Salut,

ton raisonnement me paraît bon mais la masse volumique du H2 et le volume molaire de 30L/mol ne sont pas cohérents.

Recopie ton énoncé, il doit y avoir un truc que tu as loupé

Alors : Une pile à combustible doit être alimentée en continu par du combustible, la plupart du temps dihydrogène, et par un comburant, le plus souvent du dioxygène.
Le dihydrogène est produit pas électrolyse en milieu acide d'une saumure (Na⁺ + Cl^-). On obtient du dichlore à une électrode et du dihydrogène à l'autre.

Données : Couples redox : H⁺/H₂ et Cl₂/Cl^-
Nombre d'Avogadro : N_A=6.0*10²³ mol^-1
Charge électrique élémentaire : e = 1.6*10^-19 C
Volume occupé par mole de gaz dans les conditions de l'expérience : 30.0 L
Masse volumique du dihydrogène : = 0.0899 kg.m³

1) Indiquer le sens de circulation du courant électrique et des porteurs de charges.
2) Préciser pour chaque électrode si elle est le siège d'une oxydation ou d'une réduction
3) Ecrire l'équation de la réaction modélisant la transformation
4) Comment peut-on mettre en évidence expérimentalement la présence de dihydrogène ?
5) Donner une relation liant la quantité de matière d'électrons échangés n_e et la quantité de dihydrogène formé n(H₂)
6) Sachant que Q = I*t = n_e*N_A*e, montrer que pour I et t donnés, le volume V de dihydrogène produit peut s'écrire : V = 30.0*I*t/(2N_A*e)
7) Si I vaut 5.00*10⁴A, calculer le volume V de dihydrogène produit en une heure de fonctionnement (en m³)
8) Une voiture fonctionnant au dihydrogène consomme en moyenne 1.0 kg de H2 tous les 100 km. Calculer la distance qu'elle peut parcourir avec une pile à combustible alimentée par le dihydrogène produit en une heure par le dispositif étudié.

Voilà, et merci à toi de m'aider

Salut,

désolé de t'avoir fait recopié ton énoncé pour rien, je n'ai pas refait ton calcul mais ta méthode me semble bonne, donc si tu n'as pas fait de faute de calcul,tes réponses sont bonnes.

Je ne vois pas où la masse volumique devrait intervenir.

Elle aurait pu être éventuellement utilisé à la 8 mais cela ne me parait pas correct.

Je pense que ton raisonnement est le bon.

Salut,

C'est pas grave

Mais juste, tu dis que ça aurait pu intervenir à la 8. Dans ce cas, tu aurais fait comment ?

l'idée aurait était de passer de la masse au volume grâce à la masse volumique mais le volume obtenu n'aurait pas été cohérent avec la formule V = 30.0*I*t/(2NA*e) car comme je le disais au départ : la masse volumique du H2 et le volume molaire de 30L/mol ne sont pas cohérents.

En effet, masse volumique = masse molaire/volume molaire

Or masse volumique = 0.0899 kg/m3
Et masse molaire/volume molaire = 2/30 = 0.0667 g/L = 0,0667 kg/m3

La masse volumique est donc donnée pour des conditions différentes de températures et pression.

Je pensais que l'énoncé dirait que le H2 était accumulé dans un réservoir à telles température et pression et sa masse volumique était alors de 0.0899 kg/m3

D'accord, je comprends. J'en parlerai à mon prof pour savoir mais je vais laisser ce que j'ai fait.

En tout cas merci à toi pour m'avoir accorder un peu de temps

accordé* serait mieux ^^

Pourrais-tu détailler, s'il te plait, les question 4) 6) et 8) ?

Pour la 4 il n'y a pas grand chose à dire à part présenter une allumette enflammée et voir s'il y a une détonation.

Pour la 6 tu as Q = I*t = n_e*N_A*e
Donc n_e = Q/(N_A*e) = (I*t)/(N_A*e)
or n(H₂) = n_e/2
donc V(H₂) = (n_e/2) * Vm = 30 * (I*t)/(2N_A*e)

Pour la 8, j'ai finalement travaillé avec la masse volumique.
= 0.0899 kg/m³ = 2.5172kg/28m³
Or il y a consommation de 1.0 kg de H₂ pour 100 km donc avec 2.5172 kg de H₂, on peut parcourir environ 251 km.

Voilà voilà, sachant que je ne suis pas sure pour la dernière question

Salut,

C'est ton prof qui t'as dit d'utiliser la masse volumique comme ça?  

Salut,

Non c'est quelqu'un de ma classe qui lui aurait demandé, et le prof' lui aurait dit de travailler avec la masse volumique...
Après je sais pas s'il faut l'utiliser comme ça, c'est pour ça que j'ai mis que j'étais pas sure...

Tu aurais fait autrement ?

PV = nRT
P.30.10^-3 = 1*8,31*T
P/T = 277 (conditions de l'expérience de production de H2)

i*t = ne * NA * e
ne = i*t/(Na*e)

n(H2) = ne/2

n(H2) = i*t/(2*Na*e)

Prodution en 1 h :

n(H2) = 5.10^4 * 3600/(2*6.10^23*1,6.10^-19) = 937,5

Or M(H2) = 2g/mol --->

masse de H2 produite en 1 h : m = 937,5 * 2 = 1875 g = 1,875 kg

---> correspond à 188 km
*****

Rho = 0,0899 kg/m³ est la masse volumique de l'hydrogène gazeux dans les CNTP (conditions normales de température et pression, soit à 0°C et 101300 Pa.)

CNTP: P/T = 101300/273 = 371

Si on se remet dans les conditions de l'expérience, soit avec P/T = 277, alors on aurait Rho(H2) = 0,0899 * 277/371 = 0,0671 kg/m³

V = 30.0*I*t/(2NA*e) = 30,0*5.10^4*3600/(2*6,02.10^23*1,6.10^-19) = 28031 L = 28 m³ (vol par heure)

Soit m = 28 * 0,0671 = 1,880 kg (par heure)

On retombe ainsi (aux approx. de calcul près) au résultat trouvé sans se préoccuper de la masse volumique.
*****

Il n'empêche que cet énoncé est tendancieux, puisqu'il donne la masse volumique dans les CNTP qui ne sont pas les conditions de l'expérience ...

Ceci devait évidemment être précisé dans l'énoncé, ce qui n'a pas été fait.

Sauf distraction.  

Salut J-P, et pour commencer, merci à toi !

Effectivement, il nous donne uniquement = 0.0899kg/m³

Je vois que le résultat à trouver, soit 188 km, est celui que j'avais tout au début avant de changer de méthode
Par contre, jamais je n'aurais pensé à travailler avec la formule pV = nRT afin de trouver les conditions de l'expérience ! Mais j'aurais plus fait comme lamat en allant direct calculer la masse volumique ; enfin au moins j'aurai appris quelque chose !
D'ailleurs ce 277 a-t-il une unité ? Est-ce des Pascals par Kelvin ? Comme on a p/T = 277.

Ensuite je vois que les deux méthodes arrivent au même résultat avec la première qui n'utilise pas la masse volumique, mais la deuxième oui. Je vais donc retenir la deuxième, comme ça je me serai servie de ce fichu dans mon exercice !

p/T = 277 (SI)

L'unité est le Pascal/Kelvin tout simplement.

Juste une remarque:

Dans la "vraie vie", donc pas à l'école, quand on est amené à résoudre un problème de physique, on doit souvent chercher soit même les données utiles ... et donc écarter ce qui n'est pas utile.

Ici, l'info de la masse volumique n'est pas utile, elle est même "dangereuse" à utiliser puisqu'on a négligé de préciser les conditions de température et pression pour laquelle elle était donnée.

Le meilleur chemin de résolution est pour moi le plus direct et le moins piégeux ... C'est celui qui n'utilise pas la masse volumique.

On peut aussi remarquer que si dans un problème d'école, on fournit dans l'énoncé une donnée inutile, l'étudiant est souvent tout perdu et veut absolument utiliser cette donnée pour résoudre son problème ... Il a tort (et est parfois, à juste titre, sanctionné par un "bon" prof.

Oui tu as tout à fait raison J-P ! Et j'ai finalement opté pour la méthode sans la masse volumique parce qu'au final, ça se fait naturellement. Toutes les formules sont données alors

En tout cas, merci beaucoup de m'avoir corrigée