Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Pile à combustible
La Toyota® Mirai est la première Berline à pile à combustible lancée au Japon fin 2014.
Doc. 1 Présentation du véhicule
Doté d'un réservoir de 121 L qui se remplit d'hydrogène en 5 minutes environ, le véhicule parcourt près de 500 km et ne rejette que de la vapeur d'eau. On estime à 2,5 kg la masse de dihydrogène nécessaire pour parcourir 250 km.
Doc. 2 Principe d'une pile
Une pile permet de convertir une énergie chimique en énergie électrique. Elle est constituée de deux électrodes à la surface desquelles ont lieu des transformations d'oxydoréduction.
Doc. 3 Schéma de la pile
La pile à combustible est alimentée en dihydrogène et en dioxygène en continu. Cette pile fonctionne grâce à une transformation d'oxydoréduction qui se révèle totale.
Données :
Couples oxydant/réducteur :
H+(aq) / H2(g) et O2(g) / H2O(ℓ)
Consommation urbaine en H2 : 0,69 kg tous les 100 km
M(H) = 1,0 g · mol-1
Volume molaire occupé par H2 dans le réservoir : Vm = 0,070 L · mol-1
1.Justifier que ce véhicule est respectueux de l'environnement.
2.Écrire l'équation de la réaction quand la voiture est en fonctionnement.
3.Préciser le caractère oxydant et réducteur des réactifs.
4.Compléter le schéma de la pile en indiquant le sens des électrons dans les fils métalliques.
5. Déterminer la masse d'eau rejetée dans l'atmosphère pendant un trajet qui nécessite le plein complet du véhicule.
6. Vérifier la valeur du volume du réservoir de stockage du dihydrogène.
Je ne rencontre pas de difficulté jusqu'à la question 5.
Je trouve les informations de l'énoncé contradictoire... Dans le doc 1 on parle de 2,5kg de H2 pour 250 km soit 5kg pour 500km. Puis dans les données on a 0,69 kg tous les 100 km soit 3,45kg pour 500km. Quelle valeur utiliser?
J'ai utiliser 3,45kg pour 500km...
n(H2)conso. = m/2M(H) = 3450/2 = 1725 mol
D'après l'équation de la réaction, n(H2)conso. = n(H2O)produit. D'où:
mf(H2O) = n(H2O)produit * M(H2O) = 1725*18,0 = 31,05 kg
Je ne suis pas convaincu de ma démarche...
6. Vréservoir = n(H2)conso. Vm = 1725 *0,07 =121L
En fait je suis parti de cette question pour retrouver la quantité de matière en H2, et du coup c'est pour cela que j'ai utilisé m=3,45kg et non m=5kg.
C'est assez confus, votre avis est apprécié.
Bonjour ,
Q5 : Peu importe le trajet , on vous demande la quantité d'eau produite avec un plein de 121 L .
Q6 serait de l'aide détournée pour faire Q5 .
Merci quarkplus, en effet. En fait je n'ai pas utilisé V=121L car Q6 me demande de retrouver cette valeur....
Q5. Le plein complet correspond a un volume V(H2)=121L.
Donc ni(H2) = V(H2)/Vm = 121/0,070 = 1,7.103 mol
On a ni(H2) - 2xmax = 0 donc 2xmax = ni(H2)
et mf(H2O) = nf(H2O) * M(H2O)
= 2xmax * M(H2O)
= 1,7.103 * 18,0
= 31 kg
C'est bien ça?
Q6. Je ne comprends pas cette question... Pour calculer n(H2) on utilise le volume du réservoir...
Vréservoir= n(H2)i Vm = 1,7.103 *0,07 =121L
C'était pour repartir du réservoir et utiliser la doc1 , mais pas les 121L qui sont du gaz sous pression inconnue .
Donc , la doc1 vous donne la masse de d'hydrogène contenue dans le réservoir , donc 5Kg et il faut trouver la masse d'eau produite par la combustion de ces 5 kg .
Ok donc j'utilise une masse initiale de H2 à 5kg...
n(H2)i = m(H2)i/2M(H) = 5.103/2 = 2,5.103 mol
et
mf(H2O) = nf(H2O) * M(H2O)
= 2xmax * M(H2O) = n(H2)i* M(H2O)
= 2,5.103 * 18,0
= 45 kg
C'est ce que j'ai trouvé la première fois mais je pensais que c'était faux car cela correspond à un volume de H2 supérieur au volume du réservoir...
Q6. V(H2)i = n(H2)i Vm = 2,5.103 * 0,07 = 175L
Je trouve que l'énoncé n'est pas clair.
Quid de la donnée: Consommation urbaine en H2 : 0,69 kg tous les 100 km?
Merci pour votre aide
Oui , c'est bon .
La 2 ème donnée n'est pas vraiment contradictoire , vous auriez 6.9 kg au lieu de 5 kg .
Pour moi , les 2 réponses sont justes , suivant que vous utilisez l'une ou l'autre donnée ,
mais à mon avis , mieux vaut partir de la donnée doc 1 .
Mais le fait que V(H2) soit supérieur au volume du réservoir est contradictoire est problématique non? 175L>121L
Donc , justement , ne pas se servir de la consommation URBAINE qui , comme pour les autres autos à essence ou autres , est supérieure à une consommation MOYENNE .
On aurait 3,45kg au lieu de 5kg.
J'ai utilisé 3,45kg plutôt que 5kg car on a n(H2)i=1725 mol et donc on retrouve
V= 1725 *0,07 =121L
Annuler
connectez vous