Verser 50 mL de sulfate de zinc (\text{Zn}^{2+}\text{(aq)} ; \mathrm{SO}_{4}^{2-}\text{(aq)}) dans le bécher nommé « \text{Zn} ».
Verser 50 mL de sulfate de cuivre (\text{Cu}^{2+}\text{(aq)} ; \mathrm{SO}_{4}^{2-}\text{(aq)}) dans le bécher nommé « \text{Cu} ».
Placer la lame de cuivre \text{Cu(s)} dans le bécher « \text{Cu} »
Placer la lame de zinc \text{Zn(s)} dans le bécher « \text{Zn} »
Relier les deux béchers à l'aide du pont salin.
Brancher le voltmètre comme indiqué sur le schéma.

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Doc. 2
Matériel nécessaire

Deux béchers de 150 mL, nommés « \text{Cu} » et « \text{Zn} »
Solution de sulfate de zinc (\text{Zn}^{2+}\text{(aq)} ; \mathrm{SO}_{4}^{2-}\text{(aq)}) à 0,1 mol⋅L^-1
Solution de sulfate de cuivre (\text{Cu}^{2+}\text{(aq)} ; \mathrm{SO}_{4}^{2-}\text{(aq)}) à 0,1 mol⋅L^-1
Lame de zinc et lame de cuivre
Pont salin (\text{K}^{+}\text{(aq)} ; \mathrm{NO}_{3}^{-}\text{(aq)})
Fils de connexion
Résistor de 10 \Omega
Deux pinces crocodiles
Multimètre

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Doc. 3
Capacité électrique

Le zoom est accessible dans la version Premium.

La capacité électrique est la charge électrique maximale Q_\text{max} que peut fournir une pile. Elle dépend de la quantité de matière d'électrons mis en jeu :

Q_\text{max} = n_\text{e} ⋅ F

Q_\text{max} : capacité électrique de la pile (C)
n_\text{e} : quantité de matière d'électrons mis en jeu (mol)
F : constante de Faraday égale à F = 9{,}65 \times 10^4 C·mol^-1

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Données

Couples d'oxydoréduction : \text{Cu}^{2+}\text{(aq)/Cu(s)} et \text{Zn}^{2+}\text{(aq)/Zn(s)}

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Questions

Compétence(s)

REA : Mettre en œuvre un protocole
VAL : Respecter le nombre de chiffres significatifs

1. À partir du signe de la tension mesurée aux bornes de la pile, déterminer la polarité des électrodes.

2. Remplacer le voltmètre par le resistor et un ampèremètre en série. En fonction du signe de l'intensité mesurée, en déduire le sens du courant électrique.

3. Retirer le pont salin et refaire la mesure. En déduire le rôle du pont salin. Préciser les espèces qui circulent dans le pont salin.

4. Dans un conducteur métallique, le courant correspond à un déplacement d'électrons.
En déduire les réactions ayant lieu au niveau des lames de zinc et de cuivre.

5. Dans le cas où il y a 1{,}00 \times 10^{-2} mol de zinc consommé, en déduire la capacité électrique de la pile en tenant compte du nombre d'électrons échangés au cours de la réaction.

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Synthèse de l'activité

Lister l'ensemble des conditions nécessaires à la génération d'un courant par une pile.

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Fabrication d'une pile cuivre-zinc

Doc. 1Protocole et schéma de la pile

Doc. 2Matériel nécessaire

Doc. 3Capacité électrique

Données

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Protocole et schéma de la pile

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