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T STI2D Exercices Chap 14 : Piles et accumulateurs Physique Chimie TRANSPORT EXERCICE 1 : Partie II.1 du cours Soit les couples redox suivant : Fe2+ (aq) / Fe (s) Li+(aq) / Li (s) I2 (s) / I-(aq) 1) Parmi les atomes ci-dessus nommer les réducteurs. 2) Qu’est-ce qu’un réducteur ? 3) Parmi les atomes ci-dessus nommer les oxydants. 4) Qu’est-ce qu’un oxydant ? 5) Ecrire les demi-équations électroniques de chacun des couples en équilibrant les charges. EXERCICE 2 : Partie II.2 du cours Pour équilibrer certaines demi-équations électroniques contenant des atomes oxygène et d’hydrogène, il est nécessaire d’ajouter à cette ½ équation de l’eau H2O . Ecrire les demi-équations électroniques de chacun des couples ci-dessous en milieu acide Oxonium / Dihydrogène : H3O+/ H2 Dioxygène / Hydroxyde : O2 / OH- EXERCICE 3 : Partie II.2 du cours Pour équilibrer les atomes d’hydrogène de certaines demi-équations électroniques, il est nécessaire d’ajouter des protons H+ (en milieu acide) ou bien des ions hydroxyde HO- (milieu basique) Ecrire la demi-équation électronique du couple ci-dessous en milieu acide Dioxygène / eau O2 (g) / H2O(aq) (utiliser pour les piles à combustibles) EXERCICE 4 : Partie II.2 du cours En s’aidant de la partie II.2 du cours, écrire la demi-équation électronique du couple ci-dessous en milieu acide. Dioxyde de plomb/Ion plomb PbO2(s) / Pb2+(aq) (utiliser pour les batteries) EXERCICE 5 : Parties II et III du cours On place une lame de fer Fe(s) dans un bécher contenant une solution de sulfate de fer contenant des ions CU2+(Aq).. Une réaction d’oxydoréduction se produit. 1) Ecrire la ½ équation de réduction des ions Cu2+ du couple Cu2+ / Cu 2) Ecrire la ½ équation d’oxydation du fer Fe du couple Fe2+ / Fe. 3) En déduire l’équation de la réaction d’oxydoréduction. 4) Qu’est-ce qu’une réaction d’oxydoréduction ? Page 1 / 4 Le plus oxydant Cu2+ Cu Fe2+ Fe Le plus réducteur Chap 14 : Piles et accumulateurs T STI2D Exercices Physique Chimie TRANSPORT EXERCICE 6 : Parties I, II et III du cours Document : Pile saline(ou pile Leclanché) Les piles salines mettent en jeu les couples redox Zn2+ / Zn et MnO2 (s) / MnO(OH) pour produire des électrons. Borne Le plus oxydant Zn Dioxyde de manganèse (s) MnO2 Manganite (s) MnO2 MnO(OH) Zn2+ Zn Borne Le plus réducteur D’après le document ci-dessus et de la règle du gamma : 1) Indiquer les réactifs (= espèces chimiques initiales) de contenus dans la pile saline. - Préciser l’oxydant et le réducteur. - Préciser qui va céder des électrons. - Quelle est l’espèce chimique qui va donner des électrons ? - En déduire la borne négative, la borne positive et le sens du courant I sur le schéma. 2) Indiquer les produits (= espèces chimiques produites) de la réaction d’oxydoréduction 3) Quel élément de la pile va s’oxyder ? 4) Quel élément de la pile va se réduire ? 5) Ecrire la demi équation électronique d’oxydation du couple Zn2+ / Zn . 6) Ecrire la demi équation électronique de réduction du couple et MnO2 / MnO(OH) en milieu acide. MnO2 + _ _ _ _+ _ _ _ _ = MnO(OH) 7) En déduire l’équation bilan d’oxydoréduction. Page 2 / 4 T STI2D Exercices Chap 14 : Piles et accumulateurs TRANSPORT Physique Chimie EXERCICE 7 : Partie du cours IV.1 Document 1 : Batterie voiture pour Renault Clio II (Diesel) 1.9 D, DTi 09/1998 Marque:NX Technologie : Plomb ouvert Tension : 12 V Capacité minimum : 55 Ah Dimension de l'unité : 249mm (L) x 175mm (l) x 190mm (h) Gamme POWER START Intensité au démarrage : 460 A Document 2 : Caractéristique d’une ampoule pour un phare de voiture CARACTÉRISTIQUES D’UNE AMPOULE Type de lampe H1 Voltage [V] : 12 Puissance nominale [W] : 60 1) Calculer la durée de vie de la batterie si elle fournit en permanence son courant maximal. 2) Un jeune conducteur a oublié d’éteindre les 2 phares de sa voiture toute une nuit. Il retrouve sa voiture 10h après. Sa batterie POWER START s’est-elle totalement déchargée ? EXERCICE 8 : Partie IV.2 du cours Document 1 : Caractéristiques d’une pile au Lithium d’un compteur de vélo PILE AU LITHIUM 2032 Norme IEC: CR2032 3,0 volts 220 mAh Dimensions (mm): 3 x 20 x 20 Lithium 1) Déterminer la quantité d’électrons ne (en mol) ainsi que le nombre d’électrons N pouvant-être produit par la pile au lithium. EXERCICE 9 : Partie IV.3 du cours On s’intéresse à une batterie constructeur Samsung. d’un téléphone portable le Galaxy S4 du Sur le recto de la batterie est indiquée sa capacité Q=1,5 A.h ainsi que son énergie électrique disponible E =5,5 W.h. En déduire la tension nominale inscrite sur le verso de la batterie. Page 3 / 4 T STI2D Exercices Chap 14 : Piles et accumulateurs TRANSPORT EXERCICE 10 : Partie IV.4 et IV.5 du cours Document 1 : Batterie d’une Clio III Tension : 12,7 V Capacité : 55 A.h Document 2 : Démarreur d’une clio III Lors du démarrage d’une Clio III, la batterie alimente un moteur électrique appelé « démarreur ». Ce moteur électrique permet de lancer le moteur thermique à combustion interne. Le démarreur absorbe alors un courant d’intensité 350 A et la tension U aux bornes de la batterie chute de 12,7 V à 9,2 V. 1) Quelle est la cause de chute de tension aux bornes de la batterie ? 2) Déterminer la chute de tension. En déduire la résistance interne r de la batterie 3) Déterminer la puissance dissipée par effet joule de la résistance r. 4) Déterminer la puissance utilisée par le démarreur. 5) Déterminer le rendement électrochimique de la batterie. Page 4 / 4 Physique Chimie
