Remarque : tous les potentiels sont donnés par rapport à l'électrode normale à hydrogène.

1.

a. On répartit les espèces en fonction du et du degré d'oxydation (voir le cours).

Les espèces à considérer sont : , , , . Notons que et forment un couple acide/base.

Diagramme potentiel-pH du chlore

b. Demi-réactions électrochimiques :

Mis à part la droite verticale bleue (couple acide-base : échange de protons seulement), les autres droites correspondent à des équilibres rédox avec échange éventuel de protons :

(rouge)

(bleu)

(vert)

(rose)

c. Frontière

La formule de Nernst donne ici :

A l'équilibre, c'est-à-dire sur la droite, on a égalité du nombre d'atomes de chlore présents dans et dans , soit . Or, il est dit dans l'énoncé que l'on travaille à concentration totale d'atomes de chlore égale à . Donc :

et

Le point vérifie cette équation, donc on a :

Frontière

Avec la convention (voir énoncé et cours) :

Le point vérifie cette équation, donc on a :

2. les demi-équations de l'eau sont :

A/ Pour le couple

(l'activité du solvant est généralement prise égale à 1) et, par convention (voir énoncé), .

B/ Pour le couple

La valeur de n'est pas donnée dans l'énoncé car c'est le couple de référence en électrochimie, .

On ne trace que la frontière du couple  car le potentiel du couple est encore plus faible et donc il n'y aura pas de réaction possible avec le proton de l'eau (voir figure suivante).

3. Le dichlore n'est pas stable en phase aqueuse : on voit bien sur le graphique que ces deux espèces n'ont pas de domaine de stabilité commun. Le dichlore est donc réduit par l'eau selon la réaction :