La pile Volta - Mathématiques et sciences physiques

ACADÉMIE D’AMIENS
LP Arthur Rimbaud - RIBÉCOURT
CAP Agent de Maintenance micro technique et bureautique
Secteur 1 Productique maintenance
Contrôle en Cours de Formation
PHYSIQUE - CHIMIE
MATHÉMATIQUES
PHYSIQUE - CHIMIE
Nom et prénom du candidat :
2ème Situation d’évaluation
Activité expérimentale
……………………………………………
Date de l’évaluation:
…………………
Séquence d’évaluation n°1
Chimie 1 et 3
Etude de la pile VOLTA
Durée : 20 minutes
PRESENTATION DE L’ACTIVITE ET DES CONDITIONS EXPERIMENTALES
Vous disposez sur votre paillasse de :






Béchers étiquetés : « réaction A » ; « réaction B » ; « solution de chlorure de
sodium »
Pipette jaugée de 2mL
Porte tube muni de 2 tubes à essai
10 rondelles de cuivre, 10 rondelles de zinc, 10 rondelles de feutrine et un support en bois
Un multimètre
Un flacon compte-gouttes d’hydroxyde de sodium
Le but de la manipulation est de déterminer les polarités de la pile Volta par mesure électrique
d’une part et par étude chimique d’autre part.
Pour ce faire, vous allez devoir:
- Réaliser une pile de 10 empilements,
- Mesurer la tension aux bornes de la pile,
- Réaliser les réactions chimiques ayant lieu au sein de la pile,
- Identifier les ions présents à l’issue de chaque réaction.
- Vérifier vos hypothèses
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Le professeur intervient à la demande du candidat ou quand il le juge utile.
Dans la suite du document, ce symbole signifie « Appeler le professeur ».
TRAVAIL À RÉALISER
A. Préambule
Etape n°1 : Mise en place des réactions chimiques
Réaction A
Verser, environ 20mL, de solution de sulfate de
cuivre dans le bécher étiqueté « réaction A ».
Faire tremper l’extrémité d’une lame de zinc bien
décapée.
Réaction
A
Réaction
B
Réaction B
Verser, environ 20mL, de solution de sulfate de zinc
dans le bécher étiqueté « réaction B ».
Faire tremper l’extrémité d’une lame de Cuivre bien
décapée.
Laissez de côté ces béchers.
Ils seront utilisés à l’étape n°5
Appel n°1
Appeler le professeur pour faire vérifier la mise en place des béchers.
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B. Etude d’une pile Volta
Etape n°2 : réalisation
-
-
Humidifier les morceaux de feutrines en les
trempant à l’aide dune pince dans la solution
de chlorure de sodium contenue dans le
bécher étiqueté « solution de chlorure de
sodium »
Réaliser la pile, schématisée ci-contre,
Constituée de 10 empilements identiques :
Rondelle de zinc, feutrine, rondelle de cuivre
placés sur le support en bois
zinc
feutrine
cuivre
Appel n°2
Appeler le professeur pour faire vérifier votre pile
Etape n°3 : étude des polarités
Lire le protocole suivant avant de faire appel au
professeur
-
-
-
régler le multimètre en position voltmètre (V) et sur le
calibre 2V
Mesurer la tension VCu/Zn aux extrémités des
empilement en reliant la borne + à la plaque de cuivre
et la borne – à la plaque de zinc.
Compléter le schéma ci-contre correspondant à cette
mesure
Mesurer la tension VZnu/Cu aux extrémités des
empilement en reliant la borne + à la plaque de zinc et
la borne – à la plaque de cuivre.
Noter ci-contre les valeurs mesurées
V
VCu/Zn=______
VZn/Cu=______
Appel n°3
Réaliser le protocole, décrit ci-dessus, devant le professeur
Etape n°4 : Interprétation
Pour une pile, on appelle : Anode, la borne négative et Cathode, la borne positive.
Déduire à quelle plaque correspond l’anode et la cathode de la pile Volta.
Plaque de Cuivre :_____________________
Plaque de Zinc :______________________
Appel n°4
Appeler le professeur pour faire vérifier votre interprétation.
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B. étude chimique
Etape n°5 : Détermination des produits obtenus dans les béchers « réactions A » et « réaction
B»
Lire attentivement le protocole décrit ci-dessous
avant de faire appel au professeur
1. Prélever, à l’aide d’une pipette jaugée munie d’un
dispositif d’aspiration , 2mL, de solution contenu
dans le bécher étiqueté « réaction A ».
2. Les introduire dans un tube à essai
3. Ajouter 5 gouttes de réactif « hydroxyde de
sodium »
4. Observer et noter, ci-dessous, la couleur du
précipité obtenu
Répéter les étapes 1 à 4 avec la solution contenue dans
le bécheré étiqueté « réaction B »
réactif
réactif
Réaction
Réaction A
Réaction B
Couleur du précipité :__________________
Couleur du précipité :__________________
Appel n°5
Réaliser l’expérience décrite ci-dessus devant le professeur
Etape n°6 : interprétation
Le tableau, ci-contre, permet d’associer la couleur d’un
précipité à un ion selon le réactif employé
-
A partir de ce tableau et des résultats obtenu à
l’étape précedente, déterminer les ions présents
dans les solutions A et B
Couleur de
précipité
réactif
Ions
Blanc
Nitrate d’argent
Chlorure Cl-
Blanc
bleu
blanc
vert
rouille
blanc
Réaction A
Ion présent en solution :_______________
Chlorure de
baryum
Hydroxyde de
sodium
Hydroxyde de
sodium
Hydroxyde de
sodium
Hydroxyde de
sodium
Oxalate
d’ammonium
Sulfate SO42–
Cuivre Cu2+
Zinc Zn2+
Fer II Fe2+
Fer III Fe3+
Calcium Ca2+
Réaction B
Ion présent en solution :_______________
Appel n°6
Appeler le professeur pour faire vérifier votre interprétation
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Etape n°7 : Rassemblement des observations et conclusion
-
Rassembler, dans le tableau ci-dessous, les réactifs et produits des réactions A et B
Avant réaction
Ion
métal
Après réaction
Ion mis en
évidence
Réaction A
Réaction B
-
Indiquer par une croix si le métal s’est oxydé en ion : L’atome perd alors des électrons
-
On appelle Anode d’une pile, le métal qui perd des électrons.
Dans l’association de métaux Cuivre/Zinc, indiquer l’anode :

Zinc

Cuivre
Appel n°7
Appeler le professeur pour faire vérifier votre interprétation
D. Remise en état du poste de travail
-
Démonter la pile et disposer les rondelles par matière ;
Vider le contenu des tubes à essai dans le bécher étiqueté « poubelle » ;
Nettoyer les tubes à l’eau du robinet et au goupillon
Ranger les sur le porte tube
Appel n°8
Appeler le professeur pour faire vérifier la remise en état du poste de travail.
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