PILE ÉLECTROCHIMIQUE ET ÉNERGIE CHIMIQUE

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1 PILE ÉLECTROCHIMIQUE ET ÉNERGIE CHIMIQUE CORRIGES DES EXERCICES Exercice n 1 page L'ion responsable de la couleur bleue de la solution est l'ion cuivre Cu Après la transformation chimique, la solution est décolorée. Un dépôt de couleur rouge apparaît sur le zinc. 3 - La solution est devenue incolore car les ions cuivre, responsables de la couleur bleue de la solution, ont disparu. 4 - La couleur rouge est un dépôt de cuivre. Le cuivre est un produit de la transformation chimique. Exercice n 2 page Les ions cuivre sont responsables de la couleur bleue de la solution. La disparition des ions cuivre est mise en évidence par la décoloration de cette solution. 2 - Il se forme un dépôt rouge sur le zinc, c'est la couleur caractéristique du cuivre. 3 - Les ions zinc peuvent être mis en évidence par l'ajout de quelques gouttes de soude. Un précipité blanc va alors se former. Exercice n 3 page Lorsqu'on introduit de la poudre de zinc dans une solution de sulfate de cuivre, on observe une élévation de température. 2 - La température du milieu réactionnel augmente parce qu' une partie de l'énergie chimique des réactifs est transférée sous forme d'énergie thermique. Exercice n 4 page 90 Lorsqu'on introduit de la poudre de zinc dans une solution de sulfate de cuivre, il se produit une transformation chimique car : - la solution se décolore, les ions cuivre disparaissent : ce sont des réactifs ; - un dépôt rouge de cuivre apparaît sur le zinc, le cuivre est l'un des produits de cette transformation chimique. 1

2 Exercice n 5 page : borne positive de la pile 2 : électrode en métal cuivre 3 : solution de sulfate de cuivre 4 : électrode en métal zinc 5 : borne négative de la pile 2 - a - et b- 3 - L'énergie électrique fournir par cette pile provient de l'énergie chimique des réactifs. Exercice n 6 page Lors de l'utilisation de cette pile, le zinc et les ions cuivre disparaissent. 2 - Le métal cuivre et les ions zinc se forment lors du fonctionnement de la pile. 3 - En introduisant de la poudre de zinc dans un tube à essai contenant une solution de sulfate de cuivre, la transformation chimique est obtenue différemment. Exercice n 7 page La décoloration indique que des ions cuivre Cu 2+ ont disparu. 2 - a - Le dépôt rouge est du métal cuivre (atomes de cuivre). b - Les ions cuivre se sont transformés en atomes de cuivre. 3 - a - Le précipité vert permet d'identifier l'ion fer (II) Fe 2+. b - Les atomes de fer de la paille se sont transformés en ions fer (II) Fe 2+. 2

3 Exercice n 8 page 91 Niveau rouge : 1 - La solution se décolore, donc les ions cuivre disparaissent. Un dépôt rougeâtre apparaît, c'est le métal cuivre. Il y a transformation chimique car des réactifs disparaissent et il se forme un produit. 2 - a - L'ion cuivre et le fer sont les réactifs. Le cuivre et les ions fer (II) sont les produits. b - fer + sulfate de cuivre cuivre + sulfate de fer (II) 3 - La température de la solution augmente car une partie de l'énergie chimique des réactifs est transférée sous forme d'énergie thermique. Niveau vert : 1 - a - La couleur de la solution est due aux ions cuivre. La solution se décolore donc les ions cuivre disparaissent. b - Une transformation chimique a lieu car les ions cuivre disparaissent. 2 - a - L'ion cuivre et le fer sont les réactifs. Le cuivre et les ions fer (II) sont les produits. b - Le fer réagit avec les ions cuivre pour former du cuivre et des ions fer (II) : fer + sulfate de cuivre cuivre + sulfate de fer (II) 3 - La température de la solution augmente car une partie de l'énergie chimique des réactifs est transférée sous forme d'énergie thermique. Exercice n 9 page La lame de cuivre est la borne positive et la lame de zinc est la borne négative. 3 - On peut brancher une lampe ou un moteur. 4-3

4 5 - a - Lorsque la pile débite, la solution contient des ions cuivre et des ions fer (II), ces ions sont positifs. La solution étant électriquement neutre, elle contient aussi des ions négatifs, les ions sulfate. b - Les ions positifs migrent vers la lame de zinc et les ions négatifs vers la lame de cuivre. Exercice n 10 page Ordre des photos : d - b - a - c 2 - a - La température de la solution augmente. 3 - b - On introduit de la poudre de zinc dans une solution de sulfate de cuivre. c - Ajout de soude pour identifier les ions formés. d - Mesure de la température de la solution de sulfate de cuivre. Exercice 11 page 92 Pour réaliser une pile; on peut introduire deux lames métalliques différentes dans une solution conductrice. L'expérience de Julia permet donc de réaliser une pile. Exercice n 12 page Jonathan doit réaliser une pile. Le matériel à utiliser est : un récipient, la bouillie bordelaise, l'eau déminéralisée, la plaque de cuivre et la plaque de zinc. Il doit relier sa pile au dipôle. Le matériel à utiliser est donc : deux fils de connexion et une lampe. 2 - Dans un récipient, mélanger la poudre de la bouillie bordelaise avec l'eau déminéralisée. Introduire les lames de cuivre et de zinc. Relier chaque lame à une borne de la lampe. 4

5 Exercice n 13 page 92 Lorsqu'on plonge le clou en fer dans la solution bleue, il se recouvre d'un dépôt rouge. Ce tour n'est pas magique mais chimique. La solution bleue est une solution de sulfate de cuivre, le dépôt rouge est du métal cuivre. Lorsqu'on plonge le clou en fer dans la solution de sulfate de cuivre, il y a une transformation chimique. L'un des produits de cette transformation chimique est le cuivre qui se dépose sur la surface du clou. Exercice n 14 page 92 Pour fonctionner, le baladeur MP3 de Grégoire a besoin d'une tension électrique de 1,5 V. Exercice n 15 page La cellule usagée est la cellule (a). 2 - Le zinc est détruit car c'est l'un des réactifs de la pile saline. 3 - Il y a transformation chimique : le zinc, réactif de la pile, est consommé. Exercice n 16 page Le rôle d'un pacemaker est de provoquer les contractions du cœur lorsque celui-ci ne fonctionne pas correctement. 2 - On utilise des piles au lithium car elles sont plus compactes et durent plus longtemps. 3 - Au bout de 5 ou 10 ans, la pile est usée et il faut opérer le patient afin d'en placer une nouvelle. 4 - Le circuit électrique produit une tension électrique périodique de quelques volts. Exercice n 17 page Les réactifs de la pile à combustible sont le dioxygène O 2 et le dihydrogène H Le produit de cette transformation chimique est l'eau H 2 O. 3 - Une pile à combustible est moins polluante qu'une pile classique car elle ne produit que de l'eau. Cependant, la fabrication du dihydrogène peut être une source de pollution. 4 - L'énergie fournie par la pile est d'origine chimique. C'est l'énergie chimique des réactifs qui est transférée en énergie électrique vers l'extérieur de la pile. 5

6 Exercices n 18 page Le mercure a été interdit dans les piles car c'est un métal toxique. 2 - Le mercure permettait de ralentir le décharge de la pile lorsque celle-ci n'était pas utilisée. 3 - Le mercure a été remplacé par un produit organique moins toxique. 4 - Le mélange de mercure et de zinc est appelé amalgame. 5 - Le symbole chimique du mercure est Hg. Exercice n 19 page 94 Volta : En superposant des lamelles de zinc et de cuivre, j'ai mis au point la première pile. Galvani : j'ai constaté qu'au contact de deux métaux différents, le muscle d'une patte de grenouille pouvait se contracter. Leclanché : je suis l'inventeur de la pile saline. Exercice n 20 page Les pièces n'ont pas la même composition car l'une est attirée par un aimant (pièce de 5 centimes) et l'autre (pièce de 10 centimes) ne l'est pas. 2 - Lorsqu'on réalise un couple avec deux pièces différentes et une rondelle de coton, on réalise une pile. La tension est de l'ordre de 25 millivolts. 3 - A faire. 4 - Lorsqu'on superpose les couples, leurs tensions s'ajoutent. 6