Physique-Chimie Terminale Spécialité
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Préparation aux épreuves du Bac
1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Modélisation des transformations acide-base
Ch. 2
Analyse physique d'un système chimique
Ch. 3
Méthode de suivi d'un titrage
Ch. 4
Évolution temporelle d'une transformation chimique
Ch. 5
Évolution temporelle d'une transformation nucléaire
BAC
Thème 1
Ch. 6
Évolution spontanée d'un système chimique
Ch. 7
Équilibres acide-base
Ch. 8
Transformations chimiques forcées
Ch. 9
Structure et optimisation en chimie organique
Ch. 10
Stratégies de synthèse
BAC
Thème 1 bis
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Description d'un mouvement
Ch. 12
Mouvement dans un champ uniforme
Ch. 13
Mouvement dans un champ de gravitation
Ch. 14
Modélisation de l'écoulement d'un fluide
BAC
Thème 2
3. Conversions et transferts d'énergie
Ch. 15
Étude d’un système thermodynamique
Ch. 16
Bilans d'énergie thermique
BAC
Thème 3
4. Ondes et signaux
Ch. 17
Propagation des ondes
Ch. 18
Interférences et diffraction
Ch. 19
Lunette astronomique
Ch. 20
Effet photoélectrique et enjeux énergétiques
Ch. 21
Évolutions temporelles dans un circuit capacitif
BAC
Thème 4
Annexes
Ch. 22
Méthode
Thème 1
Sujet Bac expérimental 6
Fabrication d'une pile cuivre-argent
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Énoncé
La tension à vide d'une pile dépend fortement des espèces chimiques mises en jeu dans les demi-équations d'oxydoréduction. Mais la nature des espèces n'est pas le seul paramètre d'influence.
Comment évolue la tension d'une pile au cours de son utilisation ?
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Doc. 1Tension à vide d'une pile
La tension à vide est la tension mesurée aux bornes de la pile lorsque celle-ci ne débite aucun courant. Par conséquent, lors de cette mesure, la pile n'est reliée à aucun autre dipôle.
La tension à vide est mesurée en branchant un voltmètre à l'anode et à la cathode.
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- Couples d'oxydoréduction : \text{Cu}^{2+}\text{(aq)/Cu(s)} et \text{Ag}^+\text{(aq)/Ag(s)}
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Doc. 2Slogan publicitaire
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Doc. 3Matériel nécessaire
- Deux grands béchers de 200 mL
- Fil d'argent \text{Ag(s)}
- Fil de cuivre \text{Cu(s)}
- Quatre solutions
de nitrate d'argent (\text{Ag}^+(\text{aq})\text{ ; NO}^-_3) à :
• c = 1{,}0 mol⋅L-1,
• c_1 = 1{,}0 \times 10^{-1} mol⋅L-1,
• c_2 = 1{,}0 \times 10^{-2} mol⋅L-1,
• c_3 = 1{,}0 \times 10^{-3} mol⋅L-1 - Solution de sulfate de cuivre (\text{Cu}^{2+}\text{(aq)} ; \text{SO}^{2-}_4\text{(aq)}) à 1{,}0 mol⋅L-1
- Multimètre
- Pont salin
- Quelques fils de connexion
- Deux pinces crocodiles
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Doc. 4Usure d'une pile
Dans une pile, la réaction chimique est lente. Afin d'étudier son usure rapidement, il est possible de réaliser plusieurs piles avec différents états initiaux simulant des degrés d'usure variés.
En effet, lors du fonctionnement de la pile, un transfert d'électrons entre l'anode et la cathode se fait par l'intermédiaire du circuit extérieur. Cela entraîne la consommation des réactifs, et donc l'usure de la pile.
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Doc. 5Tableau d'avancement incomplet
| Équation de réaction | 2\:\text{Ag}^+\text{(aq)} | + | \text{Cu(s)} | \leftrightarrows | \text{Cu}^{2+}\text{(aq)} | + | 2\: \text{Ag(s)} |
| État initial | excès | excès | |||||
| État selon l'avancement \bold x | excès | excès | |||||
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Questions
1
Réalisation de la pile (20 minutes conseillées)1. Proposer un protocole expérimental permettant de réaliser une pile à partir du matériel à disposition.
Appel n°1
Appeler le professeur pour lui présenter le protocole, ou en cas de difficulté.
2. Mettre en oeuvre le protocole permettant de réaliser la pile.
3. Mettre sa tension à vide.
Appel n°2
Appeler le professeur pour lui présenter le résultat, ou en cas de difficulté.
2
Simulation d'usure (40 minutes conseillées)4. Compléter le tableau d'avancement de la réaction chimique mise en œuvre dans la pile cuivre‑argent et calculer les avancements maximaux pour chaque solution de nitrate d'argent (\text{Ag}^+ \text{(aq)} ; \text{NO}^-_3 \text{(aq)}) disponible.
| Équation de réaction | 2\:\text{Ag}^+\text{(aq)} | + | \text{Cu(s)} | \leftrightarrows | \text{Cu}^{2+}\text{(aq)} | + | 2\: \text{Ag(s)} |
| État initial | excès | excès | |||||
| État selon l'avancement \bold x | excès | excès | |||||
5. Proposer un protocole expérimental permettant de simuler l'usure de la pile.
Appel n°3
Appeler le professeur pour lui présenter le protocole, ou en cas de difficulté.
6. Mettre en œuvre le protocole permettant de simuler l'usure d'une pile et mesurer à chaque fois la tension à vide.
Appel n°4
Appeler le professeur pour lui présenter le protocole, ou en cas de difficulté.
7. Tracer l'évolution de la tension à vide E en fonction de la concentration en ion argent \text{Ag}^+ \text{(aq)}, notée \text{[Ag}^+].
GeoGebra
8. En déduire comment évolue la tension à vide au cours de l'utilisation d'une pile.
Défaire le montage et ranger la paillasse
Se Préparer aux ECE
Schématiser les différents éléments constitutifs d'une pile en précisant où se produisent l'oxydation et la réduction. Lister tous les paramètres pouvant, à terme, interrompre le fonctionnement de la pile.
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j'ai une idée !
Oups, une coquille
