Cours - PhyZik

Chapitre 17
Piles et oxydoréduction
I – Réactions d’oxydoréduction
1) Exemples
 Une lame de zinc est plongée dans une solution de sulfate de cuivre.
 La solution est partiellement décolorée : les ions  sont consommés
 Précipité blanc avec de la soude : il s’est donc formé des ions .
 Dépôt métallique rougeâtre sur la lame de zinc : il se forme du cuivre .
 perd deux électrons :   
 gagne deux électrons :  
Il y a eu transfert d’électrons entre les deux réactifs.
 Une lame de cuivre est plongée dans une solution de nitrate d’argent.
 La solution bleuit et se forme un précipité bleu avec de la soude : formation d’ions .
 Dépôt métallique sur la lame de cuivre : arbre de Diane, métal .
 perd deux électrons :    
 gagne un électron : 
Une réaction d’oxydoréduction est caractérisée par un transfert d’électron.
2) Couple oxydant-réducteur
Un oxydant est une espèce chimique (atome, ion ou molécule) capable de capter au moins un électron (ex :)
   dans 
Un réducteur cède au moins un électron (ex : )
    dans 
Couple oxydant réducteur :  
 Autres exemples :  
, 
3) Demi-équation    ou    
Les transformations inverses sont possibles pour chaque couple oxydant-réducteur.
On utilise donc une demi-équation :  
Soit  
Remarque : réaction rédoxe
Cas particulier : Couples oxygénés 
i. Conservation de  : 
ii. Conservation de  à l’aide de molécules d’eau  :
iii. Conservation de  à l’aide d’ions  :
iv. Conservation de la charge à l’aide d’ :
Autre ex : couple : 
II – Les piles

Acti – Exemples de piles
1) Fonctionnement d’une pile
Une pile est un générateur électrochimique qui transforme l’énergie chimique en énergie électrique.
Il s’y produit une réaction d’oxydoréduction.
Au pôle négatif de la pile (anode) se produit une oxydation. Des électrons sont libérés :
Les électrons qui arrivent au pôle positif (cathode) sont captés. Il s’y produit une réduction :
A l’intérieur de la pile, le passage du courant est assuré par des ions. Le pont salin constitue une jonction
électrolytique entre les deux compartiments de la pile.
La réaction est :  
2) Différents types de piles
Pile saline :
 Date de la découverte : Mise au point par Georges Leclanché en 1866
 Précisez l’oxydant et le réducteur ainsi que le couple correspondant à
chaque demi-équation redox ?  
 avec  à l’anode et  à la
cathode 
 Ecrire l’équation d’oxydoréduction.
 Expliquez le choix de l’électrolyte : Le chlorure d’ammonium 
 permet d’apporter des ions  nécessaires à la réaction
 Que représente la f.e.m. ? C’est la tension maximale délivrable par la
pile.
Pile alcaline :
Pont salin
(s)
Cu
(s)
Fe
2
(aq)
Cu 
2
(aq)
Fe 
e
e
e
e
e
e
e
e
2
4(aq)
SO 
2
4(aq)
SO 
(aq)
K
(aq)
Cl
I
I
(s)
Cu
2
(aq)
Cu 
2e
Zoom
2
(aq)
Fe 
2e
(s)
Fe
Zoom
Electrode
de cuivre
Electrode
de fer
Solution électrolytique
de sulfate de cuivre II
Solution électrolytique
de sulfate de fer II

 Date de la découverte : Mise au point par Georges Leclanché en 1866
 Précisez l’oxydant et le réducteur ainsi que le couple correspondant à
chaque demi-équation redox ?  
 avec  à l’anode et  à la
cathode 
 Ecrire l’équation d’oxydoréduction.
 Expliquez le choix de l’électrolyte : Solution d’hydroxyde de sodium
 permet d’apporter des ions  nécessaires à la réaction
 Quel sont les avantages de cette pile ?
Fonctionne à basse température (jusqu'à -30°C)
Faible résistance interne ; grande densité d'énergie.
Hermétique : la pile alcaline ne peut pas couler.
Pile à combustible :
C’est une pile où la fabrication de l'électricité se fait grâce à l'oxydation sur une
électrode d'un combustible réducteur (par exemple l'hydrogène) couplée à la
réduction sur l'autre électrode d'un oxydant, tel que l'oxygène de l'air.
 Ecrire l’équation d’oxydoréduction.
2x(   ) oxydation à l’anode
  réduction à la cathode
Le combustible est le dihydrogène.
3) Une pile rechargeable : l’accumulateur
Acti Bordas p 350
 Une lame de cuivre est plongée dans une solution de chlorure de zinc.
 Pas de réaction.
La réaction :     est possible (voir I) mais l’inverse de l’est pas.
Les réaction d’oxydoréduction ne sont pas naturellement réversibles. Pour ce faire, il faut lui apporter de l’énergie
électrique à l’aide d’un générateur de manière à régénérer les réactifs.
C’est le principe de l’hydrolyse ou encore de recharge d’une pile qui
était électriquement usée.
Les accumulateurs ou piles rechargeables peuvent être rechargés
électriquement.
Ex : Batterie de voiture au plomb :
A la borne positive: 
A la borne négative:  
Bilan électrochimique: 
Pendant la charge, la réaction se déroule dans le sens inverse et les
réactifs sont régénérés. La f.é.m E est de l'ordre de 2V.

Matériel Oxydoréduction :
Par poste :
2 Béchers 100 mL
4 tubes à essais
entonnoir+ filtre
poudre de zinc, tournure de cuivre
solutions ioniques à 0,5mol/L de sulfate de cuivre, de
zinc
Compte gouttes avec soude.
Au bureau :
Lame de Zinc
Lame de Cu
2 béchers 100 mL
Matériel Oxydoréduction :
Par poste :
2 Béchers 100 mL
4 tubes à essais
entonnoir+ filtre
poudre de zinc, tournure de cuivre
solutions ioniques à 0,5mol/L de sulfate de cuivre, de
zinc
Compte gouttes avec soude.
Au bureau :
Lame de Zinc
Lame de Cu
2 béchers 100 mL
Matériel Oxydoréduction :
Par poste :
2 Béchers 100 mL
4 tubes à essais
entonnoir+ filtre
poudre de zinc, tournure de cuivre
solutions ioniques à 0,5mol/L de sulfate de cuivre, de
zinc
Compte gouttes avec soude.
Au bureau :
Lame de Zinc
Lame de Cu
2 béchers 100 mL
Matériel Oxydoréduction :
Par poste :
2 Béchers 100 mL
4 tubes à essais
entonnoir+ filtre
poudre de zinc, tournure de cuivre
solutions ioniques à 0,5mol/L de sulfate de cuivre, de
zinc
Compte gouttes avec soude.
Au bureau :
Lame de Zinc
Lame de Cu
2 béchers 100 mL
Matériel Oxydoréduction :
Par poste :
2 Béchers 100 mL
4 tubes à essais
entonnoir+ filtre
poudre de zinc, tournure de cuivre
solutions ioniques à 0,5mol/L de sulfate de cuivre, de
zinc
Compte gouttes avec soude.
Au bureau :
Lame de Zinc
Lame de Cu
2 béchers 100 mL