Physique-Chimie · Terminale · Prévoir l’état final d’un système chimique
Électrolyse et générateurs électrochimiques
Remonter la pente, par force.
En bref
Une pile suit le sens spontané. Une électrolyse fait l’inverse : un générateur impose au système d’évoluer contre son sens naturel — donc d’éloigner Qr de K.
Pile ou électrolyse
| Pile | Électrolyse | |
|---|---|---|
| Le sens | Spontané | Forcé |
| Qr par rapport à K | Il s’en rapproche | Il s’en éloigne |
| L’énergie | Chimique vers électrique | Électrique vers chimique |
| L’anode | Pôle négatif | Reliée à la borne + |
| La cathode | Pôle positif | Reliée à la borne − |
Les définitions ne changent pas : anode = oxydation, cathode = réduction, toujours. C’est le branchement qui change. Retenir « anode = oxydation » et rien d’autre évite le piège le plus classique du chapitre.
Le générateur doit fournir une tension supérieure à celle que délivrerait la pile correspondante.
Le bilan quantitatif
Le même calcul que pour une pile : n(e⁻) = I × Δt / F
D’où la masse déposée ou dissoute, ou le volume de gaz dégagé. C’est ainsi qu’on dimensionne un dépôt de galvanoplastie ou une production industrielle.
Les applications
| Application | Ce qui se passe |
|---|---|
| Électrolyse de l’eau | Dihydrogène à la cathode, dioxygène à l’anode |
| Galvanoplastie | Dépôt d’un métal sur la pièce placée à la cathode |
| Production d’aluminium | Il ne s’obtient que par électrolyse de l’alumine |
| Raffinage du cuivre | Purification par transfert d’une anode vers une cathode |
Accumulateur et pile à combustible
| Accumulateur | Pile à combustible | |
|---|---|---|
| Ce que c’est | Un système réversible | Une pile alimentée en continu |
| À la décharge | Il fonctionne en pile | Elle débite |
| À la recharge | Il fonctionne en électrolyseur | Elle ne se recharge pas : on l’alimente |
| Exemples | Lithium-ion, plomb-acide | Hydrogène / dioxygène |
Dans un accumulateur en charge, anode et cathode échangent leurs places : c’est ce qui le distingue d’une pile jetable.
La pile à combustible ne rejette que de l’eau — à condition que le dihydrogène ait lui-même été produit proprement.
Le rendement du couple charge-décharge n’est jamais de 100 % : une part de l’énergie part en chaleur à chaque conversion.
Teste-toi
6 questions pour vérifier
Touche une réponse : la correction s’affiche tout de suite.
1.Lors d’une électrolyse, l’anode est reliée à…
2.Une électrolyse fait évoluer le système…
3.La règle « anode = oxydation » vaut aussi bien pour une pile que pour une électrolyse.
4.Quelle relation donne la quantité de matière d’électrons échangés ?
5.Que produit la réduction à la cathode lors de l’électrolyse de l’eau ?
6.Un accumulateur fonctionne en électrolyseur pendant sa recharge.
0 / 6 questions
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