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Pile a combustible masse H2 et O2 consommé
Bonsoir,j'ai un exercice à faire en Physique-Chimie (Spé) mais je n'y comprend pas grand chose. L'énoncé ne sert pas a grand chose donc je vais juste donner les informations qui devraient servir à trouver la réponse:
Pour une pile à combustible, au niveau de l'anode l'équation de l'oxydation est : H2->2H+ + 2e-
Au niveau de la cathode l'équation de la réduction est : O2+ 4H+ +4e- -> 2H2O
Donc l'équation de la réaction chimique est : O2+2H2 -> 2H2O
La question est la suivante:
La tension du fonctionnement vaut 0,93V pour une intensité de 150 mA.Quelles sont les masses de dihydrogène et de dioxygène consommées par cette pile si on suppose un fonctionnement continu durant 24h?
Merci de votre aide
Désolé du double post j'ai oublié les données:
-Les masses molaires en g/mol : H=1 et O=16
-F=96 500C
Bonjour,
Je vais te donner un "plan d'action" possible pour répondre à la question posée.
1) Calculer en Coulomb, la charge électrique produite par la pile en 24h
2) En se souvenant que le Faraday est la charge électrique globale d'une mole de charges élémentaires en déduire la quantité (en mol) d'électrons débitée par la pile en 24h
3) A l'aide d'une des deux demi-réactions en déduire la quantité de matière de gaz (H2 ou O2 selon la 1/2 réaction choisie) consommée.
4) Passer ensuite de la quantité de matière à la masse de ce gaz par l'intermédiaire de sa masse molaire.
5) Calculer ensuite par la méthode de ton choix la masse consommée de l'autre gaz.
Remarque :
L'unité du Faraday n'est pas le Coulomb comme indiqué dans ton énoncé, mais le Coulomb/mole
1F 
96500 C/mol
1)La charge electrique vaut Q=I x DeltaT=150x10^-3 x 24 x 3600=1,3 x 10^4C
2)Q=F x ne- (nombre de mole d'electrons)
=> Q/F=ne-
ne-=0,13 mole d'electrons
A partir du 3 je bloque ...
Je pense avoir trouvé:
Après la première demi-équation,une molécule de H2 produit deux électrons. Donc une mole de H2 produit deux moles d'électrons.
Donc pour produire 0,13 mole d'électrons il faut 0,13/2 = 0,065 mole de H2?
Par contre pour le dioxygène absolument aucune idée
La demi-équation concernant le dihydrogène montre que pour une mole de ce gaz consommée il circule deux moles d'électrons :
n(H2) = n( e- )/2
OK pour le dihydrogène, mais il faut terminer en calculant la masse.
Pour le dioxygène, même méthode appliquée à l'autre demi-équation.
Pour le dihydrogene:
n=m/M
=> m=n x M
A.N: m= 0,065 x 2 x 1
m=0,13g
Pour le dioxygene
Au fait ici je sais pas trop comment rediger)
D'apres la deuxieme demi-equation,pour une molecule de dioxygene il faut 4 electrons,donc pour 4 moles d'electrons il faut une mole de dioxygene.
Donc pour produire 0,13 mole d'electrons il faut 0,13/4=0,0325 mole?
La redaction et le calcul surtout sont-ils corrects?
Il suffit de reprendre l'explication précédente en l'adaptant à la deuxième demi-équation:
La demi-équation concernant le dioxygène montre que pour une mole de ce gaz consommée il circule quatre moles d'électrons :
n(O2) = n( e- )/4
On obtient donc ainsi n(O2) et ensuite m(O2)
Très bien merci c'est ce que j'ai fait 
J'ai calculé la masse du dioxygene,la question s'arrete la?Est ce qu'il faut multiplier cette masse par 24 x 3600(valeur de la masse consommé en 24h)?
Et juste une autre question: Est ce que grace a l'equation chimique finale on en deduit que m(H2)=m(H2O)?
Ca se termine là.
Tu as déjà utilisé les 24*3600 quand tu as calculé à la question 1 la charge électrique produite par la pile en 24h
Tu as bien en effet n(H2) = n(H2O) et tu peux même y ajouter =2 n(O2)
C'était d'ailleurs un autre moyen de calculer n(O2) sans passer par la demi équation puisque n(H2) avait été calculé à la question précédente.
n(H2) = 0,065 mol
n(O2) = n(H2) / 2 = 0,0325 mol
Très biens merci beaucoup!
Juste une dernière question et après je vous lache... connaissez vous la différence entre la charge électrique et le travail électrique fournie par la pile?
Je sais juste que la charge électrique Q=I x Delta T
Et que le travail électrique =U x I x Delta T
Le travail électrique est associé au déplacement d'une charge électrique depuis la borne + de la pile jusqu'à sa borne -
Si U est la différence de potentiel électrique entre les deux bornes le travail électrique fourni par la pile est en effet :
W = U * I * 
t avec
W le travail électrique en Joule
I : Intensité du courant débité par la pile en Ampère
t = durée de fonctionnement de la pile en secondes.
Comme la charge Q transportée est égale à I * t le travail électrique s'exprime aussi comme W = Q * U ( avec Q en Coulomb )
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