Correction Activité Oxydoréduction: Les piles

Activité Oxydoréduction : Les piles

II – Rôle des ions dans la solution

Remplacer la solution acide par du sulfate de cuivre (même questions)

• Peut-on réaliser la même expérience avec deux lamelles de métal plantées dans un citron ? Justifier votre réponse.
On peut réaliser la même expérience avec deux lamelles de métal plantées dans un citron à condition d’utiliser 2 métaux différents. Le citron contient un acide (l’acide citrique)

• Comment peut-on obtenir une tension électrique à partir de deux couples rédox ? Donner un exemple.
On peut obtenir une tension électrique en plaçant deux tiges conductrices différentes (électrodes) dans une solution ionique. Il faut choisir les électrodes en fonction de couples.

Ex : Couples Fe2+/Fe
Zn2+/Zn

On utilise une électrode de zinc et une électrode de graphite (carbone pur) plongées ans une solution de d’ion fer II

• Peut-on prévoir la tension de la pile ainsi constituée ?
Sil la solution ionique est de concentration 1 mol.L-1, la tension sera égale à la différence des potentiels entre les deux coupes (voir tableau des coupes redox)

III – Séparation des électrodes

1) La pile Daniell (voir polyc. de cours)

Quels sont les avantages et les inconvénients de cette pile?
Dans l’expérience II, on a observé que la lame de fer plongée dans le sulfate de cuivre se couvrait d’une couche rougeâtre (cuivre métal). Lorsque cette couche recouvre entièrement l’électrode, la tension chute à zéro. On dit que la pile est polarisée.
« + » La pile Daniell est impolarisable car lame de zinc n’est pas en contact avec les ions cuivre.
« - » L’électrolyte liquide la rend difficile à transporter. Sa résistance interne est importante, elle ne peut débiter qu’une très faible intensité.

2) Etude d’une pile Cu/Zn à compartiments séparés
Réaliser une pile Cu/Zn avec deux compartiments séparés reliés par un pont salin
• Reproduire et compléter le schéma en indiquant les bornes (+) et (-)





• Brancher un voltmètre pour mesurer la tension mesurée. Pouvait-on prévoir cette valeur avec les couples redox ?
La différence de potentiel entre les couples Cu2+/Cu et Zn2+/Zn est de 1,1 V, mais la valeur mesurée est inférieure si les concentrations ne sont pas de 1 mol.L-1.

• Ecrire les demi-équations électronique à chaque électrode et l’équation de fonctionnement de la pile.
Réduction Cu2+ + 2 e- = Cu
Oxydation Zn = Zn2+ + 2 e-
Bilan Cu2+ + Zn ==> Cu + Zn2+

• Quel type de réaction a toujours lieu à la borne positive de la pile et quel type de réaction a toujours lieu à la borne négative de la pile ?
A la borne positive, il y une réduction, à la borne négative une oxydation

• Comment nomme-t-on la borne positive et la borne négative d’une pile ?
La borne positive est la cathode, la borne négative est l’anode

• Quelle est la valeur de la tension mesurée ?
Cela dépend des concentrations

IV – Les accumulateurs

(PowerPoint « Accumulateur au plomb» T.Dulaurens
http://webetab.ac-bordeaux.fr/Pedagogie/Physique/index20.htm )

• Quelle est la différence essentielle entre une pile et un accumulateur ?
Un accumulateur est réversible, une pile ne l’est pas

• Que signifie le terme « batterie » ?
Ensemble d’objets placés côte à cote (batterie de cuisine, batterie de percussion, batterie d’accumulateur…), la signification du mot « batterie », dépend donc de son contexte

• L’appellation « pile rechargeable » est-elle correcte ?
Non, pour recharger une pile, il faut la faire fonctionner en inverse (électrolyse) et les piles ne sont pas réversibles. C’est un terme commercial.