I.2.Analyse des réponses à la question 1

A partir de la question 1, nous nous proposons de voir si les étudiants font le lien entre la valeur lue sur le millivoltmètre c’est-à-dire la ddp et le potentiel du système chimique. Les étudiants doivent alors définir les couples mis en jeu et la réaction d’oxydoréduction correspondante. Une fois l’équation de la réaction définie, les étudiants doivent fournir l’équation de Nernst qui correspond à la réaction.

Pour prévoir l’évolution du système, l’apprenant doit se référer aux grandeurs qui le caractérisent : les concentrations des entités, les potentiels de référence des couples mis en jeu, la température et la pression du système.

Disposant de toutes ces données l’apprenant serait capable de prévoir la ddp de la pile. 

Nous nous proposons, à travers l’analyse des réponses des étudiants, de repérer les données sur lesquelles ils s’appuient pour prévoir l’évolution du système. Nous nous intéresserons aussi aux argumentations fournies par ces étudiants, afin de voir s’ils font référence au modèle de Nernst.

Copie 1 : l'étudiant fait le lien entre la valeur lue sur le millivoltmètre, les différentes concentrations initiales et les valeurs des potentiels de référence des électrodes sans mentionner ni la température ni la pression.

Pour argumenter il mentionne l’équation de Nernst sans donner son expression

Copie 2 : l'étudiant fait le lien entre la valeur lue sur le millivoltmètre, les potentiels de référence des deux électrodes et les concentrations des entités (Ag+ et Cl-) dans les deux demi piles.

Il y a absence d’argumentation, l’équation de Nernst est non mentionnée.

Copie 3 : l'étudiant fait le lien entre la valeur lue sur le millivoltmètre et seulement la concentration en Ag+ et le potentiel de référence de l’électrode de droite : E° (Ag+/Ag) 

L’étudiant ne prend pas en considération l’électrode de référence : l’électrode au calomel.

L'étudiant argumente en mentionnant la formule de Nernst sans la donner « on la prévoie à l’aide de la formule de Nernst »

Copie 4 : l'étudiant fait le lien entre la valeur lue sur le millivoltmètre et le potentiel de référence de l’électrode de droite : E° (Ag+/Ag) ainsi que la concentration en Ag+ _. L’étudiant mentionne le potentiel de l’électrode au calomel, le potentiel de référence de l’électrode au calomel n’est pas mentionné.

Pour argumenter l'étudiant explique que la valeur lue sur le millivoltmètre est la différence du potentiel de l’électrode de droite et celle de gauche et il ne donne que l’équation de Nernst pour l’électrode de droite (Ag+/Ag).

Copie 5 : l'étudiant fait le lien entre la valeur lue sur le millivoltmètre et le potentiel de référence de l’électrode de droite : E° (Ag+/Ag) ainsi que la concentration en Ag+ _. L’étudiant mentionne le potentiel de l’électrode au calomel, le potentiel de référence de l’électrode au calomel n’est pas mentionné (analogue à la réponse 4).

L’étudiant argumente que la valeur lue sur le millivoltmètre est la différence du potentiel de l’électrode de droite et celle de gauche sans donner l’équation de Nernst.

Copie 6 : l'étudiant fait le lien entre la valeur lue sur le millivoltmètre et seulement la concentration en Ag+ et le potentiel de référence de l’électrode de droite : E° (Ag+/Ag) (analogue à la réponse 3) 

L’élève argumente en mentionnant que la formule de Nernst dépend de la concentration de Ag+ et du potentiel de référence de l’électrode d’argent.

Copie 7 : l'étudiant fait le lien entre la valeur lue sur le millivoltmètre, le potentiel de référence de l’électrode d’argent et aussi le potentiel de référence de l’électrode au calomel. L’équation de Nernst n’est pas mentionnée.

Copie 8 : l'étudiant fait le lien entre la valeur lue sur le millivoltmètre, le potentiel de référence de l’électrode d’argent, les concentration en ion Ag+ et en ion chlorure, et « les conditions de la réaction » ; il mentionne la température et la pression du système. L’équation de Nernst n’est pas mentionnée.

Copie 9 : l'étudiant fait le lien entre la valeur lue sur le millivoltmètre, le potentiel de référence de l’électrode d’argent, la concentration en ion Ag+ et la température du système. L’équation de Nernst n’est pas mentionnée.

Copie 10 : l'étudiant fait le lien entre la valeur lue sur le millivoltmètre, les concentrations de Ag+ et de Cl- et les potentiels de référence des électrodes Ag+/Ag et Cl₂/Cl. Il ne mentionne ni la température ni la pression.

Pour argumenter il donne l’équation de Nernst relative aux deux couples Ag+/Ag et Cl₂ / Cl- en faisant une erreur de signe.

Copie 11 : Pour interpréter la valeur lue sur le millivoltmètre, l’étudiant mentionne les différentes concentrations initiales et les valeurs des potentiels de référence des électrodes, sans préciser les entités et les couples mis en jeu. Il ne fait référence ni à la température ni à la pression

Pour argumenter il mentionne l’équation de Nernst relative au couple Ag+ / Ag en rappelant que la différence de potentiel est le potentiel de l’électrode de droite moins le potentiel de l’électrode de gauche. 

Copie 12 : l'étudiant fait le lien entre la valeur lue sur le millivoltmètre, la concentration de Ag+ et les valeurs des potentiels de référence des électrodes (Ag+/Ag et Hg/Hg₂Cl₂). Il ne mentionne ni la température ni la pression.

Copie 13 : l'étudiant fait le lien entre la valeur lue sur le millivoltmètre, les différentes concentrations initiales et les valeurs des potentiels de référence des électrodes (Ag+/Ag et Hg/Hg₂Cl₂). Il ne mentionne ni la température ni la pression.

Pour argumenter il mentionne l’équation de Nernst relative à un couple redox dans le cas général.

Copie 14 : l'étudiant fait le lien entre la valeur lue sur le millivoltmètre, la concentration en Ag+ et les valeurs des potentiels de référence des électrodes sans mentionner ni la température ni la pression.

Pour argumenter il donne l’expression de la différence de potentiel en fonction de l’équation de Nernst.

Copie 15 : l'étudiant fait le lien entre la valeur lue sur le millivoltmètre, les différentes « concentrations initiales en solution », le potentiel de référence de Ag+ / Ag et le potentiel de l’électrode au calomel sans mentionner ni la température ni la pression.

Pour argumenter il mentionne l’équation de Nernst relative à Ag+ / Ag  en rappelant que la différence de potentiel est le potentiel de l’électrode Ag+ / Ag moins le potentiel de l’électrode au calomel.

Copie 16 : l'étudiant fait le lien entre la valeur lue sur le millivoltmètre, la concentration en ions Ag+ et les valeurs du potentiel de référence de Ag+ / Ag et du potentiel de référence de l’électrode au calomel. L’étudiant ne mentionne ni la température ni la pression ni l’équation de Nernst.

Copie 17 : l'étudiant fait le lien entre la valeur lue sur le millivoltmètre, les concentrations initiales de Ag+ et de Cl- et les valeurs des potentiels de référence des

électrodes Ag+ / Ag et de Cl₂ / Cl- . Il ne mentionne ni la température ni la pression.

Pour argumenter il rappelle que la différence de potentiel est le potentiel de l’électrode Ag+ / Ag moins le potentiel de l’électrode de Cl₂ / Cl- sans donner l’équation de Nernst relative aux deux couples Ag+/Ag et Cl₂ / Cl-.

Copie 18 : l'étudiant fait le lien entre la valeur lue sur le millivoltmètre et les concentrations initiales dans chacun des compartiments sans donner de détails.

L’étudiant ne donne que l’équation de Nernst dans le cas général et ne fait pas le lien avec les couples présents.

Copie 19 : l'étudiant fait le lien entre la valeur lue sur le millivoltmètre, les concentrations initiales et les potentiels de référence des deux couples dans chacun des compartiments sans les préciser.

L’étudiant donne l’équation de Nernst dans le cas général et ne fait pas le lien avec les couples présents.

Copie 20 : l'étudiant fait le lien entre la valeur lue sur le millivoltmètre, les concentrations initiales de Ag+ et de Cl- et les valeurs des potentiels de référence des

électrodes Ag+ / Ag et de Cl₂ / Cl-. Il ne mentionne ni la température ni la pression.

Pour argumenter, l’étudiant rappelle que la différence de potentiel est le potentiel de l’électrode Ag+ / Ag moins le potentiel de l’électrode de Cl₂ / Cl-  et donne seulement l’équation de Nernst relative au couple Ag+/Ag.

Copie 21 : l'étudiant fait le lien entre la valeur lue sur le millivoltmètre, les concentrations et les valeurs des potentiels de référence (sans préciser les entités en question). Il ne mentionne ni la température ni la pression.

Pour argumenter il rappelle que la différence de potentiel est le potentiel de l’électrode Ag+ / Ag moins le potentiel de l’électrode de KCl  (E Ag+ / Ag – E KCl) et il donne l’équation de Nernst incomplète relative au couple Ag+/Ag.

Copie 22 : l'étudiant fait le lien entre la valeur lue sur le millivoltmètre, la concentration initiale de Ag+, la valeur du potentiel de référence de l’électrodes Ag+ / Ag et le potentiel de l’électrode au calomel et ceci sans mentionner ni la température ni la pression.

Pour argumenter il rappelle que la différence de potentiel est le potentiel de l’électrode Ag+ / Ag moins le potentiel de l’électrode au calomel  sans donner l’équation de Nernst relative aux deux couples en question.

Copie 23 : l'étudiant fait le lien entre la valeur lue sur le millivoltmètre, les différentes concentrations initiales ( des entités Ag+, Ag, Hg, Hg₂Cl₂ ), les valeurs du potentiel de référence de Ag+ / Ag et le potentiel de référence de l’électrode au calomel. Il ne mentionne ni la température ni la pression.

Pour argumenter il rappelle que la différence de potentiel est le potentiel de l’électrode Ag+ / Ag moins le potentiel de l’électrode au calomel, il donne cette différence de potentiel en fonction des équations de Nernst relative à Ag+ / Ag et à « Hg / Hg₂Cl₂», il donne aussi la

demi équation redox relative au couple « Hg / Hg₂Cl₂ ».

Copie 24 : l'étudiant fait le lien entre la valeur lue sur le millivoltmètre, les différentes concentrations initiales et les valeurs des potentiels de référence des couples mis en jeu sans les préciser et sans mentionner ni la température ni la pression.

L’étudiant mentionne l’importance des potentiels de référence et des concentrations pour la détermination du sens du « courant ». 

Copie25 : l'étudiant fait le lien entre la valeur lue sur le millivoltmètre, les différentes concentrations initiales et les valeurs des potentiels de référence sans préciser les entités correspondantes et sans mentionner ni la température ni la pression. Il met aussi l’accent sur l’importance de la connaissance du produit de solubilité de AgCl.

Copie 26 : l'étudiant fait le lien entre la valeur lue sur le millivoltmètre, les différentes concentrations initiales et les valeurs des potentiels de référence de Fe3+ / Fe2+ et de MnO₄ -/ Mn2+ ( l’étudiant confond les données du premier et du second exercice) sans mentionner ni la température ni la pression.

Pour argumenter il mentionne l’équation de Nernst dans le cas général sans faire de liens.

Copie 27 : l'étudiant fait le lien seulement entre la valeur lue sur le millivoltmètre et les différentes concentrations initiales en Ag+ et en Cl-.

Il ne mentionne pas l’équation de Nernst.

Copie 28 : l'étudiant fait le lien entre la valeur lue sur le millivoltmètre, le potentiel de référence du couple « Ag / Ag+ » , le volume de la solution comportant ce couple et la concentration en Ag+

Il ne mentionne pas l’équation de Nernst.

Copie 29 : l'étudiant fait le lien entre la valeur lue sur le millivoltmètre, les différentes concentrations (sans préciser les entités) et les potentiels d’oxydoréduction.

Il ne mentionne pas l’équation de Nernst.