8-Énergie chimique. Première partie. Stockage et conversion de l énergie chimique

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1 8-Énergie chimique Première partie Stockage et conversion de l énergie chimique

2 8-Énergie chimique Page 2 sur 6 Voir la recherche correspondante. Deuxième partie Les piles : un mode de stockage de l énergie chimique

3 8-Énergie chimique Page 3 sur 6 I Qu est ce qu une pile? Une pile est un générateur d énergie électrique à partir d énergie chimique. La réaction mise en jeu est une réaction d oxydoréduction. n l appelle générateur électrochimique. la borne - est la borne à laquelle les électrons sont produits la borne + est la borne à laquelle les électrons sont captés Au cours du fonctionnement de la pile, la borne - (anode) perd de la matière alors que la borne + (cathode) en gagne. Les réactifs limitants de cette réaction sont donc l anode et l ion correspondant à la cathode. Exemple : Fonctionnement de la pile Daniell : anode : Zn = Zn e cathode : Cu e = Cu Un pile est constituée de deux électrodes qui constituent les bornes, et d un milieu conducteur appelé électrolyte. Remarque : A l intérieur de la pile, le courant électrique résulte d un déplacement d ions. Les ions positifs vers la borne + et les ions négatifs vers la borne -. Exemple : pile saline, pile alcaline, pile à combustible, voir fiche Ex : 9 p p 299

4 8-Énergie chimique Page 4 sur 6 II Réactions d oxydoréduction : Une réaction d oxydoréduction est une réaction qui résulte d un échange d électrons entre un réducteur et un oxydant : - le réducteur perd un ou plusieurs électrons - l oxydant gagne un ou plusieurs électrons 1 Couples oxydant/réducteur : xydant + n e = Réducteur Au cours d une réaction d oxydoréduction, l oxydant est transformé en son réducteur conjugué. Le couple oxydant/réducteur est appelé couple redox. Chaque couple possède une demi-équation associée. Exemple : Les couples redox mis en jeu dans la pile Daniell sont : Cu 2+ /Cu et Zn 2+ /Zn Réduction xydant + n e = Réducteur xydation Au cours d une réaction d oxydoréduction : - l oxydant subit une réduction - le réducteur subit une oxydation Exemple : Dans la pile Daniell : - Cu 2+ subit une réduction - Zn subit une oxydation 2 Ecriture d une réaction : Pour écrire l équation d une réaction d oxydoréduction, il faut écrire les demi-équations dans le sens où elles se déroulent et veiller à ce que le nombre d électrons échangés soit égal.

5 8-Énergie chimique Page 5 sur 6 Exemple : Ecrire l équation de fonctionnement de la pile cuivre / aluminium. L électrode de cuivre est la cathode. Les couples sont : Cu 2+ /Cu et Al 3+ /Al Cu e = Cu ( 3) Al = Al e ( 2) 3 Cu Al 3 Cu + 2 Al 3+ 3 Influence du milieu réactionnel : Ex : p p 300 Selon que la réaction se produise en milieu acide ou basique, l équation peut s écrire et se dérouler différemment. Exemple : En milieu acide le dioxygène peut être réduit en eau : 2 / H 2. Ecrire la demi-équation correspondante e + 4 H + = 2 H 2 Exemple : En milieu basique le dioxygène peut être réduit en ions hydroxyde : 2 / H. Ecrire la demi-équation correspondante e + 2 H 2 = 4 H En milieu acide, les ions H + interviennent dans l équation. En milieu basique, l ion H. En milieu aqueux les molécules d eau peuvent aussi intervenir. Exemple : Ecrire la demi-équation du couple 2 7 / Cr3+ qui se déroule en milieu acide Ecriture du couple : Conservation de l élément Cr : Conservation de l élément : e = Cr e = 2 Cr e = 2 Cr H 2 Conservation de l élément H : e + 14 H + = 2 Cr H 2 Conservation de la charge : e + 14 H + = 2 Cr H 2 Exemple : Ecrire la demi-équation du couple Mn 4 / Mn2+ qui se déroule en milieu acide Ecriture du couple : Conservation de l élément : Conservation de l élément H : Conservation de la charge : Mn 4 + e = Mn 2+ Mn 4 + e = Mn H 2 Mn 4 + e + 8 H + = Mn H 2 Mn e + 8 H + = Mn H 2

6 8-Énergie chimique Page 6 sur 6 III Qu est ce qu un accumulateur? Ex : Autonomie : 16 p 299 Un accumulateur permet de stocker l énergie électrique en énergie chimique. Pendant la décharge l énergie électrique est restituée jusqu à épuisement des réactifs. Pendant la décharge la réaction correspond à une réaction d oxydoréduction. Exemple : Décharge d une batterie cadmium/nickel : Cd + 2 Ni(H) Cd(H) Ni(H) 2 Pendant la charge la circulation des électrons est inversée et les réactifs sont reconstitués : Exemple : Charge d une batterie cadmium/nickel : Couples : Cd(H) 2 /Cd et Ni(H)/Ni(H) 2 Cd(H) Ni(H) 2 Cd + 2 Ni(H) Ex : 24 p 301