Exercice 2 - Pile saline · Bac STI2D Physique-Chimie et Mathématiques Métropole 2021

EXERCICE 2 commun à tous les candidats (6 points)

(physique-chimie)

L’étude porte sur une voiture solaire miniature que l’on peut trouver dans le commerce.

Photographies de la voiture

Photographie de la voiture solaire: une cellule photovoltaïque directement branchée sur un moteur à courant continu.

Photographie de la face avant de la cellule (dimensions: $60\text{ mm} \times 25\text{ mm}$).

Photographie de la face arrière de la cellule. Aucune donnée technique n’est précisée, hormis deux indications au verso de la cellule photovoltaïque.

La majorité des petits jouets électriques fonctionnant avec des piles salines, on se propose dans cette partie d'étudier le fonctionnement de telles piles.

La pile saline est de conception assez ancienne puisqu'elle a été mise au point en 1867 par Georges Leclanché (ingénieur français, 1839-1882).

De nos jours, la structure d'une pile saline est la suivante:

Quand la pile est en fonctionnement, l'électrode de zinc est le siège de la transformation chimique modélisée par la réaction électrochimique:

$$\mathrm{Zn(s) \rightarrow Zn^{2+}(aq) + 2e^-}$$

L'électrode de graphite est le siège d'une transformation chimique modélisée par la réaction électrochimique:

$$\mathrm{MnO_2(s) + H^+(aq) + e^- \rightarrow MnO(OH)(s)}$$

Étude de l'électrode de zinc

La pile est reliée à un conducteur par des fils électriques.

10.

11.

12.

Étude du couple du dioxyde de manganèse

13.

Bilan de fonctionnement de la pile

14.