T.P. 10       Les piles

 

 

Objectifs  

¤ déterminer le sens spontané de différentes réactions mettant en jeu deux couples ox / red du type cation métallique / métal (Mn+(aq) / M(s)),

¤ classer les métaux selon leur pouvoir réducteur,

¤ réalisation de quelques piles.

 

 

I ] Etude préalable de réactions d’oxydoréduction

 

            1) Etude de la transformation mettant en jeu les couples Cu2+(aq) / Cu(s) et Fe2+(aq) / Fe(s)

Dans un bécher contenant environ 50 mL d’une solution de sulfate de fer (II), immerger une lame de cuivre. Noter vos observations.

Dans un bécher contenant environ 50 mL d’une sulfate de cuivre (II), ajouter environ 4,0 g de limaille de fer. Agiter jusqu’à observer la décoloration de la solution. Noter l’aspect du solide en suspension.

 

 

            2) Etude de la transformation mettant en jeu les couples Cu2+(aq) / Cu(s) et Zn2+(aq) / Zn(s)

Dans un bécher contenant environ 50 mL d’une solution de sulfate de zinc, immerger une lame de cuivre. Noter vos observations.

Dans un bécher contenant environ 50 mL d’une sulfate de cuivre (II), ajouter environ 4,0 g de limaille de zinc. Agiter jusqu’à observer la décoloration de la solution. Noter l’aspect du solide en suspension.

 

 

3) Etude de la transformation mettant en jeu les couples Fe2+(aq) / Fe(s) et Zn2+(aq) / Zn(s)

Dans un bécher contenant environ 50 mL d’une solution de sulfate de fer (II), immerger une lame de zinc. Agiter. Noter vos observations.

Dans un bécher contenant environ 50 mL d’une sulfate de zinc, ajouter environ 4,0 g de limaille de fer. Agiter.

Noter vos observations.

 

 

4) Questions

1)       A l’aide des observations relevées, indiquer dans quel cas on observe effectivement une transformation chimique lors de ces trois manipulations.

2)      Ecrire les équations de ces transformations et préciser le sens spontané d’évolution des systèmes chimiques correspondants.

3)      Lorsque la transformation mettant en jeu des couples ox / red s’effectue spontanément dans le sens :

n2 ox1 + n1 red2                                      n2 red1 + n1 ox2  ; on convient de dire que l’oxydant ox1 est plus fort (ou a un pouvoir oxydant plus grand) que l’oxydant ox2 et que le réducteur red2 est plus fort (ou a un pouvoir réducteur plus fort) que le réducteur red1.  Classer les différents couples étudiés selon leur pouvoir oxydant décroissant de leur cation métallique (ou selon le pouvoir réducteur croissant de leur métal).

 

 

II ] Etude de quelques piles électrochimiques

 

1)      Réalisation de quelques piles électrochimiques

 

Zone de Texte: Réaliser les piles constituées de deux couples ion métallique / métal en choisissant les associations suivantes : - cuivre et fer - cuivre et zinc - fer et zinc Pour chaque pile ainsi constituée, déterminer à l’aide du multimètre fonctionnant en ampèremètre le sens de circulation du courant électrique dans le fil électrique reliant les deux lames, noter la valeur I de l’intensité du courant.

            Fe2+                                  Zn2+

 

 

Placer ensuite le multimètre en position voltmètre (attention aux branchements) et relever la tension aux bornes de la pile ainsi constituée, appelée force électromotrice de la pile notée E.

 

 

            2) Questions

Pour chaque pile, suivre la démarche suivante :

1)       Faire un schéma du montage.

2)      Y indiquer la polarité de la pile et le sens de déplacement de tous les porteurs de charge.

3)      Ecrire les équations des réactions aux électrodes et l’équation de la réaction globale de fonctionnement de la pile.

4)      Réaliser le schéma conventionnel de la pile.