Le stockage de l`énergie TP SL n°10

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Introduction
Citer des exemples de formes d’énergies
Le stockage de l'énergie est l'action qui consiste à placer une quantité d'énergie en un lieu donné pour
permettre son utilisation ultérieure.
On s’intéressera au stockage de l’énergie électrique.
Quel est l’inconvénient de l’énergie électrique par rapport à un autre type d’énergie comme l’énergie fossile ?
Donner des exemples d’applications liés au stockage de l’énergie électrique ?
Sous quelle forme peut-on stocker cette énergie électrique ?
Qui a inventé la première pile électrique ? Quand a-t-elle été mise au point ? Quelle unité a été tirée du nom de
cet inventeur ?
De nombreux appareils de notre vie quotidienne fonctionnent à l’électricité. Les piles permettent d’apporter
l’énergie électrique nécessaire à leur fonctionnement. Mais de quoi ces piles sont-elles constituées ?
Le stockage de l’énergie TP SL n°10
Nom : ………………………………………… Prénom : ………………………………………… Classe : ………………………

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De nombreux appareils de notre vie quotidienne fonctionnent à l’électricité. Les piles permettent d’apporter
l’énergie électrique nécessaire à leur fonctionnement. Mais de quoi ces piles sont-elles constituées ?
Fabrication de la pile de Volta
Visionnage d’un document vidéo (source CNRS)
Essayez, grâce au matériel à disposition (une lame de cuivre et une lame de zinc), de réaliser, comme Volta, une
pile cuivre zinc. Mesurez la tension à ses bornes et schématiser votre expérience.
Comment faire pour obtenir une pile de plus grande tension ? Tester votre idée.
Pourquoi parle-t-on de « pile » ?
Vérifier s’il est possible, avec une telle pile, d'allumer une petite diode électroluminescente qui ne demande pas
beaucoup d'intensité ? Mesurer l’intensité délivrée par la pile « Volta » ainsi fabriquée.
Comprendre le fonctionnement de la pile électrochimique
Première expérience :
 Introduire, dans un tube à essai, une solution de sulfate de cuivre et ajouter de la poudre de zinc.
 Agiter, observer et schématiser l’expérience.
 Prélever un peu de la solution du tube à essai et y verser un peu de solution d’hydroxyde de sodium.
Qu’observe-t-on ?
 Interpréter les observations effectuées et écrire l’équation de la transformation chimique qu’il y eu entre les
ions cuivre et le métal zinc.

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Deuxième expérience :
 Plonger une lame de cuivre dans un bécher contenant une solution de sulfate de cuivre (Cu
2+
+ SO
42-
).
 Plonger une lame de zinc dans un bécher contenant une solution de sulfate de zinc (Zn
2+
+ SO
42-
).
 Relier les deux béchers par un papier imbibé de chlorure de potassium saturé (K
+
+ Cl
-
), on appelle cela un
pont électrochimique ou pont salin.
Remarque : le pont salin contient une solution électrolytique (comme du chlorure de potassium ou un autre
sel) qui n'intervient pas dans la réaction. Il permet aux ions de se déplacer d'une solution à l'autre afin de
conserver la neutralité électrique.
 Relier les 2 électrodes aux bornes d’un voltmètre, noter la valeur indiquée (cette valeur s’appelle la force
électromotrice, notée E et exprimée en Volts) et déterminer la polarité de la pile réalisée.
 Remplacer le voltmètre par une DEL ou un conducteur ohmique, et mesurer l’intensité du courant délivrée
par ce dispositif.
 Compléter le schéma suivant en indiquant le sens de circulation des électrons et le sens de circulation du
courant électrique.
 Écrire les équations des réactions :
Remarques :
 La cathode (borne +) est le siège d’une réaction de réduction où une entité chimique gagne des électrons.
 L’anode (borne -) est le siège d’une oxydation où une espèce chimique perd des électrons.
 La réaction globale est une réaction d’oxydoréduction.
E =
Borne positive : Borne négative :
I =
A la borne positive (appelée cathode) :
A la borne négative (appelée anode) :
Réaction globale :

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Quels facteurs influent sur la f.e.m de la pile électrochimique ?
Une des caractéristiques la plus importante pour une pile est sa force électromotrice, mais quels sont les facteurs
qui peuvent modifier cette force électromotrice (f.e.m)?
Proposer vos hypothèses.
Etudiez l’effet du changement des facteurs cités précédemment sur la pile électrochimique (vérifier vos hypothèses).
1ère expérience : Effet de la nature des métaux des électrodes sur la f.e.m.
On réalise différentes piles avec des couples (ion métallique/métal) différents, les solutions ayant des
concentrations fixes (identiques ou voisines).
Pile fem mesurée (Volt) Polarités
Borne + borne -
Cu et Ag
Cu et Pb
Zn et Pb
Zn et Ag
Pb et Ag
La nature des métaux influence-t-elle la f.e.m de la pile ? Classer les piles par ordre croissant de f.e.m
Quelle pile peut-on réaliser pour avoir la fem la plus grande (avec le matériel et solutions disponibles en classe) ?
Écrire les équations traduisant son fonctionnement :
« Meilleure » pile :
A la borne positive :
A la borne négative de la pile :
Réaction globale :

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2ème expérience : effet de la concentration des solutions sur la f.e.m de la pile
On réalise le montage de la pile de Daniell suivant :
1
ère
expérience :
On fixe la concentration des ions Zn
2+
et on fait varier celle de Cu
2+
(de 0,0010 à 0,50 mol.L
-1
par
exemple).
A chaque fois qu’on change la concentration, on mesure la f.e.m notée E de la pile.
2
ème
expérience :
On fixe la concentration des ions Cu
2+
et on fait varier celle de Zn
2+
. A chaque fois qu’on change la
concentration, on mesure la f.e.m notée E de la pile.
La concentration molaire des solutions influe–t-elle sur la f.e.m ?
Recherche sur les piles du commerce :
 Les piles salines types Leclanché
 Les piles alcalines
 Les piles boutons
 La pile au lithium
 Les accumulateurs (piles rechargeables)
V
« Meilleure pile » :
A la borne positive :
A la borne négative de la pile :
Réaction globale :