TP : LES PILES ÉLECTROCHIMIQUES

LES PILES ÉLECTROCHIMIQUES
I- La pile Daniell
Elle est constituée des couples oxydant-réducteur Cu2+ / Cu et Zn2+ / Zn.
1ère expérience :
Un voltmètre est branché entre les deux
lames de métal.
On mesure : U = 0 V
Un ampèremètre branché entre les deux lames indique : I = 0 A
Le circuit est OUVERT . Les deux solutions NE SONT PAS RELIÉS.
2ème expérience :
Un pont électrolytique relie les deux solutions : c'est
une solution salée gélifiée.
La mesure de la f.é.m donne :
ECu/zn = 1,10 V
Le pôle + est la lame de CUIVRE.
Le pôle - est la lame de ZINC.
3ème expérience : Association de deux piles Cu / Zn
En série, lame de zinc d'une pile reliée à la lame de cuivre de
l'autre, on mesure : E = 2,20 V
En série, mais en opposition, on mesure : E = 0 V
Ces résultats sont CONFORMES À NOS CONNAISSANCES. II- Constitution d'autres piles
1- Mesures
|On considère les couples zinc, cuivre, fer, aluminium et plomb. |
|On mesure les f.é.m et on note les polarités de la pile ainsi |
|constituée. |
|Exemple : la lame de cuivre est le pôle + de la pile Cu / Fe |
| |Cuivre |0 | | |
| |Plomb |0,55 |0 | | | |
| | |+ | | | | |
| |Fer |0,60 |0,27 |0 | | |
| | |+ |+ | | | |
| |Zinc |1,10 |0,54 |0,48 |0 | |
| | |+ |+ |+ | | |
| |Aluminium |1,10 |0,57 |0,50 |0,01 |0 |
| | |+ |+ |- |+ | |
| |f.é.m (V) |Cuivre |Plomb |Fer |Zinc |Aluminium |
| |polarité | | | | | | |2- Calculs | | | |
|À l'aide de l'extrait du tableau des potentiels |Cu2+ |0,34 |Cu |
|normaux d'oxydoréduction, calculer la valeur | | | |
|théorique de la f.é.m des piles précédentes. | | | |
| | | | |
|Par exemple, la f.é.m de la pile Cu / Fe est : | | | |
|E°Cu/Fe = E°Cu - E°Fe | | | |
|soit : E°Cu/Fe = 0,34 - (- 0,44) E°Cu/Fe = 0,78 | | | |
|V | | | |
|La lame de cuivre est le pôle +. | | | |
| | | | |
|Recopier en rouge les valeurs expérimentales. | | | |
| |Pb2+ |- 0,13 |Pb |
| |Fe2+ |- 0,44 |Fe |
| |Zn2+ |- 0,76 |Zn |
| |Al3+ |- 1,66 |Al |
| |Cuivre |0 | | |
| |Plomb |0,47 |0 | | | |
| | |0,55 + | | | | |
| |Fer |0,78 |0,31 |0 | | |
| | |0,60 + |0,27 + | | | |
| |Zinc |1,10 |0,63 |0,32 |0 | |
| | |1,10 + |0,54 + |0,48 + | | |
| |Aluminium |2,00 |1,53 |1,22 |0,90 |0 |
| | |1,10 + |0,57 + |0,50 + |0,01 + | | 3- Interprétation
Excepté l'aluminium, les valeurs sont conformes aux potentiels normaux.
Les décalages sont dus à :
- des lames mal décapées ;
- des solutions de concentration approximative ;
- des mesures hors des conditions dites normales.
L'aluminium ne vérifie pas les valeurs théoriques ainsi que les polarités
en raison de la formation rapide d'oxyde d'aluminium, l'alumine. 4- Conclusion
Lorsqu'on constitue une pile en associant deux couples métalliques oxydant-
réducteur, le pôle positif + de la pile est l'électrode faite du métal LE
MOINS RÉDUCTEUR. III- Les piles usuelles
Une pile usuelle comprend :
- deux métaux différents (le métal du pôle + peut être remplacé par
une électrode de carbone) ;
- un électrolyte gélifié (avec de l'agar-agar par exemple) ;
- un dépolarisant qui permet d'éviter la formation de gaz aux électrodes
(qui déforme et peut faire exploser le boîtier et
qui diminue la f.é.m de la pile et augmente sa résistance interne).
LES PILES ÉLECTROCHIMIQUES
Une pile est constituée de l'association de deux couples oxydant-réducteur. I- La pile Daniell
Elle est constituée des couples oxydant-réducteur Cu2+ / Cu et Zn2+ / Zn.
1ère expérience
Un voltmètre est branché entre les deux lames de métal. U =
........
Un ampèremètre branché entre les deux lames indique : I = ........
Le circuit est .......................... . Les deux solutions
............................................... . 2ème expérience Un pont électrolytique relie les deux solutions
Le pont électrolytique est constitué d'une solution salée gélifiée.
La mesure de la f.é.m donne : ECu/zn = ........
Le pôle + est la lame de ............ .
Le pôle - est la lame de .............. 3ème expérience Association en série de deux piles Cu / Zn
La lame de zinc d'une pile est reliée à la lame de cuivre de l'autre,
on mesure : E = .........
Les piles sont reliés en opposition, on mesure : E = .........
Ces résultats sont
..............................................................................
......
II- Constitution d'autres piles
1- Mesures
|On considère les couples zinc, cuivre, fer, aluminium et plomb. |
|On mesure la f.é.m de chaque pile et on relève la polarité de chaque |
|pile. |
|Compléter le tableau avec vos mesures. Exemple : la lame de cuivre est |
|le pôle + de la pile Cu / Fe. |
| |Cuivre | | | | | |
| |Zinc | | | | | |
| |Fer |+ | | | | |
| |Aluminium | | | | | |
| |Plomb | | | | | |
| |f.é.m (V) |Cuivre |Zinc |Fer |Aluminium |Plomb |
| |polarité | | | | | | |2- Calculs | | | |
|À l'aide de l'extrait du tableau des potentiels |Cu2+ |0,34 |Cu |
|normaux | | | |
|d'oxydoréduction, calculer la valeur théorique | | | |
|de la f.é.m des piles précédentes. | | | |
| | | | |
|Exemple : la f.é.m de la pile Cu / Fe est | | | |
|E°Cu/Fe = E°Cu - E°Fe | | | |
|soit : E°Cu/Fe = 0,34 - (- 0,44) E°Cu/Fe = 0,78 | | | |
|V | | | |
|La lame de cuivre est le pôle +. | | | |
| | | | |
|Copier dans le tableau les valeurs théoriques en| | | |
|rouge. | | | |
| |Pb2+ |- 0,13 |Pb |
| |Fe2+ |- 0,44 |Fe |
| |Zn2+ |- 0,76 |Zn |
| |Al3+ |- 1,66 |Al |
3- Interprétation 4- Conclusion
Une pile est constitué de l'association de
................................................................ .
Le pôle positif + de la pile est l'électrode faite du métal
.............................................. . -----------------------
lame de cuivre V pont électrolytique lame de zinc
Zn sulfate de zinc
(SO42- ; Zn2+) sulfate de cuivre
(SO42- ; Cu2+) lame de cuivre Cu
sulfate de cuivre
(SO42- ; Cu2+) sulfate de zinc
(SO42- ; Zn2+) lame de zinc
Zn pont électrolytique V lame de cuivre sulfate
de cuivre sulfate de zinc lame de zinc
E° (V) lame de