Première S 2016-2017

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Déterminer la polarité d'une pile

Le transfert d'électrons ayant lieu dans une pile est dû à une réaction d'oxydoréduction entre deux couples. Le sens dans lequel se déroule cette réaction permet de déterminer la polarité de la pile.

Soit une pile aluminium − zinc.

  • Un bécher contient du chlorure d'aluminium dans lequel on a plongé une lame d'aluminium (couple \(\displaystyle{\ce{Al^3+}}\) / \(\displaystyle{\ce{Al}}\) ).
  • L'autre bécher contient du sulfate de zinc et on y a plongé une lame de zinc (couple \(\displaystyle{\ce{Zn^2+}}\) / \(\displaystyle{\ce{Zn}}\) ).
  • Ces deux compartiments ont été reliés par un pont salin.
  • On observe un dépôt de zinc sur son électrode tandis que l'électrode d'aluminium disparaît progressivement.

Déterminer la polarité de la pile, c'est-à-dire quel compartiment correspond au pôle négatif et lequel correspond au pôle positif.

Etape 1

Déterminer la nature des réactifs et des produits

On détermine la nature des réactifs et des produits de la réaction d'oxydoréduction, à partir de l'une des données de l'énoncé.

L'énoncé indique qu'un dépôt de zinc apparaît sur son électrode tandis que l'électrode d'aluminium disparaît progressivement. On en déduit que les réactifs sont :

  • Les ions \(\displaystyle{\ce{Zn^2+}}\) : lors de la réaction, ils se transforment en atomes de zinc \(\displaystyle{\ce{Zn}}\) métalliques qui constituent le dépôt sur la lame de zinc.
  • L'aluminium \(\displaystyle{\ce{Al}}\) : c'est parce qu'il est consommé que l'électrode d'aluminium disparaît progressivement.
Etape 2

Écrire l'équation de la réaction d'oxydoréduction

On écrit l'équation de la réaction d'oxydoréduction, à partir des demi-équations électroniques de chaque couple et dans le sens dans lequel elle se déroule.

Les demi-équations électroniques des deux couples sont :

  • \(\displaystyle{\ce{Zn^2+} + 2 \ce{e^-} = \ce{Zn}}\)
  • \(\displaystyle{\ce{Al} = \ce{Al^3+} + 3 \ce{e^-}}\)

On en déduit l'équation de la réaction d'oxydoréduction :

\(\displaystyle{3\ce{Zn^2+} +2 \ce{Al} = 3\ce{Zn} + 2\ce{Al^3+}}\)

Etape 3

En déduire la polarité de la pile

On en déduit la polarité de la pile, à partir des électrodes dans lesquelles se déroulent les demi-équations électroniques, sachant que :

  • Le pôle négatif est celui qui libère les électrons.
  • Le pôle positif celui qui capte les électrons.
  • D'après le sens de la demi-équation \(\displaystyle{ \ce{Zn^2+} + 2 \ce{e^-} = \ce{Zn}}\), l'électrode de zinc capte les électrons, elle constitue donc le pôle positif de la pile.
  • D'après le sens de la demi-équation \(\displaystyle{ \ce{Al} = \ce{Al^3+} + 3 \ce{e^-}}\), l'électrode d'aluminium libère les électrons : elle constitue donc le pôle négatif de la pile.