Pile daniell

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Exercices
Classe(s) : 1re S | Thème(s) : Convertir l’énergie et économiser les ressources


Une pile Daniell est constituée de deux demi-piles, l’une remplie d’une solution de sulfate de cuivre CuSO4 dans laquelle plonge une électrode de cuivre métallique, l’autre remplie de chlorure de zinc ZnCl2, dans laquelle plonge une électrode de zinc métallique.

Les deux demi-piles sont reliées entre elles par un pont salin (solution gélifiée de nitrate de potassium ). Une résistance R est branchée aux deux bornes.

Le pôle + de la pile est l’électrode de cuivre, et le pôle  l’électrode de zinc.

1. Écrire à chaque pôle les demi-équations d’oxydoréduction lorsque la pile débite un courant I dans la résistance.

2. Déduire de la question précédente l’équation-bilan de la transformation mise en œuvre.

3. Indiquer sur le schéma le sens de circulation du courant I, des électrons dans les conducteurs métalliques, des ions dans les solutions et le pont salin.

4. La pile débite un courant  mA pendant  h.

a. Calculer la quantité d’électrons échangée lors de la transformation (en mol).

b. Calculer la quantité d’ions cuivre réduits.

c. Calculer la quantité de zinc métallique oxydé.

d. Quel est le réactif limitant ?

5. La demi-pile cuivre contient  mol d’ions . Si le courant débité est constant,  mA, calculer le temps de fonctionnement maximal de la pile.

6. Le volume de solution dans la demi-pile de cuivre est  mL. Calculer la concentration initiale en ions cuivre II.

7. Quelle masse de sulfate de cuivre a-t-il fallu dissoudre pour obtenir la demi-pile initiale de cuivre de la question 6 ?

8. Écrire la symbolisation de la pile Daniell.

Donnée. Masse molaire du sulfate de cuivre anhydre : .