Niveau licence

Exercice sur les piles

Posté par
Lolomesk 03-01-18 à 21:41

Bonsoir, je bloque sur une partie de cette question, pouvez vous me dire si c'est correct et m'aider pour le point d)

On considère la pile suivante à 25° C :

Pt Cl₂ (1 atm) / KCl (0,1 M) // pont de KCl (gel) // AlCl₃ (0,2 M) / Al

Dans le compartiment de gauche, un morceau de platine plonge dans un récipient
contenant KCl 0,1 molaire, où l'on fait barboter du chlore gazeux sous une pression d'1
atmosphère.
Dans le compartiment de droite, un morceau d'aluminium plonge dans une solution de
chlorure d'aluminium 0,2 molaire.
Le pont électrolytique contient un large excès de KCl sous forme de gel.
Avec E°Al³⁺/Al : -1,66 et E°Cl₂/Cl^- : 1,358

On demande :
a) la force électromotrice de la pile
FEM= Ecathode-Eanode
= $1,358+\frac{0,059}{2}*log(\frac{0,1}{(\frac{1}{8,314*298,15})*2})+1,66-\frac{0,059}{3}*log(0,2)$
= 3,09 V
OK
b) les réactions aux électrodes et la réaction de pile, lorsque la pile débite.
3Cl₂ + 2Al 2Al³⁺ + 6 Cl^-
(Cl₂ + 2e^- 2Cl^-) *3 -> réduction
(Al Al³⁺ + 3e^-) *2 -> oxydation
Cl₂ = Oxydant
Al = Réducteur
OK
c) un schéma de la pile en fonctionnement où l'on indiquera la polarité et la nature
des espèces qui assurent la circulation du courant, dans le circuit extérieur, dans
chacune des cellules et dans le pont électrolytique
Cathode (+) à gauche (Cl₂ + 2e^- 2Cl^-)
Anode (-) à droite (Al Al³⁺ + 3e^-)
K⁺ vers la cathode
Cl^- vers l'anode
OK
d) que se passe-t-il si on augmente la pression de chlore ?
Ici, quand je refais le calcul en mettant une pression plus grande ma FEM diminue alors qu'elle devrait augmenter, je ne comprends pas pourquoi.
e) que se passera-t-il si on maintient la pression de chlore à 1 atmosphère ? Quand la
pile s'arrêtera-t-elle de fonctionner ?
La FEM ne peut pas être = 0 donc le pile fonctionnera jusqu'à épuisement du pont salin ou dissociation totale de l'aluminium
OK

Posté par re : Exercice sur les piles 03-01-18 à 22:08

Bonjour
Parties c et d :
Le potentiel de la demie pile positive est :

$E_{P}=E_{CL2/Cl^{-}}^{0}+\frac{0,059}{2}\log\left(\frac{\frac{P_{CL2}}{P^{0}}}{\left[Cl^{-}\right]^{2}}\right)$
avec P°=1bar : pression standard. La f.é.m. est bien fonction croissante de la pression en dichlore.

Posté par re : Exercice sur les piles 03-01-18 à 22:27

Je ne comprends pas pourquoi je ne peut pas simplement augmenter la pression dans mon calcul et je ne comprends pas l'intérieur du log

Posté par re : Exercice sur les piles 03-01-18 à 22:32

La formule de Nernst fait intervenir en toute rigueur les activités. Dans le cas d'un corps pur, cette activité vaut 1, dans le cas d'un ion en solution diluée elle est numériquement égale à la concentration exprimée en mol/L, dans le cas du solvant d'une solution diluée, elle vaut 1, dans le cas d'un gaz assimilé à un gaz parfait elle vaut : $\left(\frac{P}{P^{0}}\right)$ où P est la pression du gaz s'il est pur ou la pression partielle du gaz s'il appartient à un mélange de gaz parfaits.

Posté par re : Exercice sur les piles 03-01-18 à 22:35

Alors ce que j'ai fait au a) n'est pas juste ?

Posté par re : Exercice sur les piles 03-01-18 à 22:40

Et pourquoi c'est $\frac{\left(\frac{P_{Cl2}}{P°} \right)}{\left[Cl^{-} \right]^{2}}$ et pas $\frac{\left[Cl^{-} \right]^{2}{}} \left(\frac{P_{Cl2}}{P°} \right)$ ?
Et le au carré il vien du fait qu'il y ai 2 Cl^- ?