Cellules galvaniques
At the end of this lab, students should know...
Qu’est-ce que l’électrochimie ?
L’électrochimie est une branche de la chimie qui étudie la relation entre une réaction chimique et l’énergie électrique.
Quels sont les composants clés d’une cellule électrochimique ?
Une pile électrochimique se compose d’une chambre de réaction (ou de chambres) contenant une ou plusieurs solutions d’électrolyte, un pont salin et deux électrodes conductrices (l’anode et la ca...
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Entonnoir en verre10
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Cylindre gradué de 10 mL5
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50 mL5
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Bécher en verre de 100 ml15
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Bécher en verre de 600 ml5
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Fiole jaugée de 100 mL5
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Fiole jaugée de 20 mL5
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Contrôleur de pipette de 2 ml5
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1 mL5
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Plaque réactionnelle à 6 puits5
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Thermomètre en verre5
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Clips d’alligator10
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Tige d’agitation en verre5
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Multimètre & fils5
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Forceps5
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3">2 » chaîne imbibée dans KNO315
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1 x 9 pouces de bandes de papier filtre10
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1 x 2 pouces de bandes de papier émeri10
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1 x 9 cm de bandes de cuivre10
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2 bandes de plomb de 6 cm10
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2 bandes de zinc de 6 cm10
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2 bandes d’argent de 6 cm10
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3)2 (minimum 0,35 g par groupe)">Pb(NO3)2 (minimum 0,35 g par groupe)5 g
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4.5H2O (minimum 1,2 g par groupe)">CuSO4·5H2O (minimum 1,2 g par groupe)10 g
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2H2O4.2H2O « >C2H2O4·2H2O10 g
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3">KNO34 g
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4.7H2O « >ZnSO4·7H2O5 g
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3">AgNO310 <span class="unit » data-value="mL">mL
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Cylindre gradué en verre de 250 mL1
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Cylindre gradué en verre de 500 mL1
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250 mL3
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500 mL1
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Bouteille en verre de 250 ml avec bouchon1
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Entonnoir à poudre1
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Bouteille en verre brun de 125 ml avec bouchon4
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500 ml avec bouchon1
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Barre d’agitation magnétique4
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Plaque d’agitation1
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Solde de chargement par le haut1
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Pesage des bateaux-1 En fonction de la taille du labo
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Spatule-1 En fonction de la taille du labo
Source : Smaa Koraym de l’Université Johns Hopkins, MD, États-Unis
- Préparation des solutions
Ici, nous montrons la préparation en laboratoire pour 10 étudiants travaillant en binôme, avec un peu d’excès. Veuillez ajuster les quantités au besoin.
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Pour vous préparer à cette expérience de laboratoire, portez l’équipement de protection individuelle approprié, y compris une blouse de laboratoire, des lunettes anti-éclaboussures de produits chimiques et des gants
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Préparer 0,1 M d’acide oxalique dihydraté. Chaque groupe aura besoin de 50 ml. Pour 500 ml de solution, peser 6,304 g d’acide oxalique et le transférer dans un erlenmeyer. note: L’acide oxalique est corrosif, alors soyez prudent lors de la manipulation.
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Mesurez 500 ml d’eau déminéralisée et versez-le dans le flacon. Ajoutez une barre d’agitation et placez la fiole sur une plaque d’agitation. Allumez le réglage d’agitation et laissez la solution se mélanger jusqu’à ce qu’elle soit homogène.
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Procurez-vous une bouteille en polyéthylène avec un bouchon et étiquetez-la. Utilisez un entonnoir à poudre pour transférer la solution dans la bouteille, bouchez-la et rangez-la dans le capot de l'instructeur jusqu'au laboratoire.
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Préparez une solution de nitrate de potassium à 0,1 M, qui sera utilisée pour tremper les cordes du pont de sel. Pour préparer 250 ml de solution, peser 2,53 g de nitrate de potassium et le transférer dans une fiole.
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Ajoutez 250 mL d’eau désionisée dans le ballon et remuez la solution jusqu’à ce qu’elle apparaisse homogène.
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Transférez la solution dans un flacon en verre étiqueté et rangez-la dans le capot de l'instructeur jusqu'au cours de laboratoire.
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Préparez une solution de sulfate de zinc de 0,05 M, qui sera utilisée comme solution inconnue dans l’expérience. Chaque groupe aura besoin de 8 ml de solution, alors calculez la quantité que vous devrez préparer pour votre classe.
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Pour préparer 250 mL de solution, pesez 3,6 g de sulfate de zinc et transférez-le dans un erlenmeyer.
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Ajoutez 250 mL d’eau déminéralisée dans le ballon et placez la solution sur la plaque d’agitation pour mélanger.
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Une fois que la solution semble homogène, divisez-la dans deux flacons en verre brun.
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Étiquetez l’une des bouteilles comme 'numéro inconnu 1', et l’autre comme 'numéro inconnu 3'. Rangez les bouteilles dans la hotte de l'instructeur jusqu'au laboratoire.
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Préparez 0,22 M de nitrate d’argent, qui sera également utilisé comme solution inconnue dans l’expérience. Chaque groupe aura besoin de 8 ml. Pour préparer 250 ml de solution, peser 9,34 g de nitrate d’argent et le transférer dans la fiole.
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Ajoutez 250 ml d’eau déminéralisée et mélangez la solution jusqu’à ce qu’elle soit homogène.
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Ensuite, transférez la solution dans deux flacons en verre brun. Étiquetez-les « inconnu numéro 2 » et « inconnu numéro 4 ». Rangez les bouteilles avec les autres solutions préparées dans la cagoule de l'instructeur.
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- Préparation d’autres réactifs
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Chaque groupe aura besoin d’environ 1,25 g de sulfate de cuivre. Placez la bouteille à côté de la balance analytique avec une spatule propre et pesez les bateaux.
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Chaque groupe aura besoin d’environ 0,35 g de nitrate de plomb. Placez la bouteille à côté d’une balance.
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Vous aurez également besoin de 1 morceau de feuille de cuivre de 9 cm. Comptez suffisamment pour que chaque groupe ait deux morceaux et placez-les dans un récipient.
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Chaque groupe aura également besoin d’un morceau de plomb. Obtenez des morceaux de plomb de 2 x 6 cm et mettez-les dans un bécher étiqueté.
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Obtenez 2 morceaux de feuille de zinc prédécoupés de 6 cm, un pour chaque groupe. Divisez les bandes en deux béchers avec l’un étiqueté comme numéro inconnu 1 et l’autre comme numéro inconnu 3.
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Chaque groupe aura également besoin d’un morceau de feuille d’argent de 2 x 6 pouces. Divisez les bandes en deux béchers avec l’un étiqueté « numéro inconnu 2 » et l’autre « numéro inconnu 4 ».
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Coupez le papier émeri en 1 x 2 en morceaux de sorte que chaque groupe ait deux morceaux.
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Coupez le papier filtre en 1 x 9 en morceaux avec un pour chaque groupe.
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Coupez des morceaux de ficelle de 2 en long. Chaque groupe aura besoin de trois morceaux de ficelle, alors coupez-en autant que nécessaire pour la taille de la classe.
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Une heure avant le début du cours de laboratoire, placez les morceaux de ficelle dans la bouteille de nitrate de potassium et laissez-les tremper.
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Assurez-vous qu’un conteneur de 20 litres est dédié aux déchets de métaux lourds et qu’il est accessible à tous les élèves dans la cagoule.
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Disposez l’équipement et la verrerie restants à chaque poste de laboratoire (nous suggérons aux élèves de travailler en binômes) :
1 Multimètre avec fils rouges et noirs 2 pinces crocodiles 1 Thermomètre en verre 1 plaque de réaction à 6 puits 1 paire de pinces 1 fiole jaugée de 20 mL 1 fiole jaugée de 100 mL 1 pipette volumétrique de 1 mL 1 pipette d’une capacité de 2 mL 3 béchers de 100 mL 1 cylindre gradué de 10 mL 1 cylindre gradué de 50 mL bécher de 1 600 mL 2 entonnoirs en verre
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Q1: How do you prepare a 0.1 M oxalic acid solution for a galvanic cells lab?
Weigh 6.304 g of oxalic acid dihydrate and transfer it to an Erlenmeyer flask. Add 500 mL of deionized water, then stir until homogeneous. Use a powder funnel to transfer the solution to a labeled polyethylene bottle and store it in the instructor's hood. Handle oxalic acid with caution as it is corrosive.
Q2: What materials are needed to prepare a salt bridge for a galvanic cell experiment?
Cut string into 2-inch pieces, with three pieces needed per group. Soak the strings in a 0.1 M potassium nitrate solution for one hour before the lab begins. This prepares the salt bridge, which maintains electrical neutrality between the two half-cells in the galvanic cell.
Q3: How should metal electrodes be prepared before use in a galvanic cells experiment?
Cut copper sheet into 2 x 9 cm pieces, zinc sheet into 2 x 6 cm pieces, and silver sheet into 2 x 6 cm pieces. Store each metal type in labeled beakers corresponding to unknown numbers. Clean metal surfaces with emery paper cut into 1 x 2 inch pieces to remove oxidation before assembly.
Q4: What is the correct procedure for preparing unknown solutions in a galvanic cells lab?
Prepare 0.05 M zinc sulfate by weighing 3.6 g and dissolving in 250 mL deionized water. Prepare 0.22 M silver nitrate by weighing 9.34 g and dissolving in 250 mL deionized water. Divide each solution into two brown glass bottles labeled with corresponding unknown numbers and store in the instructor's hood.
Q5: What equipment should be set up at each lab station for a galvanic cells experiment?
Each station requires a multimeter with leads, alligator clips, glass thermometer, 6-well reaction plate, forceps, volumetric flasks, graduated cylinders, beakers, glass funnels, and a 20-mL volumetric flask. These tools enable students to measure solutions, monitor voltage, and assemble electrochemical cells for data collection.
Q6: How do you prepare the potassium nitrate solution for the salt bridge?
Weigh 2.53 g of potassium nitrate and transfer to a flask. Add 250 mL of deionized water and stir until homogeneous. Transfer the 0.1 M solution to a labeled glass bottle and store in the instructor's hood. Use this solution to soak salt bridge strings one hour before the lab.
Q7: What safety and waste management procedures are required for a galvanic cells lab?
Wear appropriate personal protective equipment including a lab coat, chemical splash goggles, and gloves. Handle oxalic acid with caution as it is corrosive. Dedicate a 20-L container for heavy metal waste and ensure it is accessible in the hood for safe disposal of all metal-containing solutions and materials.