Électrolyse de l'eau : exercice de sciences physiques de école ingénieur

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Électrolyse de l'eau
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Physical111  19-12-23 à 17:57
Bonjour à tous

J'ai un exercice merci beaucoup d'avance

Les couples d'oxydoréduction qui participent à l'électrolyse de l'eau sont: O2(g)/H2O(l) et H+aq/H2(g)

1) la demi équation qui correspond à la formation du dihydrogène est:

4H++4e--->2H2

Ecrire la deuxième demi équation de la réaction,puis donner l'expression de la quantité de matière du dihydrogène n(H2) produite , en fonction la charge électrique Q qui parcourt  

 l'électrolyseur pendant une durée de temps t.

2) Déterminer le volume du dihydrogène produit V(H2) lorsqu'une quantité d'électricité Q=106 coulomb ,traverse l'électrolyseur.

3) Donner l'expression du débit horaire de dihydrogène produit : 

 D(m3/heure) ,en fonction de l'intensité du courant I(A) qui circule dans l'électrolyseur.AN : Calculer D pour I=110A 

On Donne :

Dans les conditions de l'électrolyse :V molaire =22,4L.mol-1 (volume d'une mole hydrogène).NA=6,02*1023 mol-1

e-=1,6*10-19C

Alors je propose :

1)La deuxième demi-équation correspondant à la formation du dioxygène est:

2H2Ol-->O2(g)+4H+(aq)+4e-.

La réaction total est 

2H2Ol--->O2(g)+2H2(g)

On a : Q=

Merci beaucoup d'avance
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vanoisere : Électrolyse de l'eau  19-12-23 à 18:05
Bonjour

Je ne comprends pas pourquoi tu divises par deux la quantité de dihydrogène pou avoir la quantité d'électrons traversant le circuit.

Petit détail : la charge élémentaire se note habituellement "e" et pas "e-" qui est le symbole de l'électron dans l'écriture des demie équations.
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Physical111re : Électrolyse de l'eau  19-12-23 à 18:19
Bonjour

Nous avons 2mol(e-)--->1mol(H2) c'est pour cela que je divise par 2 
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vanoisere : Électrolyse de l'eau  19-12-23 à 18:23
Réfléchis à la signification de ta demie équation : 4 électrons doivent circuler pour produire 2 molécules H2. La quantité d'électrons est donc ????? par rapport à la quantité de H2.
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Physical111re : Électrolyse de l'eau  19-12-23 à 18:30
C'est à dire Q=2n(H2)*e*NA

Merci beaucoup 
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vanoisere : Électrolyse de l'eau  19-12-23 à 19:04
D'accord maintenant !
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Physical111re : Électrolyse de l'eau  19-12-23 à 19:17
Donc pour la question 1)



Si c'est bon je passe à2)

2) le volume du dihydrogène produit

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Physical111re : Électrolyse de l'eau  19-12-23 à 20:08
Si la 2 est juste je passe à la dernière question3)

Débit horaire de dihydrogène

D(H2)=

Merci beaucoup
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vanoisere : Électrolyse de l'eau  20-12-23 à 13:44
D'accord avec ton message du 19-12-23 à 19:17 avec tout de même une remarque : il convient ici d'arrondir le résultat à  trois chiffres significatifs : V=116L .

Concernant la dernière question : l'énoncé demande un résultat en m3/h ; D désigne donc le débit volumique, pas le débit massique. Il te suffit de reprendre la formule du message du 19-12-23 à 19:17 et de poser : Q = I.t...
 Posté par 
Physical111re : Électrolyse de l'eau  20-12-23 à 19:06
Bonjour

D'accord donc pour 3)

D(H2)=
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vanoisere : Électrolyse de l'eau  20-12-23 à 19:33
Toujours avec trois chiffres significatifs :

4,60.10-2 m3/h
 Posté par 
Physical111re : Électrolyse de l'eau  20-12-23 à 22:48
Bonjour

Question supplémentaire s'ils vous plaît :

S'il vous plaît si nous avons 2H2--->4H++4e-

n(e-)=n(H2)/2 merci beaucoup d'avance 
 Posté par 
Physical111re : Électrolyse de l'eau  20-12-23 à 23:07
Désolé

C'est n(e-)=2n(H2) aussi 
  Posté par 
vanoisere : Électrolyse de l'eau  21-12-23 à 11:15
On voit bien que la demie équation fait intervenir deux fois plus d'électrons que de molécules H 2.