T3 : les piles

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T 4
1 BAC PROFESSIONNELLE
POURQUOI ETEINDRE SES PHARES QUAND LE MOTEUR EST ARRETE ?
QUELLE EST LA DIFFERENCE ENTRE UNE PILE ET UN ACCUMULATEUR ?
I LA PILE DANIELL
1° Expérience
Réalisez le montage de la pile Daniell. Les deux solutions
sont mises en contact par l'intermédiaire d'un vase poreux,
sans que les solutions se mélangent. Reliez les deux
électrodes à un voltmètre à zéro central.
Observez, interprétez puis notez sur le croquis le pole
positif et le pole négatif, le sens de déplacement du courant
et des électrons.
2° Conclusion
Pôle - : électrode en .............
Pôle + : électrode en .............
Equation de la réaction : ..........................
fem de la pile : ........
II AUTRES PILES
Dans les piles suivantes, l'échange se fait par un pont salin et la concentration est 1 mol/l.
Montage
1
2
3
Couples
Pole +
Pole -
fem (V)
Réaction au +
Réaction au -
Equation bilan
V

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Conclusion
Ce sera un moyen de classer les couples Mn+/M par rapport à un couple de référence, ici le couple Cu 2+/Cu.
III POTENTIEL D'OXYDOREDUCTION D’UN COUPLE Mn+/M
Dans la pratique, c'est le couple H3O+/H2 qui a été choisi
comme référence pour la mesure des pouvoirs réducteurs.
Le potentiel normal d'un couple sera positif si le métal est moins
réducteur que le dihydrogéne et négatif dans le cas contraire.
A partir du tableau, retrouvez toutes les fem trouvées précédemment.
IV PILES SECHES
1° Pile Leclanché
Couples
Ox/Red
E(V)
Au 3+ /Au
Pt 2+ /Pt
Hg 2+ /Hg
Pd 2+ /Pd
Ag + /Ag
Cu 2+ /Cu
H3O+ /H2
Pb 2+ /Pb
Sn 2+ /Sn
Ni 2+ /Ni
Fe 2+ /Fe
Cr 3+ /Cr
Zn 2+ /Zn
Al 3+ /Al
Mg 2+ /Mg
Na + /Na
Ca 2+ /Ca
K + /K
Li+ /Li
1,51
1,00
0,85
0,83
0,80
0,34
0
-0,13
-0,14
-0,23
-0,44
-0,74
-0,76
-1,66
-2,37
-2,71
-2,87
-2,92
-3,04
Une pile est constituée par 2 ........... ............. reliées par un .............. salin conducteur.
Une demi pile métallique est constituée par une ....................... en métal M plongeant dans une solution
contenant son .................... Mn+.
Le pole positif est constitué par le métal le moins ...........................
Le pole négatif est constitué par le métal le plus réducteur
La force électromotrice de la pile ( fem) est d’autant plus grande que les pouvoirs réducteurs des
métaux sont plus ................................ dans la classification électrochimique

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2° Pile alcaline
Les procédés technologiques sont différents, mais le fonctionnement des piles alcalines et Leclanché repose sur
l'oxydoréduction des couples Zn2+/Zn et MnO2/Mn2O3.
Ecrivez les demi équations.
La réaction se fait en milieu acide pour la pile Leclanché, et en milieu basique pour la pile alcaline.
Quelle est celle qui, pour un même encombrement, dure cinq fois plus longtemps
3° Pile bouton
V ACCUMULATEUR
Zn ........... + 2e-
2 MnO2 + 2e- + 2H3O+ Mn2O3 + 3 H2O
Les accumulateurs sont des convertisseurs d’énergie, mais contrairement aux piles qui se
détruisent de manière irréversible en fonctionnant, les réactifs des accumulateurs peuvent
être régénérés par le passage d’un courant électrique.
décharge
Énergie chimique Énergie électrique
charge

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La chaîne conductrice est constituée par :
* des plaques recouvertes d'oxyde de plomb
PbO2 (pole +)
* de l'acide sulfurique dilué avec de l'eau
pure (électrolyte)
* des plaques de plomb pur spongieux (pole -)
la demi équation d'oxydation à l'anode est :
la demi équation de réduction à la cathode est :
Les batteries automobiles sont constituées d’accumulateurs au ................. La tension mesurée aux bornes
d’un accumulateur est d’environ 2 V. Pour obtenir la tension recherchée (6 V, 12 V, 24 V),
les accumulateurs sont montés en ...................... et constituent une batterie d’accumulateurs.
• Chaque accumulateur comprend deux électrodes en plomb (Pb) dont l’une est recouverte de dioxyde de
plomb (PbO2) baignant dans une solution aqueuse d’.................. ..........................
• Au cours de la décharge, l’accumulateur est un générateur de courant ..................... Il se comporte
comme une pile. Les réactions sont spontanées : la borne négative est le siège d’une oxydation
(Pb Pb2+ + 2 e–) tandis qu’une réduction (PbO2 + 4 H+ + 2 e– Pb2+ + 2 H2O)
se déroule à la borne positive.
• Au cours de la charge, l’accumulateur fonctionne en ........................ : sa borne négative est reliée à la
borne négative d’un générateur et sa borne positive est reliée à la borne positive de ce générateur.
Le générateur délivre une tension continue ....................... à celle de l’accumulateur et impose le sens du
courant. Les réactions chimiques sont des réactions forcées, en sens inverse de celles observées au cours
de la décharge ( Pb2+ + 2 e- Pb et Pb2+ + 2 H2O PbO2 + 4 H+ + 2 e-).
Les réactifs sont régénérés. À la fin de la charge, l’accumulateur peut être à nouveau utilisé en générateur
de courant continu.
PbO2 + 4 H+ + 2 e– Pb2+ + 2 H2O
Pb Pb2+ + 2e-

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Exercice 1
Le fer peut être chimiquement attaqué lorsqu'il est en présence d'ions métalliques.
1. Compléter le tableau suivant en utilisant certains des termes ci-dessous
atome - ion - mole - fer – argent
Espèce chimique
Symbole
Nature (atome, ion, molécule)
Nom de l’élément
Fe
Zn 2+
Zinc
Ag +
2. On veut réaliser une pile constituée des couples Fe2+/Fe et Ag+/Ag.
a. En vous aidant d'un extrait de la classification électrochimique ci-après, indiquer, parmi les schémas proposés ci-
dessous, celui qui est correct.
b. Indiquer dans le tableau n°1 pourquoi trois schémas des piles électrochimiques sont incorrects. (S'aider de la liste
d'affirmations du tableau n°2) Tableau n° 1
Tableau n°2 : une liste d'affirmations
Affirmation 1
Le pôle négatif correspond à l'argent.
Affirmation 2
Le pôle négatif correspond au fer.
Affirmation 3
Il faut un pont salin dans une pile électrochimique.
Affirmation 4
Il ne faut pas nécessairement de pont salin dans une pile électrochimique.
Affirmation 5
Le fer peut plonger dans une solution contenant des ions argent Ag+ et
l'argent peut plonger dans une solution contenant des ions fer Fe 2+.
Affirmation 6
Le fer doit plonger dans une solution contenant des ions fer Fe 2+ et l'argent
doit plonger dans une solution contenant des ions argent Ag+.
3. Compléter les phrases suivantes en choisissant parmi les termes suivants : fer ; argent.
Le (ou L’) ………………. est oxydé.
Le (ou L’) ………………. est plus réducteur que le (ou l') ……………….
4. Expliquer pourquoi le zinc peut protéger le fer contre la corrosion en étant à son contact. (S'aider de l'extrait de
la classification électrochimique)
Numéro du schéma incorrect de la pile
La raison du schéma incorrect
Le schéma …………………
Affirmation ………………….
Le schéma …………………
Affirmation ………………….
Le schéma …………………
Affirmation ………………….