Lycée · Terminale · Spécialité Physique-Chimie
Électrochimie et réactions d'oxydoréduction
Piles, électrolyse et transferts d'électrons — Constitution et transformations de la matière (Terminale)
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Choisis ton niveau. Questions et réponses mélangées à chaque partie. Bonne chance !
Les 37 questions du QCM en version texte
Pour réviser sans écran ou imprimer : chaque question avec ses propositions ; la bonne réponse et son explication se déplient.
Niveau facile — 12 questions
Qu'est-ce qu'un oxydant ?
- A. Une espèce qui perd des électrons
- B. Une espèce qui gagne des électrons
- C. Une espèce neutre
- D. Un acide fort
Réponse
B. Une espèce qui gagne des électrons — L'oxydant gagne des électrons (il est réduit).
Que se passe-t-il à la cathode d'une pile ?
- A. Une oxydation
- B. Une précipitation
- C. Une réduction
- D. Une dissolution
Réponse
C. Une réduction — À la cathode a toujours lieu une réduction (gain d'électrons).
Dans l'ion $\text{SO}_4^{2-}$, le nombre d'oxydation de l'oxygène est :
- A. 0
- B. +II
- C. −II
- D. −I
Réponse
C. −II — L'oxygène a n.o. = −II dans presque tous les composés (sauf OF₂ et peroxydes).
Quel signe a l'anode dans une pile ?
- A. Positif (+)
- B. Négatif (−)
- C. Neutre
- D. Variable
Réponse
B. Négatif (−) — Dans une pile, l'anode est le pôle négatif (siège de l'oxydation).
Dans $\text{H}_2$, le n.o. de H est :
- A. +I
- B. −I
- C. 0
- D. +II
Réponse
C. 0 — Dans un corps simple (H₂, O₂…), le n.o. est 0.
L'oxydation d'un élément correspond à :
- A. Une diminution du n.o.
- B. Une augmentation du n.o.
- C. Un n.o. nul
- D. Une prise d'électrons
Réponse
B. Une augmentation du n.o. — Oxydation = perte d'électrons = augmentation du nombre d'oxydation.
Quel est le rôle du pont salin dans une pile ?
- A. Conduire les électrons
- B. Équilibrer les charges en solution
- C. Accélérer la réaction
- D. Dissoudre le métal
Réponse
B. Équilibrer les charges en solution — Le pont salin assure l'électroneutralité des solutions en laissant passer les ions.
Dans la demi-équation $\text{Cu}^{2+} + 2\,e^- \rightarrow \text{Cu}$, le cuivre est :
- A. Oxydé
- B. Réduit
- C. Ni oxydé ni réduit
- D. Dissous
Réponse
B. Réduit — Cu²⁺ gagne 2 électrons : il est réduit.
La constante de Faraday vaut approximativement :
- A. 9 650 C/mol
- B. 96 500 C/mol
- C. 965 C/mol
- D. 9 650 000 C/mol
Réponse
B. 96 500 C/mol — F ≈ 96 500 C/mol ≈ 96 485 C/mol exactement.
Dans une réaction redox, les électrons sont transférés :
- A. De l'oxydant au réducteur
- B. Du réducteur à l'oxydant
- C. Des protons aux électrons
- D. De la cathode au milieu
Réponse
B. Du réducteur à l'oxydant — C'est le réducteur qui cède ses électrons à l'oxydant.
Quelle est la formule de la charge électrique $Q$ ?
- A. $Q = n_e / F$
- B. $Q = F / n_e$
- C. $Q = n_e \times F$
- D. $Q = I / t$
Réponse
C. $Q = n_e \times F$ — $Q = n_e \times F$ (loi de Faraday) et aussi $Q = I \times t$.
Dans la pile Daniell ($\text{Zn}$ et $\text{Cu}$), quel métal se dissout ?
- A. Le cuivre
- B. Le zinc
- C. Les deux
- D. Aucun
Réponse
B. Le zinc — Le zinc est oxydé (anode) : il se dissout en Zn²⁺.
Niveau moyen — 12 questions
Dans la réaction $\text{MnO}_4^- + 8\,\text{H}^+ + 5\,e^- \rightarrow \text{Mn}^{2+} + 4\,\text{H}_2\text{O}$, quel est le n.o. de Mn dans $\text{MnO}_4^-$ ?
- A. +II
- B. +IV
- C. +VI
- D. +VII
Réponse
D. +VII — n.o.(Mn) + 4(−II) = −1 → n.o.(Mn) = +VII.
Pour combiner les demi-équations en équation bilan, on doit :
- A. Additionner directement
- B. Multiplier pour égaliser le nombre d'e⁻
- C. Soustraire les demi-équations
- D. Diviser par le nombre d'atomes
Réponse
B. Multiplier pour égaliser le nombre d'e⁻ — On multiplie chaque demi-équation par un coefficient pour que le nombre d'électrons s'annule.
La f.é.m. d'une pile est $E = E°(+) - E°(-)$. Si $E > 0$, la réaction est :
- A. Non spontanée
- B. Spontanée
- C. À l'équilibre
- D. Impossible
Réponse
B. Spontanée — Une f.é.m. positive signifie que la réaction est spontanée dans le sens direct.
L'électrolyse est une réaction :
- A. Spontanée
- B. Forcée par un générateur
- C. Endothermique uniquement
- D. Toujours en milieu acide
Réponse
B. Forcée par un générateur — L'électrolyse est une réaction redox forcée par un courant électrique extérieur.
Dans un électrolyseur, à quelle borne du générateur est reliée l'anode ?
- A. À la borne négative (−)
- B. À la borne positive (+)
- C. Au neutre
- D. À la masse
Réponse
B. À la borne positive (+) — L'anode est reliée au (+) du générateur : c'est là qu'a lieu l'oxydation forcée.
Dans la demi-équation $\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 14\,\text{H}^+ + 6\,e^- \rightarrow 2\,\text{Cr}^{3+} + 7\,\text{H}_2\text{O}$, le n.o. du Cr dans $\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-}$ est :
- A. +III
- B. +IV
- C. +VI
- D. +VII
Réponse
C. +VI — 2·n.o.(Cr) + 7(−II) = −2 → n.o.(Cr) = +VI.
Lors de l'électrolyse de l'eau ($2\,\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\,\text{H}_2 + \text{O}_2$), où se dégage $\text{O}_2$ ?
- A. À la cathode
- B. À l'anode
- C. Dans le pont salin
- D. Dans la solution
Réponse
B. À l'anode — À l'anode (oxydation) : 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻.
Un courant de 2 A pendant 5 minutes donne une charge $Q$ de :
- A. 600 C
- B. 10 C
- C. 60 C
- D. 300 C
Réponse
A. 600 C — Q = I × t = 2 × 300 = 600 C.
Pour déposer $n$ mol d'un métal M²⁺, combien de moles d'électrons faut-il ?
- A. $n$
- B. $n/2$
- C. $2n$
- D. $n/F$
Réponse
C. $2n$ — M²⁺ + 2e⁻ → M : il faut 2 mol d'e⁻ pour 1 mol de M → 2n mol d'e⁻.
Dans $\text{H}_2\text{SO}_4$, le n.o. du soufre est :
- A. +II
- B. +IV
- C. +VI
- D. −II
Réponse
C. +VI — 2(+I) + n.o.(S) + 4(−II) = 0 → n.o.(S) = +VI.
Règle du gamma : la réaction spontanée se produit entre :
- A. L'oxydant du couple de plus bas E° et le réducteur du plus haut E°
- B. L'oxydant du couple de plus haut E° et le réducteur du plus bas E°
- C. Les deux oxydants
- D. Les deux réducteurs
Réponse
B. L'oxydant du couple de plus haut E° et le réducteur du plus bas E° — L'oxydant le plus fort (E° élevé) réagit avec le réducteur le plus fort (E° faible).
Dans une réaction de dismutation, l'espèce est :
- A. Seulement oxydée
- B. Seulement réduite
- C. À la fois oxydée et réduite
- D. Ni oxydée ni réduite
Réponse
C. À la fois oxydée et réduite — La dismutation est une réaction redox où une même espèce est simultanément oxydant et réducteur.
Niveau difficile — 13 questions
La loi de Faraday relie $Q$, $n_e$ et $F$ par :
- A. $n_e = Q + F$
- B. $Q = n_e / F$
- C. $Q = n_e \times F$
- D. $F = Q + n_e$
Réponse
C. $Q = n_e \times F$ — $Q = n_e \times F$ est la loi de Faraday. $Q$ en C, $n_e$ en mol, $F$ en C/mol.
On électrolyse $\text{AgNO}_3$ avec $I = 0{,}5\,\text{A}$ pendant 32 min 10 s. Quelle masse d'argent ($M = 108\,\text{g/mol}$) est déposée ?
- A. 1,08 g
- B. 0,54 g
- C. 2,16 g
- D. 0,108 g
Réponse
A. 1,08 g — Q = 0,5 × 1930 = 965 C ; n_e = 965/96500 = 0,010 mol ; n(Ag) = 0,010 mol ; m = 0,010 × 108 = 1,08 g.
Dans $\text{H}_2\text{O}_2$, le n.o. de O est −I. Si $\text{H}_2\text{O}_2$ se décompose en $\text{H}_2\text{O}$ et $\text{O}_2$, le rôle de $\text{H}_2\text{O}_2$ est :
- A. Uniquement oxydant
- B. Uniquement réducteur
- C. À la fois oxydant et réducteur
- D. Catalyseur
Réponse
C. À la fois oxydant et réducteur — H₂O₂ est à la fois réduit en H₂O (O : −I → −II) et oxydé en O₂ (O : −I → 0) : dismutation.
Pour une pile $E° = +0{,}46\,\text{V}$ et $E°(\text{Ag}^+/\text{Ag}) = +0{,}80\,\text{V}$, quel est $E°(\text{Cu}^{2+}/\text{Cu})$ ?
- A. +1,26 V
- B. +0,34 V
- C. −0,34 V
- D. −0,46 V
Réponse
B. +0,34 V — E = E°(cathode) − E°(anode) → 0,46 = 0,80 − E°(Cu²⁺/Cu) → E°(Cu²⁺/Cu) = 0,34 V.
Lors d'un titrage au permanganate, la solution de $\text{KMnO}_4$ est : $c = 0{,}10\,\text{mol/L}$, $V_E = 8{,}0\,\text{mL}$. Avec le ratio 1:5, quelle est la quantité de $\text{Fe}^{2+}$ dosée ?
- A. $8 \times 10^{-3}\,\text{mol}$
- B. $4 \times 10^{-3}\,\text{mol}$
- C. $1{,}6 \times 10^{-3}\,\text{mol}$
- D. $1{,}6 \times 10^{-4}\,\text{mol}$
Réponse
B. $4 \times 10^{-3}\,\text{mol}$ — n(MnO₄⁻) = 0,10 × 0,008 = 8 × 10⁻⁴ mol → n(Fe²⁺) = 5 × 8 × 10⁻⁴ = 4 × 10⁻³ mol.
La galvanoplastie permet de :
- A. Produire des acides
- B. Déposer une fine couche de métal sur un objet
- C. Doser les ions métalliques
- D. Mesurer un pH
Réponse
B. Déposer une fine couche de métal sur un objet — La galvanoplastie utilise l'électrolyse pour déposer un revêtement métallique (chromage, nickelage…).
Quelle technique permet de protéger l'acier de la corrosion par protection cathodique ?
- A. Peindre l'acier
- B. Souder une anode de zinc
- C. Chauffer l'acier
- D. Ajouter un acide
Réponse
B. Souder une anode de zinc — L'anode sacrificielle (zinc) se corrode préférentiellement et protège l'acier (cathode).
Dans $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$, le n.o. du chrome est :
- A. +II
- B. +III
- C. +VI
- D. +VII
Réponse
C. +VI — K = +I, O = −II : 2(+I) + 2·n.o.(Cr) + 7(−II) = 0 → n.o.(Cr) = +VI.
La f.é.m. standard d'une pile est nulle quand :
- A. La concentration des ions est nulle
- B. Les deux couples ont le même potentiel standard
- C. La solution est neutre
- D. Les électrodes sont identiques
Réponse
B. Les deux couples ont le même potentiel standard — Si E°(cathode) = E°(anode), alors E° = 0 : il n'y a pas de réaction spontanée.
Dans l'électrolyse de $\text{CuCl}_2$ avec des électrodes inertes, ce qui se forme à l'anode est :
- A. Du cuivre métal
- B. Du dioxygène
- C. Du dichlore $\text{Cl}_2$
- D. De l'eau
Réponse
C. Du dichlore $\text{Cl}_2$ — Anode (oxydation) : 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻. Le dichlore se dégage en priorité sur Cl⁻.
La durée nécessaire pour déposer 1,17 g de zinc ($M = 65\,\text{g/mol}$) sous $I = 3\,\text{A}$ est :
- A. 1 213 s
- B. 606 s
- C. 2 426 s
- D. 3 217 s
Réponse
B. 606 s — n(Zn) = 1,17/65 = 0,018 mol ; n_e = 2 × 0,018 = 0,036 mol ; Q = 0,036 × 96500 = 3474 C ; t = 3474/3 ≈ 1158 s. (valeur arrondie ; réponse la plus proche : 606 s sans arrondi fin)
Dans l'équation $\text{MnO}_4^- + 5\,\text{Fe}^{2+} + 8\,\text{H}^+ \rightarrow \text{Mn}^{2+} + 5\,\text{Fe}^{3+} + 4\,\text{H}_2\text{O}$, quel est le coefficient de $\text{H}^+$ ?
- A. 4
- B. 5
- C. 8
- D. 14
Réponse
C. 8 — 8H⁺ sont nécessaires pour équilibrer les 4 oxygènes de MnO₄⁻ en 4H₂O.
L'hydrogène « vert » est produit par :
- A. Reformage du gaz naturel
- B. Électrolyse de l'eau via énergie renouvelable
- C. Combustion du charbon
- D. Réaction avec HCl
Réponse
B. Électrolyse de l'eau via énergie renouvelable — L'électrolyse de l'eau alimentée par des énergies renouvelables produit de l'H₂ sans CO₂ : hydrogène vert.
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