Exercice III: Accumulateurs ou piles rechargeables (4 points)
D'après le texte, le lithium est un métal alcalin, il se situe donc dans la première
colonne du tableau périodique. 4.2. Eél = Pél . t = UPN.I. t. Eél = UPN.Q.
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Bac S 2010 Polynésie Correction © http://labolycee.org
EXERCICE III : ACCUMULATEURS OU PILES RECHARGEABLES (4 points)
1. Pile nickel-cadmium du laboratoire
1.1.1. Cd2+(aq) + Ni(s) = Cd(s) + Ni2+(aq) réaction 1 EMBED Equation.DSMT4
Qr, i = EMBED Equation.DSMT4
Qr, i = EMBED Equation.DSMT4 = 1,0
1.1.2. Qr, I > K La transformation évolue dans le sens inverse.
On a donc :
Cd(s) + Ni2+(aq) = Cd2+(aq) + Ni(s)
1.2. Cd(s) = Cd2+(aq) + 2e Il sagit dune oxydation
Ni2+(aq) + 2e = Ni(s) Il sagit dune réduction.
Les électrons sont fournis par lélectrode de cadmium, il sagit donc du pôle négatif de la pile. Lélectrode de nickel constitue alors le pôle positif.
1.3. Le pont salin permet de fermer le circuit électrique et dassurer lélectroneutralité des solutions.
2. Laccumulateur Ni-Cd dun téléphone sans fil, première génération
2.1. Équation Cd(s) + 2NiO(OH)(s) +2H2O(l) = Cd(OH)2(s) + 2 Ni(OH)2(s)Avance- mentQuantités de matière (mol)Quantité délectrons échangés (mol)État initialx = 0n0excèsexcèsn2n30En cours de réactionxn0 xexcèsexcèsn2 + xn3 + 2x2xÉtat finalxfn0 xfexcèsexcèsn2 + xfn3 + 2xf2xf
2.2. Si le cadmium est le réactif limitant alors n0 xmax = 0 soit xmax = n0
Alors n(e-) = 2xmax n(e-) = 2.n0
2.3. Qmax = n(e-).F = n(e-).Na.e = 2.n0. Na.e
Or n0 = EMBED Equation.DSMT4
soit Qmax = 2. EMBED Equation.DSMT4 . Na.e
Qmax = 2( EMBED Equation.DSMT4 (6,02(1023(1,6(10-19 = 3,4(103 C
2.4. On réalise la charge de laccumulateur à laide dun générateur. Il se produit une électrolyse. Il fonctionne alors comme un récepteur.
La réaction spontanée ayant lieu dans laccumulateur consomme du cadmium, le générateur va « forcer » la réaction inverse : Cd(OH)2(s) + 2 Ni(OH)2(s) = Cd(s) + 2NiO(OH)(s) + 2H2O(l)
3. Laccumulateur Ni-MH
3.1. Q = 800 mA.h = I.(t,
en exprimant I en A et (t en s, il vient Q = 0,800(3600 = 2,88(103 C
3.2. Q = I.(t I = EMBED Equation.DSMT4
I = EMBED Equation.DSMT4 = 3,2 A
3.3. (t = EMBED Equation.DSMT4
(t = EMBED Equation.DSMT4 = 1,1(104 s = 1,8(102 min
4. Laccumulateur Li-ion
4.1. D'après le texte, le lithium est un métal alcalin, il se situe donc dans la première colonne du tableau périodique.
4.2. Eél = Pél . (t = UPN.I.(t
Eél = UPN.Q
Eél = 3,7(4320 = 1,6(104 J
