Oui
Électrolyse
Piles et oxydoréduction
Sujet Bac Corrigé - Dépollution au nickel - Centres étrangers 1 2026 Jour 1 - Ex 2 - Corrigé (Physique-chimie)
1 juin 2026
Terminale spécialité
🌱 Des plantes capables d'extraire le nickel d'un sol pollué, puis une électrolyse pour le récupérer : c'est l'exercice 2 du bac 2026 de physique-chimie en centres étrangers 1 (jour 1), sur 5 points.
- L'oxydoréduction : demi-équations et équation de la photosynthèse.
- L'électrolyse : sens des électrons et du courant, dépôt de nickel, durée calculée avec la constante de Faraday.
- Une question ouverte : combien de batteries peut-on produire avec le nickel récolté sur mille hectares ?
Le sujet officiel et le corrigé détaillé sont gratuits en PDF, avec la méthode et les pièges de chaque question.
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Corrigé interactif · 9 questions
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Q1Écrire les demi-équations électroniques associées aux couples oxydant-réducteur mis en jeu lors de la photosynthèse.
Données utiles couples OX2(g)/HX2O(l) et COX2(g)/CX6HX12OX6(aq)
Indice Dans l'ordre : équilibrer l'élément principal (ici C), puis O avec HX2O, puis H avec HX+, enfin les charges avec des électrons. Vérifier que les charges sont égales des deux côtés.
Les réactifs de la photosynthèse sont le dioxyde de carbone et l'eau.
Réduction du dioxyde de carbone :
6COX2(g)+24HX+(aq)+24eX−=CX6HX12OX6(aq)+6HX2O(l)
Oxydation de l'eau :
2HX2O(l)=OX2(g)+4HX+(aq)+4eX−
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Q2En déduire l'équation de la réaction modélisant la transformation ayant lieu lors de la photosynthèse.
Le dioxyde de carbone capte 24 électrons, l'eau en cède 4 : on multiplie la demi-équation de l'eau par 6.
12HX2O(l)=6OX2(g)+24HX+(aq)+24eX−
On additionne avec la demi-équation du dioxyde de carbone : les 24 électrons, les 24 ions HX+ et 6 molécules d'eau se simplifient.
6COX2(g)+6HX2O(l)CX6HX12OX6(aq)+6OX2(g) Tu avais trouvé ?
Q3Nommer la forme d'énergie produite lors de la photosynthèse.
La plante convertit l'énergie lumineuse qu'elle reçoit.
La photosynthèse produit de l'énergie chimique, stockée dans le glucose.
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Q4Déterminer la masse maximale de nickel récupérée sur un terrain de 100 m2.
Données utiles pourcentage massique maximal en nickel : 12,7 % ; masse de plante séchée pour 100 m2 : mplante=1,0 kg
Le nickel représente au plus 12,7 % de la masse de plante séchée :
mmax=10012,7×mplante=0,127×1,0
mmax=0,13 kg, soit environ 1,3×102 g de nickel.
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Q5Indiquer si la réaction d'équation
NiX2+(aq)+2eX−Ni(s) est une oxydation ou une réduction.
Indice Électrons du côté des réactifs : gain d'électrons, donc réduction. Électrons du côté des produits : perte d'électrons, donc oxydation.
L'ion NiX2+ capte deux électrons : c'est un oxydant, qui se transforme en son réducteur conjugué Ni.
Il s'agit d'une réduction (gain d'électrons).
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Q6Reproduire un schéma simplifié du montage de la figure 1 et y indiquer le sens de déplacement des électrons, le sens conventionnel du courant électrique et le dépôt de nickel.
Dans le circuit extérieur, le courant sort par la borne + du générateur ; les électrons circulent en sens inverse et sortent par la borne −.
L'électrode de carbone, reliée à la borne −, reçoit les électrons : les ions NiX2+ y sont réduits.
Le nickel se dépose sur l'électrode de carbone (cathode).
Schéma simplifié de l'électrolyse : courant, électrons et dépôt de nickelTu avais trouvé ?
Q7Déterminer la durée de l'électrolyse permettant de purifier 1,3×102 g de nickel.
Données utiles m=1,3×102 g ; M(Ni)=58,7 g⋅mol−1 ; F=96500 C⋅mol−1 ; I=2,0 A ; Q=I⋅Δt
Indice Électrolyse ou pile, toujours la même chaîne : masse, quantité de matière, quantité d'électrons (demi-équation), charge Q=n(eX−)×F, puis durée avec Q=I⋅Δt.
Quantité de nickel à déposer : n(Ni)=M(Ni)m.
D'après NiX2++2eX−Ni, il faut deux moles d'électrons par mole de nickel : n(eX−)=2n(Ni).
Charge électrique échangée : Q=n(eX−)×F=I⋅Δt, donc
Δt=M(Ni)×I2mF=58,7×2,02×1,3×102×96500
Δt=2,1×105 s, soit environ 59 h.
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Q8Commenter la durée de l'électrolyse. Proposer une solution pour réduire cette durée.
Données utiles Δt=2,1×105 s, soit 59 h (Q.7)
Il faut près de deux jours et demi pour purifier seulement 130 g de nickel : cette durée est très longue pour un procédé industriel.
D'après Δt=M(Ni)×I2mF, la durée est inversement proportionnelle à l'intensité.
Pour réduire la durée, il faut augmenter l'intensité I du courant.
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Q9Calculer, à partir du résultat de la question Q4, le nombre de batteries qu'il serait possible de produire avec le nickel extrait des plantes séchées récoltées sur un millier d'hectares. Commenter.
Données utiles mmax=0,127 kg pour 100 m2 (Q.4) ; pertes : 45 % ; meˊlectrode=0,53 kg, dont 60 % de nickel ; 1 ha=1,0×104 m2
Indice Question ouverte : annoncer les étapes (surface, masse utile, masse par batterie, quotient), garder les valeurs non arrondies dans les calculs et n'arrondir qu'à la fin, à deux chiffres significatifs.
Surface récoltée : S=1000×1,0×104=1,0×107 m2.
Avec 45 % de pertes, il reste 55 % du nickel contenu dans les plantes. Par proportionnalité à la surface :
mutile=0,55×0,127×1001,0×107=7,0×103 kg
Masse de nickel dans une batterie : mbatt=0,60×0,53=0,32 kg
Nombre de batteries : N=mbattmutile=0,3186,985×103
N≈2,2×104 : environ 22 000 batteries.
Ce nombre est important et le procédé dépollue les sols en même temps. Il suppose toutefois de cultiver et de récolter 10 km2 de terrain, soit une surface considérable, puis de réaliser une électrolyse très longue (Q.8).
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Dépolluer un sol avec des plantes : un exercice de 5 points
Le deuxième exercice du bac 2026 de physique-chimie en centres étrangers 1 (jour 1) compte 5 points et 9 questions, à traiter en un peu moins d'une heure. Il part d'un procédé de dépollution : certaines plantes accumulent le nickel d'un sol pollué ; une fois séchées, elles fournissent un métal que l'on purifie par électrolyse. L'exercice mobilise l'oxydoréduction, l'électrolyse avec la constante de Faraday et un raisonnement en proportions dans une question ouverte finale.
Partie 1 : la photosynthèse, une réaction d'oxydoréduction (Q1 à Q3)
Il faut d'abord écrire les demi-équations des couples O2/H2O et CO2/C6H12O6. Pour le glucose, on équilibre le carbone, puis l'oxygène avec H2O, l'hydrogène avec H+ et enfin les charges avec 24 électrons. Le piège est d'écrire les deux demi-équations dans le sens de la réduction : l'eau est un réactif, elle s'oxyde et cède ses électrons.
On multiplie ensuite la demi-équation de l'eau par 6 pour que les 24 électrons se compensent, puis on simplifie les ions H+ et l'eau en excès. On obtient 6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2, qu'il faut vérifier atome par atome. La photosynthèse produit de l'énergie chimique, stockée dans le glucose ; répondre « énergie lumineuse » revient à confondre l'énergie reçue et l'énergie produite.
Partie 2 : récupérer le nickel par électrolyse (Q4 à Q8)
Avec un pourcentage massique maximal de 12,7 % et 1,0 kg de plante séchée pour 100 m², la masse maximale de nickel est de 0,13 kg, soit environ 130 g. On garde 0,127 kg pour la suite des calculs.
La transformation Ni2+ + 2 e- → Ni est une réduction : les électrons sont du côté des réactifs. Sur le schéma, c'est le générateur qui impose le sens du courant : le courant sort par la borne +, les électrons par la borne −, et le nickel se dépose sur l'électrode de carbone reliée à la borne −, la cathode. Dans la solution, ce sont les ions qui assurent le passage du courant.
Le calcul de la durée suit une chaîne à connaître : masse, quantité de matière, quantité d'électrons, charge Q = n(e-) × F, puis Δt = Q/I. On trouve Δt = 2,1 × 105 s, soit environ 59 h. L'oubli du facteur 2, chaque ion captant deux électrons, divise la durée par deux. Cette durée est très longue pour un procédé industriel ; comme Δt est inversement proportionnelle à I, augmenter l'intensité la réduit.
Partie 3 : la question ouverte sur les batteries (Q9)
Pour mille hectares, soit 1,0 × 107 m², il faut appliquer les 55 % de nickel conservé, et non les 45 % perdus : la masse utile atteint environ 7,0 × 103 kg. Chaque électrode de 0,53 kg ne contient que 60 % de nickel, soit 0,32 kg. On obtient environ 22 000 batteries. Le commentaire attendu met en balance ce nombre, la dépollution des sols, la surface considérable à cultiver et la durée de l'électrolyse.
Conseils
Annoncez les étapes de la question ouverte, gardez les valeurs non arrondies jusqu'au bout et arrondissez le résultat à deux chiffres significatifs. Pour l'électrolyse, partez toujours des bornes du générateur.