une couche protectrice qui bloque la corrosion.<\/p>\n

Exemple.<\/b><\/p>\n

Sur le diagramme suivant, identifier les zones \u00e9ventuelles d’immunit\u00e9, de corrosion et de passivation du fer.<\/p>\n

\"diagramme<\/p>\n

M\u00e9thode 3.\u00a0Pr\u00e9voir une corrosion diff\u00e9rentielle.<\/b><\/h3>\n

Entre deux zones distinctes d’une m\u00eame pi\u00e8ce m\u00e9tallique, les diff\u00e9rences de conditions physiques ou chimiques cr\u00e9ent une diff\u00e9rence de potentiel de Nernst, et apparition d’une micropile \u00e9lectrochimique.<\/p>\n

On distingue ainsi<\/p>\n

* la corrosion diff\u00e9rentielle par h\u00e9t\u00e9rog\u00e9n\u00e9it\u00e9 du support : lorsque la pi\u00e8ce m\u00e9tallique est form\u00e9e de deux m\u00e9taux distincts, c’est toujours celui de potentiel standard le plus faible qui est oxyd\u00e9<\/p>\n

* la corrosion diff\u00e9rentielle par h\u00e9t\u00e9rog\u00e9n\u00e9it\u00e9 du milieu : lorsque la pi\u00e8ce m\u00e9tallique poss\u00e8de deux zones o\u00f9 r\u00e8gne une concentration d’oxydant diff\u00e9rente, c’est toujours au niveau de celle o\u00f9 cette concentration est la plus faible que l’oxydation a lieu.<\/p>\n

D\u00e9monstration de cours.<\/b><\/p>\n

Prouver l’existence d’une corrosion diff\u00e9rentielle par h\u00e9t\u00e9rog\u00e9n\u00e9it\u00e9 de support.<\/p>\n

M\u00e9thode 4.\u00a0Expliquer les modes de protection contre la corrosion.<\/b><\/h3>\n

1. Protection par couche de protection<\/p>\n

On bloque les \u00e9changes chimiques, approche des esp\u00e8ces oxydantes, \u00e9vacuation des ions form\u00e9s, transfert d’\u00e9lectrons.<\/p>\n

2. Protection par anode sacrificielle.<\/p>\n

On utilise la corrosion diff\u00e9rentielle pour prot\u00e9ger un m\u00e9tal \"M\" de la corrosion en pla\u00e7ant un plot de m\u00e9tal \"N\" de potentiel inf\u00e9rieur.<\/p>\n

3. Protection anodique ou cathodique.<\/p>\n

* Gr\u00e2ce \u00e0 un g\u00e9n\u00e9rateur de tension, on impose un potentiel \u00e9lectrique auquel le m\u00e9tal est dans sa zone d’immunit\u00e9<\/p>\n

* Gr\u00e2ce \u00e0 un g\u00e9n\u00e9rateur de courant, on impose un courant \u00e9lectrique<\/a> qui impose la r\u00e9duction des ions m\u00e9talliques par apport d’\u00e9lectrons, et la reformation du m\u00e9tal.<\/p>\n

Exemple. <\/b><\/p>\n

Pourquoi une couche d’huile forme-t-elle une couche efficace contre la corrosion humide ?<\/p>\n

M\u00e9thode 5.\u00a0Calculer une vitesse de corrosion.<\/b><\/h3>\n

1. Lors de la corrosion humide des m\u00e9taux, l’oxydant est \"O_2\" ou \"H^+\" et le r\u00e9ducteur est le m\u00e9tal \"M\"<\/p>\n

2. On trace les courbes courant potentiel des deux couples<\/p>\n

* oxydation anodique (\"i_A\geq 0\" et \"E\geq E_{\mathrm{Nernst}}\") \"M\rightarrow M^{m+}\"<\/p>\n

* r\u00e9duction cathodique (\"i_C\leq 0\" et \"E\leq E_{\mathrm{Nernst}}\") du couple de l’eau.<\/p>\n

3. On d\u00e9termine graphiquement le potentiel mixte qu’on appelle le potentiel de corrosion.<\/p>\n

4. On d\u00e9termine graphiquement l’intensit\u00e9 de corrosion \"i\" en A ou \"j\" en \"\mathrm{A\cdot m^{-2}}\", on en d\u00e9duit la vitesse de corrosion en mol par seconde ou en mole par m\u00e8tre carr\u00e9 et par seconde.<\/p>\n

Exemple.<\/b><\/p>\n

Exprimer la vitesse de disparition de diminution de l’\u00e9paisseur du m\u00e9tal, en m\u00e8tres par seconde en fonction de l’intensit\u00e9 volumique de corrosion \"j\" et des autres param\u00e8tres pertinents.<\/p>\n

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Piles, \u00e9lectrolyseurs, accumulateurs<\/h2>\n

M\u00e9thode 1.\u00a0\u00c9tudier une pile \u00e9lectrochimique<\/b><\/h3>\n

1. On trace les deux demi-courbes courant potentiel.<\/p>\n

2. La tension \u00e0 vide est la diff\u00e9rence des potentiels de Nernst.<\/p>\n

3. L’intensit\u00e9 de court-circuit est \u00e9gale \u00e0 l’intensit\u00e9 de fonctionnement au potentiel mixte.<\/p>\n

4. Au fur et \u00e0 mesure de l’usure de la pile, les potentiels de Nernst ont tendance \u00e0 se rapprocher, la tension \u00e0 vide diminue, l’intensit\u00e9 de court-circuit diminue elle-aussi.<\/p>\n

Exemple.<\/b><\/p>\n

Pour une pile \"M^+/M\" \"N^+/N\", o\u00f9 \"M\" et \"N\" sont des m\u00e9taux qui forment les deux \u00e9lectrodes de la pile, justifier les affirmations du point 4 relatifs \u00e0 l’usure de la pile.<\/p>\n

M\u00e9thode 2.\u00a0\u00c9tudier un \u00e9lectrolyseur<\/b><\/h3>\n

1. On trace les deux demi-courbes courant potentiel.<\/p>\n

2. La tension minimale pour forcer l’\u00e9lectrolyse est la diff\u00e9rence des potentiels de Nernst augment\u00e9s des \u00e9ventuelles surtensions cathodique et anodique.<\/p>\n

3. L’intensit\u00e9 d’\u00e9lectrolyse \u00e0 tension \"U\" oppos\u00e9e est d\u00e9termin\u00e9e graphiquement en cherchant un point sur la courbe anodique et un point sur la courbe cathodique tels que leur diff\u00e9rence de potentiel vaut \"U\" et les intensit\u00e9s anodique et cathodique sont oppos\u00e9es.<\/p>\n

4. On en d\u00e9duit la puissance consomm\u00e9e par l’\u00e9lectrolyse \"\mathcal{P}=Ui\"<\/p>\n

Exemple.<\/b><\/p>\n

Sur les courbes suivantes, d\u00e9terminer la tension minimale d’\u00e9lectrolyse et l’intensit\u00e9 d’\u00e9lectrolyse pour une tension \"U=1,5~\mathrm{V}\"<\/p>\n

\"electrolyse<\/p>\n

M\u00e9thode 3.\u00a0Analyser le fonctionnement d’un accumulateur<\/b><\/h3>\n

1. On fait un sch\u00e9ma complet.<\/p>\n

2. les couples r\u00e9dox en pr\u00e9sence ont une diff\u00e9rence de potentiels de Nernst qui implique<\/p>\n

* un sens de fonctionnement spontan\u00e9, correspondant au fonctionnement en pile<\/p>\n

* un sens de fonctionnement qui n\u00e9cessite une tension \u00e9lectrique, correspondant au fonctionnement en \u00e9lectrolyseur.<\/p>\n

3. Pour chaque fonctionnement, on renvoie aux paragraphes pr\u00e9c\u00e9dents (pile et \u00e9lectrolyseur)<\/p>\n

4. On compl\u00e8te le sch\u00e9ma en figurant les transferts d’ions, de mol\u00e9cules, d’\u00e9lectrons, et on justifie la r\u00e9versibilit\u00e9 du fonctionnement.<\/p>\n

5. On est souvent amen\u00e9 \u00e0 proposer des explications pour des irr\u00e9versibilit\u00e9s expliquant la d\u00e9gradation de l’accumulateur au fur et \u00e0 mesure des cycles successifs de fonctionnement.<\/p>\n

6. On d\u00e9termine les dur\u00e9es des cycles de charge et de d\u00e9charge, et les \u00e9nergies et puissances mises en \u0153uvre \u00e0 chaque fois.<\/p>\n

Exemple.<\/b><\/p>\n

Par lecture des courbes ci-dessous, quelle doit \u00eatre la tension d’alimentation de l’accumulateur pour que la vitesse de d\u00e9charge en court-circuit soit \u00e9gale \u00e0 la vitesse de charge ?<\/p>\n

\"accumulateur<\/p>\n

<\/h2>\n

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