Pile Galvanique Voltaïque

La pile galvanique voltaïque est un laboratoire d'électrochimie 3D interactif où les étudiants assemblent des demi-piles redox spontanées et mesurent la tension de la pile. Deux béchers en verre contiennent des électrodes métalliques immergées dans leurs solutions d'ions aqueuses, reliées par un tube en U de pont salin au KNO3 lumineux et un circuit de fil externe avec un voltmètre numérique. Les étudiants peuvent sélectionner ou cliquer sur les électrodes pour alterner entre le magnésium, le zinc, le fer, le cuivre et l'argent, ajuster la molarité de l'électrolyte ou faire glisser une électrode hors de la solution pour couper le circuit. Des animations en direct montrent des électrons lumineux circulant de l'anode vers la cathode tandis que les cations K+ et les anions NO3- migrent à travers le pont salin pour maintenir la neutralité électrique.

• Commencez avec la pile Daniell classique (Gauche = Zn, Droite = Cu à 1,0 M) et vérifiez que le voltmètre indique +1,10 V avec des électrons circulant du Zn vers le Cu.
• Remplacez l'électrode de gauche par du magnésium (Mg) et l'électrode de droite par de l'argent (Ag) pour atteindre le potentiel de cellule standard maximal de +3,17 V.
• Sélectionnez le même métal (tel que Cu et Cu) pour les deux demi-piles et confirmez que le potentiel de la pile chute à 0,00 V sans aucun flux d'électrons net.
• Faites glisser l'une ou l'autre plaque d'électrode métallique vers le haut hors de la solution d'électrolyte et observez la chute immédiate du voltmètre à 0,00 V (circuit ouvert).
• Observez les ions violets K+ et verts NO3- à l'intérieur du pont salin inverser leur direction lorsque vous placez du Cu à gauche et du Zn à droite.

1. 1Calculez le potentiel de cellule standard E°cell = E°(cathode) - E°(anode) à partir des potentiels de réduction standard.
2. 2Identifiez l'anode comme le site de l'oxydation (E° plus négatif) et la cathode comme le site de la réduction (E° plus positif).
3. 3Expliquez pourquoi les électrodes traversent le fil externe de l'anode vers la cathode tandis que les cations du pont salin migrent vers le bécher de la cathode.
4. 4Décrivez ce qui arrive à la tension de la cellule lorsque les deux électrodes sont identiques ou lorsqu'une électrode perd le contact avec l'électrolyte.

Questions fréquentes des enseignants