Chimie · Agronomie, vétérinaire & architecture — ENA Meknès (agriculture)

Oxydoréduction et électrochimie

Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.

📘 Fiche de cours

L'essentiel du cours

Oxydation : Perte d'électrons. Réduction : Gain d'électrons.
Couple Ox/Red : $Ox + n e^- \rightleftharpoons Red$ .
Nombre d'oxydation ( $n.o.$ ) : Somme des $n.o.$ dans une molécule neutre = 0 ; dans un ion = charge de l'ion.
Pile Daniell : Constituée de deux demi-piles reliées par un pont salin.
Équation de fonctionnement : $Ox_1 + Red_2 \rightarrow Red_1 + Ox_2$ .
Relation de Faraday : $Q = I \cdot \Delta t = n(e^-) \cdot F$ avec $F \approx 96500 \, C \cdot mol^{-1}$ .

Méthodes à maîtriser

Équilibrer une demi-équation : Équilibrer les atomes, puis les charges avec $H^+$ (milieu acide) ou $OH^-$ (milieu basique) et enfin les électrons.
Schéma de la pile : Toujours placer l'anode à gauche (pôle -) et la cathode à droite (pôle +).
Calcul de la f.é.m ( $E$ ) : $E = E_{cathode} - E_{anode}$ .

Exemples corrigés

Demi-équation : $MnO_4^- + 8H^+ + 5e^- \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O$ .
Calcul de charge : Pour $0,1 \, mol$ d'électrons, $Q = 0,1 \times 96500 = 9650 \, C$ .

Erreurs fréquentes

Oublier le pont salin (la pile ne fonctionne pas).
Inverser l'anode et la cathode.
Confondre le sens du courant ( $I$ : de + vers -) et le sens des électrons (de - vers +).

L'essentiel du cours

Oxydation : Perte d'électrons. Réduction : Gain d'électrons.
Couple Ox/Red : $Ox + n e^- \rightleftharpoons Red$.
Nombre d'oxydation ($n.o.$) : Somme des $n.o.$ dans une molécule neutre = 0 ; dans un ion = charge de l'ion.
Pile Daniell : Constituée de deux demi-piles reliées par un pont salin.
Équation de fonctionnement : $Ox_1 + Red_2 \rightarrow Red_1 + Ox_2$.
Relation de Faraday : $Q = I \cdot \Delta t = n(e^-) \cdot F$ avec $F \approx 96500 , C \cdot mol^{-1}$.

Méthodes à maîtriser

Équilibrer une demi-équation : Équilibrer les atomes, puis les charges avec $H^+$ (milieu acide) ou $OH^-$ (milieu basique) et enfin les électrons.
Schéma de la pile : Toujours placer l'anode à gauche (pôle -) et la cathode à droite (pôle +).
Calcul de la f.é.m ($E$) : $E = E_{cathode} - E_{anode}$.

Exemples corrigés

Demi-équation : $MnO_4^- + 8H^+ + 5e^- \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O$.
Calcul de charge : Pour $0,1 , mol$ d'électrons, $Q = 0,1 \times 96500 = 9650 , C$.

Erreurs fréquentes

Oublier le pont salin (la pile ne fonctionne pas).
Inverser l'anode et la cathode.
Confondre le sens du courant ($I$ : de + vers -) et le sens des électrons (de - vers +).

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

Tu as appris les sciences en arabe ? Touche un mot pour voir sa traduction et une explication en darija.

La question que tu n'oses pas poser en classe ? Pose-la à UstadZéro jugement, même en darija, même à minuit. Il t'explique pas à pas et corrige ta démarche. Gratuit.Commencer gratuitement

Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Oxydoréduction et électrochimie

1/4

Quel est le rôle de l'anode dans une pile ?

❓ Questions fréquentes

Kifach n3ref chkoun houwa l'anode o chkoun l'cathode f l'pile ?

Regarde les potentiels standard des couples ( $E^0$ ).
L'électrode ayant le potentiel le plus élevé est la cathode (pôle +).
L'électrode ayant le potentiel le plus faible est l'anode (pôle -).

💡 À retenir : L'anode est le siège de l'oxydation, la cathode celui de la réduction.

Regarde les potentiels standard des couples ($E^0$).
L'électrode ayant le potentiel le plus élevé est la cathode (pôle +).
L'électrode ayant le potentiel le plus faible est l'anode (pôle -).

💡 À retenir : L'anode est le siège de l'oxydation, la cathode celui de la réduction.

Chno hiya l'khedma dyal l'pont salin ?

Le pont salin permet de fermer le circuit électrique et d'assurer l'électroneutralité des solutions en laissant migrer les ions. Sans lui, la pile s'arrête immédiatement.

💡 À retenir : Le pont salin assure la continuité du courant ionique.

Kifach n7seb l'quantité d'matière dyal l'electrons n(e^-) ?

Utilise la relation $Q = I \cdot \Delta t$ .
Utilise la relation $Q = n(e^-) \cdot F$ .
Donc $n(e^-) = \frac{I \cdot \Delta t}{F}$ .

💡 À retenir : $F$ est la constante de Faraday ( $96500 \, C/mol$ ).

Utilise la relation $Q = I \cdot \Delta t$.
Utilise la relation $Q = n(e^-) \cdot F$.
Donc $n(e^-) = \frac{I \cdot \Delta t}{F}$.

💡 À retenir : $F$ est la constante de Faraday ($96500 , C/mol$).

Est-ce que le nombre d'oxydation peut être négatif ?

Oui, le nombre d'oxydation peut être négatif (ex: $-I$ dans $Cl^-$ ou $-II$ dans $O^{2-}$ ).

💡 À retenir : Le $n.o.$ traduit l'état de charge fictif d'un atome.

Oui, le nombre d'oxydation peut être négatif (ex: $-I$ dans $Cl^-$ ou $-II$ dans $O^{2-}$).

💡 À retenir : Le $n.o.$ traduit l'état de charge fictif d'un atome.

Comment équilibrer une équation en milieu basique ?

Équilibre comme en milieu acide (avec $H^+$ ).
Ajoute autant de $OH^-$ que de $H^+$ des deux côtés.
Simplifie les molécules d'eau formées.

💡 À retenir : $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$ .

Équilibre comme en milieu acide (avec $H^+$).
Ajoute autant de $OH^-$ que de $H^+$ des deux côtés.
Simplifie les molécules d'eau formées.

💡 À retenir : $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$.

Pourquoi la f.é.m d'une pile diminue avec le temps ?

La f.é.m diminue car les concentrations des réactifs diminuent et celles des produits augmentent, ce qui fait évoluer le quotient de réaction vers la constante d'équilibre.

💡 À retenir : Une pile s'use quand l'équilibre est atteint.

Est-ce que le métal de l'anode se consomme ?

Oui, à l'anode, le métal solide s'oxyde en ions métalliques : $M(s) \rightarrow M^{n+} + ne^-$ . L'électrode s'amincit.

💡 À retenir : L'anode est le siège de la dissolution métallique.

Oui, à l'anode, le métal solide s'oxyde en ions métalliques : $M(s) \rightarrow M^{n+} + ne^-$. L'électrode s'amincit.

💡 À retenir : L'anode est le siège de la dissolution métallique.

Chno l'far9 bin l'pile o l'électrolyse ?

La pile produit de l'énergie (réaction spontanée), alors que l'électrolyse consomme de l'énergie électrique pour forcer une réaction non spontanée.

💡 À retenir : Pile = générateur ; Électrolyse = récepteur.

Comment calculer la masse perdue par une électrode ?

Détermine $n(e^-)$ avec $I \cdot \Delta t / F$ .
Utilise la demi-équation pour trouver $n(M)$ en fonction de $n(e^-)$ .
Calcule $m = n(M) \cdot M_{molaire}$ .

💡 À retenir : Utilise toujours le rapport stœchiométrique.

Détermine $n(e^-)$ avec $I \cdot \Delta t / F$.
Utilise la demi-équation pour trouver $n(M)$ en fonction de $n(e^-)$.
Calcule $m = n(M) \cdot M_{molaire}$.

💡 À retenir : Utilise toujours le rapport stœchiométrique.

Le pont salin peut-il être remplacé par un fil métallique ?

Non, un fil métallique ne permet pas le passage des ions, or la circulation des ions est indispensable pour maintenir l'électroneutralité des solutions.

💡 À retenir : Le pont salin est un conducteur ionique, pas électronique.

Quelle est l'unité de la force électromotrice ?

La force électromotrice (f.é.m) s'exprime en Volt (V).

💡 À retenir : $1 \, V = 1 \, J/C$ .

La force électromotrice (f.é.m) s'exprime en Volt (V).

💡 À retenir : $1 , V = 1 , J/C$.

Est-ce que le n.o. de l'oxygène est toujours -II ?

Dans la majorité des composés oui, sauf dans les peroxydes (ex: $H_2O_2$ ) où il est de -I.

💡 À retenir : Vérifie toujours la somme des $n.o.$ dans la molécule.

Dans la majorité des composés oui, sauf dans les peroxydes (ex: $H_2O_2$) où il est de -I.

💡 À retenir : Vérifie toujours la somme des $n.o.$ dans la molécule.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

On considère une pile Daniell constituée d'une électrode de Zinc dans une solution de $Zn^{2+}$ et d'une électrode de Cuivre dans une solution de $Cu^{2+}$ . Données : $E^0(Cu^{2+}/Cu) = 0,34 \, V$ ; $E^0(Zn^{2+}/Zn) = -0,76 \, V$ .

Écrire les demi-équations aux électrodes.
Calculer la f.é.m de la pile.
Schématiser la pile.

Exercice 1

On considère une pile Daniell constituée d'une électrode de Zinc dans une solution de $Zn^{2+}$ et d'une électrode de Cuivre dans une solution de $Cu^{2+}$. Données : $E^0(Cu^{2+}/Cu) = 0,34 , V$ ; $E^0(Zn^{2+}/Zn) = -0,76 , V$.

Écrire les demi-équations aux électrodes.
Calculer la f.é.m de la pile.
Schématiser la pile.

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 2

Une pile débite un courant $I = 0,1 \, A$ pendant $1$ heure. Calculer la masse de cuivre déposée à la cathode. Données : $M(Cu) = 63,5 \, g/mol$ ; $F = 96500 \, C/mol$ .

Exercice 2

Une pile débite un courant $I = 0,1 , A$ pendant $1$ heure. Calculer la masse de cuivre déposée à la cathode. Données : $M(Cu) = 63,5 , g/mol$ ; $F = 96500 , C/mol$.

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 3

Déterminer le nombre d'oxydation du Chrome dans l'ion dichromate $Cr_2O_7^{2-}$ .

Exercice 3

Déterminer le nombre d'oxydation du Chrome dans l'ion dichromate $Cr_2O_7^{2-}$.

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Un prof de Chimie pour aller plus loin

Les cours du soir avec des profs vérifiés arrivent : inscris-toi pour être prévenu(e) en premier.

Être prévenu(e) gratuitement

Autres chapitres de Chimie

Structure de l'atome et classification périodique Liaisons chimiques et géométrie des molécules Thermodynamique chimique : Premier principe Thermodynamique chimique : Second principe et équilibres Cinétique chimique Équilibres en solution aqueuse : Acido-basiques Équilibres en solution aqueuse : Précipitation et complexation Introduction à la chimie organique : Structure et nomenclature Stéréochimie Réactivité des fonctions organiques simples Chimie des composés naturels et agro-alimentaires