Antilles 2009 EXERCICE I. UN CYCLISTE ÉCOLOGISTE (6,5 points) http://labolycee.org

Partie A : étude de la pile saline utilisée par Philippe

1. Fonctionnement de la pile

1. Dans la pile saline utilisée par Philippe l’équation de la réaction se produisant à une des deux électrodes est : Zn = Zn2+ + 2 e–. Cette électrode est-elle l’anode ou la cathode ? Justifier la réponse.

2. Le couple mis en jeu à la seconde électrode est MnO2 / MnO2H. Écrire l’équation de la réaction ayant lieu à cette électrode.

3. En déduire l’équation globale de fonctionnement de la pile.

2. Usure de la pile

1. Le constructeur de la pile indique la quantité maximale d’électricité que peut débiter la pile en ampère-heure : Qmax = 1,35 Ah. Donnée : 1 Ah correspond à 3,60 ( 103 C. Si l’intensité I du courant débité par la pile de Philippe est égale à 90,0 mA, déterminer la durée maximale tmax de fonctionnement de la pile.

2. Déterminer la quantité d’électrons n(e–) mise en jeu pendant la durée tmax. Donnée : constante de Faraday : F = 9,65 ( 104 C.mol-1.

3. En déduire la masse m de zinc consommée pendant cette même durée tmax. Donnée : M(Zn) = 65,4 g.mol-1.

Partie B : tentative de remplacement des piles

Philippe étudie le problème et réunit les renseignements suivants : - une dynamo (ou alternateur) est un générateur de tension alternative uniquement quand le vélo roule. - un circuit électrique (qui ne sera pas étudié dans cet exercice) permet de transformer la tension alternative en tension continue. - on peut stocker de l’énergie dans un condensateur et ensuite utiliser cette énergie stockée pour faire briller une lampe.

La charge du condensateur se fait pendant que le vélo roule et ne pose pas de problème particulier.
Quand le vélo s’arrête, un circuit électronique permet de commencer la décharge du condensateur dans la lampe.
Première partie : étude expérimentale de la décharge d’un condensateur

Pour savoir si son idée