Bonjour je bloque sur la première question de cet exercice dont voici l'énoncé:
La pile au mercure appelée communément « pile bouton » à cause de sa forme qui intervient dans de nombreux appareils électroniques.
Sa description simplifiée est schématisée ci-dessous :
Hg(ℓ)|Hg(OH)2(s) |solution de NaOH| Zn(OH)2(s)|Zn(s)
(demi pile 1) (demi pile 2)
La demi-pile (1) contient du mercure Hg(ℓ) au contact d'hydroxyde mercurique Hg(OH)2(s) et d'une solution de soude concentrée.
La demi-pile (2) contient du zinc Zn(s) au contact d'hydroxyde de zinc Zn(OH)2(s) et de la même solution de soude concentrée.
1) Exprimer les potentiels E1 et E2 des couples redox de chaque demi-pile en fonction des potentiels standard fournis, des produits de solubilité des hydroxydes, du produit ionique de l'eau et du pH de la solution de soude.
En déduire le pôle positif et le pôle négatif de la pile et la force électromotrice ℯ
2) Ecrire les équations des réactions électrochimiques à chaque électrode ainsi que l'équation bilan de la réaction se produisant dans la pile entre les espèces solides.
3) On veut conférer à cette pile une autonomie de 2 A.h à 298 K (c'est-à-dire que la pile est capable de délivrer une intensité de 2 A pendant 1 h avant d'être usée).
Quelle masse minimale de Hg(OH)2(s) doit-on utiliser ?
Les données pour résoudre l'exercice sont ci dessous (elles ne sont pas toutes utiles)
J'ai écrit les équations d'oxydoréduction des deux couples ainsi que leurs équations de Nernst mais je n'arrive pas à trouver leurs potentiels standard.
Je ne voit pas comment faire pour trouver E°(Hg(OH)2/Hg(l)) et E°(Zn(OH)2/Zn(s))
Je ne peux pas faire de combinaisons linéaire car il me manque des potentiels standards.
Et pour trouver le pH en utilisant les Ks données il me semble qu'il me manque des valeurs de concentration de Hg2+ et Zn2+ si on part du fait que
Ks1= [OH-]²[Hg2+] et Ks2= [OH-]²[Zn2+]
Je veux bien un petit coup de pouce svp.
Merci d'avance!
Peut-être faut-il utiliser le fait que les deux demi piles contiennent la même concentration de solution de soude?
Bonsoir
Pour le premier couple : son potentiel de Nernst est celui du couple Hg2+/Hg avec une concentration en ions mercure(II) imposé par l'équilibre de précipitation. Remarque analogue pour le couple faisant intervenir le zinc.
Ah d'accord donc comme Hg2+(aq) et Hg(OH)2(s) ont le même nombre d'oxydation ils ont le même potentiel standard avec Hg(L)?
Par contre je ne comprends pas quand tu dis "avec une concentration en ions mercure imposé par l'équilibre de précipitation".
J'ai toujours deux inconnues [OH-] et [Hg2+].
Merci de ton aide.
La concentration en ions mercure peut s'exprimer en fonction de Ks1 et de la concentration en ions hydroxyde. Celle-ci dépend de Ke et du pH.
Oui : l'énoncé précise que la solution de soude est commune au deux demi-piles et c'est elle qui impose le pH.
Mais vanoise il faut bien que je connaisse les potentiels de deux demi piles pour trouver la force électromotrice de la pile??
Je trouve pour les potentiel
E1= 0,8-0,03*2pH
E2= -0,76-0,03*2pH
Je me trompe quelque part?
Oui en effet c'est un peu plus compliqué je vais regarder cela.
En attendant ta réponse je regardais la solution sur ce site:
https://www.chimix.com/cours/pile1.htm
L'exercice proposé sur le site est un peu plus compliqué mais on arrive à la même valeur de la fém !
Enfin bon c'est pas très important.
Mais par contre je trouve une fem de 1,61V alors que la réponse devrait être 1,36V ça m'étonne un peu..
J'ai fait:
fém=E1-E2= 0,85+0,03*(log 2,36*10^-26)-(-0,76+0,03*(log 7,08*10^-18)) =1,61V
Tu vois une erreur?
Le problème du site, en plus de l'étude de la pile, traite une question supplémentaire : comment déduire le potentiel standard d'un couple, connaissant deux potentiels standard de couples faisant intervenir le même élément chimique. Un peu comme si, dans ton problème, on demandait de déduire E°3 des valeurs de E°1 et E°2.
Oui je crois qu'on a vu ça en cours.
On peut aussi utiliser les enthalpies libres pour les determiner il me semble.
Sinon tu vois ou est mon erreur dans le calcul
La prof a bien indiqué que la valeur à trouver pour la fem est de 1,4V
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