Les piles électriques alimentent de nombreux appareils. Elles sont devenues
indispensables à notre quotidien.
➜ Comment fonctionne une pile ?
Objectifs
Réaliser, modéliser, schématiser une pile et déterminer ses caractéristiques.
Doc. 1
Protocole et schéma de la pile
Verser 50 mL de sulfate de zinc (Zn2+(aq) ; SO42−(aq)) dans le bécher nommé « Zn ».
Verser 50 mL de sulfate de cuivre (Cu2+(aq) ; SO42−(aq)) dans le bécher nommé « Cu ».
Placer la lame de cuivre Cu(s) dans le bécher « Cu »
Placer la lame de zinc Zn(s) dans le bécher « Zn »
Relier les deux béchers à l’aide du pont salin.
Brancher le voltmètre comme indiqué sur le schéma.
Doc. 2
Matériel nécessaire
Deux béchers de 150 mL, nommés « Cu » et « Zn »
Solution de sulfate de zinc (Zn2+(aq) ; SO42−(aq)) à 0,1 mol⋅L-1
Solution de sulfate de cuivre (Cu2+(aq) ; SO42−(aq)) à 0,1 mol⋅L-1
Lame de zinc et lame de cuivre
Pont salin (K+(aq) ; NO3−(aq))
Fils de connexion
Résistor de 10Ω
Deux pinces crocodiles
Multimètre
Doc. 3
Capacité électrique
La capacité électrique est la
charge électrique maximale
Qmax que peut fournir une
pile. Elle dépend de la
quantité de matière d’électrons
mis en jeu :
Qmax=ne⋅F
Qmax : capacité électrique de la pile (C)
ne : quantité de matière d’électrons mis en jeu (mol)
F : constante de Faraday égale à F=9,65×104 C·mol-1
Données
Couples d'oxydoréduction :
Cu2+(aq)/Cu(s) et
Zn2+(aq)/Zn(s)
Compétences
✔REA : Mettre en œuvre
un protocole
✔VAL : Respecter le nombre de chiffres significatifs
Questions
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1. À partir du signe de la tension mesurée aux bornes de la pile, déterminer la polarité
des électrodes.
2. Remplacer le voltmètre par le resistor et un ampèremètre en série. En fonction du signe
de l’intensité mesurée, en déduire le sens du courant électrique.
3. Retirer le pont salin et refaire la mesure. En déduire le rôle du pont salin. Préciser les
espèces qui circulent dans le pont salin.
4. Dans un conducteur métallique, le courant correspond à un déplacement d’électrons.
En déduire les réactions ayant lieu au niveau des lames de zinc et de cuivre.
5. Dans le cas où il y a 1,00×10−2 mol de zinc consommé, en déduire la capacité électrique
de la pile en tenant compte du nombre d’électrons échangés au cours de la réaction.
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Synthèse de l'activité
Lister l’ensemble des conditions nécessaires à la génération d’un courant par une pile.
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