Chapitre 5 : La pile électrochimique

Chapitre 5 : La pile électrochimique
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Au cours d'une transformation chimique, des substances
sont consommées, d'autres sont formées et des électrons
sont échangés.
Les objectifs du chapitre sont :
- de comprendre le principe de fonctionnement d'une pile;
- de connaître les transferts d'énergie mis en jeu.
I – étude de documents
Activité à faire pour le
...../....../......
II – Réaction entre le zinc et une solution de sulfate
de cuivre
A) Le zinc
Le zinc est un métal constitué d'atome de zinc. Sa formule
chimique est
.
Le zinc utilisé sera sous forme de poudre, sa couleur est
grise.
B) Le sulfate de cuivre mis en solution dans l'eau
Dans cette solution, le solvant est l'eau ( H2O) et le soluté
(corps dissous) est le sulfate de cuivre.
Cette solution contient donc les ions sulfate
et les ions cuivre II
Cette solution est de couleur bleue ( les ions cuivre II) .
C) Expérience
Dans un bécher, mélangeons de la poudre de zinc à de
l'eau puis ajoutons du sulfate de cuivre solide.
D) Observations
Dans le fond du bécher, on observe la disparition du
sulfate de cuivre ( poudre bleue ) et l'apparition d'une
coloration rouge cuivre à la surface du zinc immergé.
E) Schéma
bécher
eau
zinc en
poudre
.... / ....... / ......
Ex 1, 4, 17
Ajout de
sulfate de
cuivre
Apparition
de cuivre
métal
III – Étude de la transformation chimique
A) L'élément cuivre Cu
Au départ, il y a des ions cuivre II
des atomes de cuivre Cu.
et à la fin il y a
Au cours de cette transformation, l'élément cuivre a capté
des électrons.
B) L'élément zinc
Au départ, il y a des atomes de zinc Zn et à la fin il y
a des ions zinc II
.
Au cours de cette transformation, l'élément zinc a cédé
des électrons.
C) L'ion sulfate
Les ions sulfate
sont présents au début et à la fin.
Ils ne jouent aucun rôle. Ce sont des ions spectateurs.
D) Transfert d'énergie
le zinc métal et l'ion cuivre II en solution possèdent de
l'énergie chimique.
L'utilisation d'un thermomètre, lors de cette transformation
chimique indique une augmentation de la température.
Lors de la réaction, une partie de l'énergie a été convertie
en énergie thermique.
Rmq : réaction chimique et transformation chimique sont
synonymes
IV – TP
Coller le TP
V – Réalisation d'une pile électrochimique
A) Expérience
- voltmètre
- 2 fils de connexion
- 2 pinces crocodiles
Lame de
cuivre
Lame de
zinc
bécher
Solution
aqueuse
de sulfate
de zinc
Solution
aqueuse
de sulfate
de cuivre
Borne +
Pont
salin
Borne -
B) Observation
On observe, à l'aide du voltmètre, une tension voisine de 1
volt.
L'association en série de deux piles cuivre-zinc permet de
faire fonctionner un chronomètre.
C) Transfert indirect d'électrons
Lorsque l'ion cuivre II et le zinc réagissent en solution, le
transfert d'électrons est direct.
En réalisant la pile, il est alors possible de transférer des
électrons libres de la borne - ( zinc ) à la borne + ( cuivre )
via un solide conducteur et ainsi de créer un courant
électrique : de l'électricité.
.... / ....... / ......
Ex 9, 14, 18
D) Bilan
La pile est un réservoir d'énergie chimique. Lorsque la pile
fonctionne, une partie de cette énergie est transférée sous
d'autres formes ( électrique, thermique ).
L'énergie mise en jeu dans une pile provient d'une réaction
chimique : la consommation de réactifs entraine l'usure de
la pile.
.... / ....... / ......
Interro chap 4 et 5