QCM : Stockage électrochimique de l’énergie (14 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Lors d’une transformation chimique, les ions cuivre captent des électrons et deviennent du cuivre métallique. Comment cette transformation est-elle classée du point de vue des ions cuivre ?

Une réduction, car ils perdent des électrons
Une réduction, car ils gagnent des électrons
Une oxydation, car ils gagnent des électrons
Une oxydation, car ils perdent des électrons

Une réduction, car ils gagnent des électrons

Explication

Une espèce qui gagne des électrons subit une réduction. Qualifier ce gain d’oxydation confond les deux notions, tandis que parler d’une perte d’électrons inverse le sens du transfert.

2. Quelle caractéristique définit une réaction d’oxydoréduction entre des espèces chimiques ?

Un échange d’électrons entre espèces chimiques
Un échange d’ions entre espèces chimiques
Un changement d’état entre espèces chimiques
Un échange de protons entre espèces chimiques

Un échange d’électrons entre espèces chimiques

Explication

Une réaction d’oxydoréduction implique un échange d’électrons entre espèces chimiques. L’échange d’ions ou de protons ne définit pas cette réaction, et un changement d’état ne décrit pas un transfert électronique.

3. Pour construire une pile, quelle configuration faut-il choisir parmi les montages proposés ?

Deux électrodes de métaux différents dans une solution non ionique
Deux électrodes du même métal dans une solution ionique conductrice
Deux électrodes de métaux différents placées hors de la solution
Deux électrodes de métaux différents dans une solution ionique conductrice

Deux électrodes de métaux différents dans une solution ionique conductrice

Explication

Une pile comprend deux électrodes faites de métaux différents, plongées dans une solution ionique conductrice. Des électrodes identiques ne respectent pas la différence de métaux requise, une solution non ionique ne conduit pas par déplacement d’ions et des électrodes hors de la solution ne sont pas plongées dans le milieu conducteur.

4. Dans une pile à deux compartiments, quel rôle remplit le pont salin reliant les solutions ?

Permettre aux ions de circuler entre les compartiments
Produire la tension électrique par une réaction chimique
Fournir une électrode métallique supplémentaire
Permettre aux électrons de circuler entre les compartiments

Permettre aux ions de circuler entre les compartiments

Explication

Le pont salin est une solution ionique qui permet aux ions de circuler entre les compartiments. Le déplacement des électrons s’effectue par le circuit extérieur, la tension provient des réactions chimiques et le pont salin n’est pas une électrode.

5. Dans une pile Daniell en fonctionnement, quelle transformation se produit à l’électrode de zinc et où vont les électrons libérés ?

Les ions Cu²⁺ deviennent du cuivre et les électrons sont captés par le zinc.
Le zinc devient des ions Zn²⁺ et les électrons sont captés par les ions Zn²⁺.
Le zinc devient des ions Zn²⁺ et les électrons sont captés par les ions Cu²⁺.
Le cuivre devient des ions Cu²⁺ et les électrons sont captés par les ions Zn²⁺.

Le zinc devient des ions Zn²⁺ et les électrons sont captés par les ions Cu²⁺.

Explication

Le zinc s’oxyde en Zn²⁺ en cédant deux électrons, que les ions Cu²⁺ captent. L’attribution de la capture aux ions Zn²⁺ confond les rôles des couples, tandis que les réponses plaçant l’oxydation sur le cuivre inversent les électrodes.

6. Pour résumer le fonctionnement d’une pile Daniell sans faire apparaître les électrons, quelle équation-bilan faut-il écrire ?

Cu2++Zn→Cu+Zn2+\mathrm{Cu^{2+} + Zn \rightarrow Cu + Zn^{2+}}
Cu2++Zn2+→Cu+Zn\mathrm{Cu^{2+} + Zn^{2+} \rightarrow Cu + Zn}
Cu+Zn2+→Cu2++Zn\mathrm{Cu + Zn^{2+} \rightarrow Cu^{2+} + Zn}
Cu+Zn→Cu2++Zn2+\mathrm{Cu + Zn \rightarrow Cu^{2+} + Zn^{2+}}

$$\mathrm{Cu^{2+} + Zn \rightarrow Cu + Zn^{2+}}$$

Explication

Le bilan associe la réduction des ions Cu²⁺ en cuivre métallique à l’oxydation du zinc en Zn²⁺. L’équation inversée correspond au sens contraire, tandis que les autres propositions ne respectent pas les transformations des deux espèces.

7. Quel dispositif correspond à un accumulateur dans le cadre de son fonctionnement en cycles ?

Deux électrodes conductrices séparées de toute solution et fonctionnant par cycles de charge et de décharge.
Deux électrodes conductrices plongées dans une solution et fonctionnant par cycles de charge et de décharge.
Deux électrodes de métaux différents reliées par un pont salin et fonctionnant sans recharge.
Un générateur électrique relié à une seule électrode conductrice plongée dans une solution.

Deux électrodes conductrices plongées dans une solution et fonctionnant par cycles de charge et de décharge.

Explication

Un accumulateur comporte deux électrodes conductrices plongées dans une solution et fonctionne par cycles de charge et de décharge. Les métaux différents et le pont salin renvoient à la description d’une pile, tandis que les autres propositions omettent un élément constitutif ou modifient le dispositif.

8. Une batterie alimente un appareil, puis est reliée à un chargeur. Quelle succession décrit correctement ses transformations d’énergie ?

À la décharge comme à la charge, elle convertit l’énergie chimique en énergie électrique.
À la décharge, elle convertit l’énergie chimique en énergie électrique ; à la charge, elle convertit l’énergie électrique en énergie chimique.
À la décharge, elle convertit l’énergie électrique en énergie chimique ; à la charge, elle convertit l’énergie chimique en énergie électrique.
À la décharge comme à la charge, elle convertit l’énergie électrique en énergie chimique.

À la décharge, elle convertit l’énergie chimique en énergie électrique ; à la charge, elle convertit l’énergie électrique en énergie chimique.

Explication

En décharge, l’accumulateur fonctionne comme une pile et fournit de l’énergie électrique à partir de l’énergie chimique ; en charge, il fonctionne comme un électrolyseur et stocke de l’énergie chimique à partir de l’énergie électrique. Les autres propositions inversent ces rôles ou attribuent le même fonctionnement aux deux phases.

9. Que représente la capacité électrique QQ d’un accumulateur ?

La quantité d’énergie qu’il fournit pendant une décharge
La quantité d’électricité qu’il peut conserver dans le temps
La différence de potentiel électrique entre ses bornes
Le débit de charge électrique qui le traverse à un instant donné

La quantité d’électricité qu’il peut conserver dans le temps

Explication

La capacité caractérise la quantité d’électricité qu’un accumulateur peut conserver dans le temps. La tension décrit une différence de potentiel, l’énergie mesure une réserve énergétique et l’intensité indique un débit de charge.

10. Un accumulateur fournit un courant de 3 A3\,\text{A} pendant 4 h4\,\text{h}. Quelle capacité électrique a-t-il délivrée ?

0,75 Ah0{,}75\,\text{Ah}
7 Ah7\,\text{Ah}
1,33 Ah1{,}33\,\text{Ah}
12 Ah12\,\text{Ah}

$$12\,\text{Ah}$$

Explication

La capacité se calcule par Q=I×tQ=I\times t : 3×4=12 Ah3\times4=12\,\text{Ah}. L’addition, la division de l’intensité par la durée et le rapport inverse n’appliquent pas cette relation.

11. Un accumulateur possède une capacité de 8 Ah8\,\text{Ah} et fonctionne sous une tension de 6 V6\,\text{V}. Quelle énergie est stockée ?

14 Wh14\,\text{Wh}
48 W48\,\text{W}
48 Wh48\,\text{Wh}
0,75 Wh0{,}75\,\text{Wh}

$$48\,\text{Wh}$$

Explication

L’énergie stockée vérifie E=Q×UE=Q\times U, donc 8×6=48 Wh8\times6=48\,\text{Wh}. L’addition et la division ne conviennent pas, tandis que le watt est une unité de puissance et non d’énergie.

12. Pour vérifier la tension aux bornes d’une batterie avec un multimètre, quel réglage faut-il choisir ?

Le réglage voltmètre
Le réglage de mesure de pression
Le réglage ampèremètre
Le réglage ohmmètre

Le réglage voltmètre

Explication

La tension aux bornes d’une batterie se mesure avec un multimètre réglé en voltmètre. Le mode ampèremètre mesure l’intensité et le mode ohmmètre mesure une résistance.

13. Karim mesure la tension d’une batterie de voiture. Quelle valeur indique qu’elle est chargée ?

12,6 V12{,}6\,\text{V}
0,030 V0{,}030\,\text{V}
12 V12\,\text{V}
0 V0\,\text{V}

$$12{,}6\,\text{V}$$

Explication

Une batterie de voiture chargée présente une tension de 12,6 V12{,}6\,\text{V}. 12 V12\,\text{V} correspond à la tension du générateur de l’expérience, tandis que les deux petites valeurs concernent la mesure entre les lames de plomb.

14. En comparant les piles présentées entre 1800 et 1977, quelle évolution de densité énergétique caractérise le passage de la pile de Volta à celle au lithium ?

De moins de 1 Wh/kg à 120 Wh/kg
De 13 Wh/kg à 460 Wh/kg
De 460 Wh/kg à moins de 1 Wh/kg
De moins de 1 Wh/kg à 460 Wh/kg

De moins de 1 Wh/kg à 460 Wh/kg

Explication

La densité énergétique indiquée passe de moins de 1 Wh/kg pour Volta en 1800 à 460 Wh/kg pour la pile au lithium en 1977. La baisse proposée inverse l’évolution, 120 Wh/kg correspond à la pile alcaline et 13 Wh/kg à la pile Daniell.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 47 flashcards sur Stockage électrochimique de l’énergie.

Qu’est-ce qu’une réaction d’oxydoréduction ?

Un échange d’électrons entre espèces chimiques.

Que correspond à une oxydation ?

Une perte d’électrons.

Que correspond à une réduction ?

Un gain d’électrons.

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Approfondir avec la fiche

Consultez la fiche de révision complète sur Stockage électrochimique de l’énergie.

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