Sommaire Terminale spécialité

 

 

Constitution et transformation de la matière

7. Sens d’évolution spontanée d’un système chimique

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Cours :

 

 

Activités expérimentales

 

Fiches méthodes

Puissances de 10, notation scientifique

 

Unités légales du système international / conversion

 

Méthode de résolution d’exercices

 

Résoudre une équation à une inconnue

 

 

Programme officiel

 

Notions et contenus

Capacités exigibles

Activités expérimentales support de la formation

 

3. Prévoir l’état final d’un système, siège d’une transformation chimique

 

Le caractère non total des transformations, introduit en classe de première, a été attribué aux transformations pour lesquelles l’avancement final est inférieur à l’avancement maximal ; en classe terminale, il est modélisé par deux réactions opposées qui conduisent à des vitesses de disparition et d’apparition égales dans l’état final, ce qui correspond à un état d’équilibre dynamique du système. Pour ces transformations, le quotient de réaction Qr évolue de manière spontanée jusqu’à atteindre, dans l’état final, la valeur de la constante d’équilibre K(T). Dans le cas des transformations totales, la disparition d’un réactif intervient alors que la valeur du quotient de réaction Qr n’a pas atteint K(T).

La notion de pression partielle n’étant pas abordée, on limite l’étude aux espèces liquides, solides ou dissoutes. Le quotient de réaction est adimensionné.

Le critère d’évolution est appliqué, d’une part, à des systèmes oxydant-réducteur conduisant à étudier le fonctionnement des piles et, d’autre part, à des systèmes acide-base dans l’eau.

Le passage d’un courant au sein d’un système oxydant-réducteur permet de forcer le sens de son évolution ; ceci est illustré par l’étude du fonctionnement des électrolyseurs.

Cette partie permet de sensibiliser aux enjeux de société et d’environnement liés au stockage d’énergie sous forme chimique et à la conversion d’énergie chimique en énergie électrique. Elle fait écho à la thématique abordée dans le programme de l’enseignement scientifique de la classe terminale sur la gestion de l’énergie.

Notions abordées en classe de première (enseignement de spécialité) :

Tableau d’avancement, avancement final, avancement maximal, caractère total ou non total d’une transformation, oxydant, réducteur, couple oxydant-réducteur, demi-équations électroniques, réactions d’oxydo-réduction.

 

A) Prévoir le sens de l’évolution spontanée d’un système chimique

 

État final d’un système siège d’une transformation non totale : état d’équilibre chimique.

Modèle de l’équilibre dynamique.

Relier le caractère non total d’une transformation à la présence, à l’état final du système, de tous les réactifs et de tous les produits.

Mettre en évidence la présence de tous les réactifs dans l’état final d’un système siège d’une transformation non totale, par un nouvel ajout de réactifs.

Quotient de réaction Qr.

Système à l’équilibre chimique : constante d’équilibre K(T).

Critère d’évolution spontanée d’un système hors équilibre chimique.

Déterminer le sens d’évolution spontanée d’un système.

Déterminer un taux d’avancement final à partir de données sur la composition de l’état final et le relier au caractère total ou non total de la transformation.

Déterminer la valeur du quotient de réaction à l’état final d’un système, siège d’une transformation non totale, et montrer son indépendance vis-à-vis de la composition initiale du système à une température donnée.

Transformation spontanée modélisée par une réaction d’oxydo-réduction.

 

Illustrer un transfert spontané d’électrons par contact entre réactifs et par l’intermédiaire d’un circuit extérieur.

 

Pile, demi-piles, pont salin ou membrane, tension à vide.

Fonctionnement d’une pile ; réactions électrochimiques aux électrodes.

Usure d’une pile, capacité électrique d’une pile.

Justifier la stratégie de séparation des réactifs dans deux demi-piles et l’utilisation d’un pont salin.

Modéliser et schématiser, à partir de résultats expérimentaux, le fonctionnement d’une pile.

Déterminer la capacité électrique d’une pile à partir de sa constitution initiale.

Réaliser une pile, déterminer sa tension à vide et la polarité des électrodes, identifier la transformation mise en jeu, illustrer le rôle du pont salin.

Oxydants et réducteurs usuels.

 

Citer des oxydants et des réducteurs usuels : eau de Javel, dioxygène, dichlore, acide ascorbique, dihydrogène, métaux.

Justifier le caractère réducteur des métaux du bloc s.

 

 

 1. Pile nickel argent

2. Pile nickel zinc ( Bac Antilles)

3. Durée de fonctionnement d’une pile Cu/Al (Bac Antilles )

4. Solutions de nitrate d’argent et d’ammoniac (Pondichéry )  

 

La pile Daniell

 

 

 

 

1. résumé de cours

2. constitution d’une pile

3. symbole d’une pile

4. une pile : un convertisseur d’énergie

5. principe de fonctionnement (Cu/Zn)

6. fem E d’une pile

7. définition du faraday

8. expression de la charge Q débitée

9. définition de la capacité d’une pile

10. calcul de la capacité d’une pile

11. déplacement des porteurs de charge / pile nickel zinc

12.. rôle du pont salin