Méthode 4 - Corrigé de l'exercice

On peut proposer le schéma complété suivant.

Justifications

Polarité : le voltmètre mesure une tension à vide de \(E=1,10\text{V}\) avec la borne V branchée à l’électrode de cuivre et la borne COM branchée sur l’électrode de zinc, donc l’électrode de cuivre est la borne positive de la pile et l’électrode de zinc est la borne négative (1).

Sens du courant et de déplacement des électrons dans les fils : le courant circule de la borne positive à la borne négative, donc de l’électrode de cuivre à l’électrode de zinc (2). Le sens de déplacement des électrons dans les fils est le sens inverse de celui du courant électrique, donc de l’électrode de zinc à l’électrode de cuivre (3).

Anode/cathode de la pile et déplacement des ions dans les électrolytes

• Les électrons sont générés à l’électrode de zinc, donc ils doivent être du côté des produits dans la demi-équation électronique du couple \(\mathrm{Zn^{2+}/Zn}\), soit  `"Zn" ("s") = "Zn"^{2+}("aq") +2 "e"^{-}`. Cette demi-équation électronique traduit une oxydation du zinc en ion zinc, donc elle se produit à l’anode de la pile (4). De plus, on peut symboliser la libération d’ions zinc en solution depuis l’électrode métallique de zinc avec une flèche (5).
  
• Les électrons sont consommés à l’électrode de cuivre, donc ils doivent être du côté des réactifs dans la demi-équation électronique du couple \(\mathrm{Cu^{2+}/Cu}\), soit  `"Cu"^{2+}("aq") +2 "e"^{-} = "Cu" ("s")`. Cette demi-équation électronique traduit une réduction des ions cuivriques en cuivre solide, donc elle se produit à la cathode de la pile (6). De plus, on peut symboliser le dépôt de cuivre solide sur l’électrode métallique de cuivre avec une flèche (7).
  

Déplacement des ions dans le pont salin

• Des cations zinc `"Zn"^{2+}"(aq)"` sont libérés dans l’électrolyte de la demi-pile de zinc. Pour compenser l'augmentation des charges positives du milieu, des ions nitrate `"NO"_3^{-}"(aq)"`présents dans le gel du pont salin se déplacent vers cet électrolyte ; on symbolise ce déplacement par une flèche (8).
  
• Des cations cuivre `"Cu"^{2+}"(aq)"` sont consommés dans l’électrolyte de la demi-pile de cuivre. Afin notamment d’assurer l’électroneutralité de la solution, les ions potassium `"K"^+"(aq)"` du gel du pont salin se déplacent dans cet électrolyte ; on symbolise ce déplacement par une flèche (9).