On réalise la pile schématisée ci-dessous en reliant par un pont salin deux compartiments contenant chacun une solution aqueusede sulfate de cuivre (II dans laquelle se trouve plongée une lame de cuivre. Les concentrations molaires en ions cuivre (II) dans les deux compartiments pourront prendre des valeurs égales ou différentes dans la suite de l'exercice.

1. Écrire la demi-équation électronique associée au couple Cu²⁺(aq) /Cu(s).
2. On réalise un circuit série comprenant la pile, un conducteur ohmique, un ampèremètre et un interrupteur, comme le montre le schéma ci-dessous.
   

   - Au cours d'une première expérience on choisit : [Cu²⁺]_A=0,01 mol/L et [Cu²⁺]_B= 1 mol/L. En fermant l'interrupteur, on constate le passage d'un courant électrique, l'apparition d'un dépôt de cuivre sur la lame du compartiment B et, dans le compartiment A, l'augmentation progressive de la coloration de la solution.
   - Au cours d'une seconde expérience faite avec le même montage on choisit : [Cu²⁺]_A=0,01 mol/L et [Cu²⁺]_B= 0,01 mol/L. En fermant l'interrupteur, on ne constate aucune circulation de courant dans l'ampèremètre ni aucune modification du système chimique.
   Dans la première expérience, en utilisant les notations Cu(s)A, Cu(s)B, Cu²⁺(aq)A, Cu²⁺(aq)B , pour distinguer la provenance des espèces :
   - Écrire, pour chaque compartiment, l'équation de la réaction à l'électrode.
   - Écrire l'équation de la réaction modélisant la transformation chimique globale qui se déroule lorsque le courant circule.
   - Calculer le quotient de réaction initial Q_ri associé à cette équation au moment où on ferme l'interrupteur dans la première expérience et dans la seconde expérience.
   - Que peut-on dire de l'état du système chimique dans la deuxième expérience, sachant que les réactions susceptibles de se produire sont rapides ?
   - En utilisant la question précédente, montrer qu'il est possible de connaître la valeur de la constante d'équilibre K associée à l'équation de la réaction.
   - Dans la première expérience, montrer que la comparaison de Q_ri avec K pouvait permettre de prévoir la transformation chimique dans chacun des deux compartiments.

3. Certaines opérations d'électrométallurgie nécessitent que la concentration en ions métalliques des cuves de traitement soit maintenue quasiment constante. Le dispositif qui vient d'être étudié appelé "pile de concentration" est ici utilisé pour contrôler la concentration des ions Cu²⁺(aq) dans le compartiment A où se déroule une opération industrielle de traitement chimique. Au début de l'opération, les deux compartiments A et B de la pile contiennent la même solution d'ions Cu²⁺(aq), le contrôle s'effectue avec un voltmètre placé aux bornes de la pile. Celui-ci indique une tension nulle au départ. Le compartiment A est utilisé pour une opération industrielle qui modifie la concentration des ions Cu²⁺(aq) tandis que le compartiment B reste isolé du processus et ne subit aucune modification. Au bout de quelques heures de fontionnement on mesure une tension de 10 mV entre les deux lames de cuivre, la lame du compartiment B constituant le pôle négatif de la pile.
   -En déduire si, au moment où il effectue cette mesure de contrôle, l'ingénieur responsable du dipositif devra demander de diluer la solution du compartiment A ou au contraire d'y ajouter du sulfate de cuivre (II), afin de ramener la concentration en ion Cu²⁺(aq) à la valeur initiale.