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Question batterie lithium-air

Posté par
Laaalooo
10-04-20 à 05:58

Bonjour,

Sujet : une batterie lithium-air

Je ne comprends pas comment on trouve le nombre d'électrons échangés a partir d'une demi équation électronique .

La questions de mon livre c'est calculé n(e-) d'électrons délivrés si tout le lithium réagit mais je problème c'est que j'ai jamais appris comment faire j'ai cherché sur le net et je ne comprends toujours pas si quelqu'un veux bien m'aider s'il vous plait ?!

Mon équation : Li = Li+ + e-
Merci d'avance !

Posté par
odbugt1
re : Question physique-chimie 10-04-20 à 08:53

Bonjour,

Pour être aidé, je te conseille de poster la totalité de ton énoncé en indiquant ce que tu as déjà fait.

Posté par
Laaalooo
re : Question physique-chimie 10-04-20 à 14:24

Bonjour merci mais je cherche juste à savoir qu'est ce que c'est que calculé n(e-) d'électrons délivrés avec un exemple pour pouvoir comprendre

Posté par
odbugt1
re : Question physique-chimie 10-04-20 à 14:40

Il existe bien des manières de calculer le nombre d'électrons échangés au cours d'une transformation chimique.
Tout dépend du contexte.
N'ayant pas ce contexte, je ne peux pas t'aider.

Posté par
Laaalooo
re : Question batterie lithium-air 10-04-20 à 18:21

Contexte :
• Les batteries sont un enjeu majeur pour l'industrie automobile. L'avenir même
des voitures électriques en dépend. Seulement, les problématiques d'autonomie auxquelles
elles sont confrontées ne semblent pas se résoudre rapidement. Si de nombreux projets
novateurs sont évoqués, les voitures électriques peinent encore à dépasser les 150 km
d'autonomie loin d'une prise électrique, à quelques exceptions près (Tesla Model S ou X).
Des chercheurs de l'université de Cambridge, en Angleterre, travaillent en effet sur des batteries
appelées lithium-oxygène (ou lithium-air), dont la capacité énergétique serait jusqu'à dix fois
supérieure à ce que propose la technologie la plus répandue actuellement, le lithium-ion.


Documents joins

Données :
— couple d'oxydoréduction : Li+(e/Lio ;
— constante de Faraday : F= 9,65 x 104 C.mol1-1 ;
— masse molaire du lithium : M= 3,00 g.mol-1.

Questions :

La batterie lithium-air
1. S'APPROPRIER Quel type de réaction a lieu à l'anode ?
2. RESTITUER Le réducteur est le lithium Li. Écrire la demi-équation ayant lieu à cette électrode.
3.  Pour simplifier, on considère une batterie comportant m= 1,00 kg de métal lithium. Quelle est la quantité de
lithium n contenue dans cette batterie ?
4.  D'après la demi-équation électronique, calculer la
quantité n(e-) d'électrons délivrée si tout le lithium réagit.
5. RÉALISER En déduire la quantité d'électricité G' fournie.

Mes réponses :
1 : A l'anode donne lieu à une émission d'électrons (oxydation) c'est la borne - de la batterie.
2 : demi-équation : Li ⇒ Li++ e-
3 : Quantité de lithium n contenue dans la batterie :
n = m/M
m = 1.00 kg ⇒ 1000 g
           M = 3.00 g/mol
n = 1000 / 3.00 = 3.3 x 10^2 mol


La question 4 je ne comprends pas

Question 5 application de la formule
Q= n(e-) * F
( mais j'ai pas n(e-))

Question batterie lithium-air

Posté par
odbugt1
re : Question batterie lithium-air 10-04-20 à 18:39

Questions 1 et 2 :
OK

Question 3 :
Attention, la masse molaire du Lithium n'est pas 3g/mol

Question 4 :
La 1/2 équation concernant le Lithium montre que chaque atome de Lithium libère un électron.
Il en résulte que la quantité d'électrons délivrée est la même que celle du Lithium utilisé.

Posté par
Laaalooo
re : Question batterie lithium-air 11-04-20 à 06:29

Question 3 : C'est bien écrit dans l'énoncé M = 3.00g/mol.
Question 4 :
Donc c'est (1e-) comment rédigé la question 4 ?

Posté par
odbugt1
re : Question batterie lithium-air 11-04-20 à 08:06

Question 3 :
Oui, j'ai bien vu que ton énoncé donne 3g/mol pour la masse molaire du Lithium.
Je persiste à dire que cette valeur est fausse.
Tu n'auras aucun mal à te procurer la valeur correcte.

Question 4 :
Non
Crois tu vraiment que si tout le Lithium réagit il ne circule qu'un seul électron ?

Remarque : Qu'est ce que tu as écrit dans les données de l'énoncé en ce qui concerne le couple d'oxydo-rduction ? Je n'ai pas compris ton   "  Li+(e/Lio  "

Posté par
Laaalooo
re : Question batterie lithium-air 11-04-20 à 08:23

Question 3 :
D'accord

Question 4: nan il resterait aucun

Demi équation du lithium : Li → Li (+) +e-.
Le + de Li et en exposant !

Posté par
Laaalooo
re : Question batterie lithium-air 11-04-20 à 08:25

Dans les donnés de l'exso c'est
Le couple oxydoréduction : Li +( aq)/ Li (s)

Posté par
odbugt1
re : Question batterie lithium-air 11-04-20 à 09:19

OK

Question 4 :
Le résultat de la question 3 te donne (en mol) la quantité n(Li) de Lithium utilisée.
La 1/2 équation du Lithium indique qu'il circule autant d'électrons que de Lithium utilisé.
Conclusion : n(e-) = n(Li)

Posté par
Laaalooo
re : Question batterie lithium-air 11-04-20 à 10:56

4)
Il faut que je remplace c'est ça ?
n(0e-) = n(3.00x10^2)

Je suis pas forte en physique-chimie c'est pitoyable

Posté par
odbugt1
re : Question batterie lithium-air 11-04-20 à 11:07

Quel est ton résultat pour la question 3 ?
n(Li) = ......... mol

Posté par
Laaalooo
re : Question batterie lithium-air 11-04-20 à 13:59

n(Li)= 333.33 mol ?

Je vois pas pourquoi ma masse molaire n'est pas correctement , je ne vois pas mon erreur je la doit la mettre peut-être en écrire scientifique ?

Posté par
odbugt1
re : Question batterie lithium-air 11-04-20 à 16:55

Non

Tu n'as pas tenu compte de mon post du 10-04-20 à 18:39 concernant la masse molaire du Lithium.
Il en résulte un résultat faux pour n(Li)

Posté par
Laaalooo
re : Question batterie lithium-air 11-04-20 à 17:38

mince, je ne comprends toujours pas Veillez m'excusé

Posté par
odbugt1
re : Question batterie lithium-air 11-04-20 à 18:07

Citation :

Documents joins

Données :
— couple d'oxydoréduction : Li+(e/Lio ;
— constante de Faraday : F= 9,65 x 104 C.mol1-1 ;
— masse molaire du lithium : M= 3,00 g.mol-1.




Est ce que tu comprends la phrase ci-dessous ?
Ton énoncé comporte une erreur concernant la masse molaire du Lithium, Sa valeur n'est pas M=3,00 g.mol-1

Posté par
Laaalooo
re : Question batterie lithium-air 11-04-20 à 18:50

oui , je ne vois pas l'erreur l'unité est juste , ou peut-être que la valeur serait plutôt 0.03 je veux bien essayé de trouvé mais je vois vraiment pas

Posté par
odbugt1
re : Question batterie lithium-air 11-04-20 à 18:58

Il ne te vient pas à l'idée de rechercher sur n'importe quelle table périodique d'éléments ou sur internet la valeur correcte de la masse molaire du Lithium ?

Posté par
Laaalooo
re : Question batterie lithium-air 12-04-20 à 10:19

Si j'ai pensé à cela mais je savais si j'avais le droit de changé l'annoncé, vous croyez que je dois la changé ?
C'est 6,941= 6.9 sa masse molaire.
Question 3 :
Quantité de lithium n contenue dans la batterie :
n = m/M
m = 1.00 kg ⇒ 1000 g
           M = 6.9 g/mol
n = 1000 / 6.9 = 1.4 x 10^2 mol

Posté par
odbugt1
re : Question batterie lithium-air 12-04-20 à 10:35

Citation :
vous croyez que je dois la changé ?  changer ?

Bien sûr !
On ne peut pas te reprocher d'avoir décelé une erreur d'énoncé.
Bien entendu il faudra, dans la rédaction de cette question justifier ce changement.




C'est une mauvaise idée que celle d'utiliser une valeur arrondie pour faire un calcul.
En revanche le résultat doit être arrondi.

n(Li) = m(Li) / M(Li)
n(Li) = 1000 / 6,941 = 144,07 mol 144 mol

Posté par
Laaalooo
re : Question batterie lithium-air 12-04-20 à 10:57

D'accord merci .

Question 4 :
n(e-) = n(Li)
n(0e-) = n(144)

Posté par
odbugt1
re : Question batterie lithium-air 12-04-20 à 11:27

Citation :

Un minimum d'explications devrait accompagner le très bizarre :
n(0e-) = n(144)



La quantité de Lithium consommée est:
n(Li) = 144 mol

La 1/2 équation : Li = Li+  +  e- montre que n(e-) = n(Li)

La quantité d'électrons délivrée si tout le lithium réagit est donc:
n(e-) = 144 mol

Posté par
Laaalooo
re : Question batterie lithium-air 12-04-20 à 11:45

Ah d'accord merci beaucoup , je comprend s mieux merci de votre aide !
Serait-il possible que vois m'aidez sur une seconde question s'il vous plait  ?

Posté par
odbugt1
re : Question batterie lithium-air 12-04-20 à 11:50

Je suppose que la question 5 de cet exercice ne t'a pas posé de problèmes.
Tant mieux !

Si tu as un autre exercice à proposer, il te faut créer un nouveau topic.

Posté par
Laaalooo
re : Question batterie lithium-air 12-04-20 à 12:08

Se n'est pas un autre exercice mais d'autres questions de cette exercice que nous avions traité ensemble.

6. Calculer la densité énergétique de la batterie de la
voiture Zoé.

7. RÉALISER Quelle est la capacité de cette batterie exprimée
en Ah?

8. RÉALISER Quelle serait la masse d'une batterie lithium-air
pour la même quantité d'énergie embarquée que la batterie
de la voiture Zoé, en considérant la densité énergétique la
plus faible ?

Question 6 :
Densité énergétique de la batterie de la voiture Zoé :
Densité énergétique : E/m

A.N : E = 22 Kwh
         m = 290 kg

Densité énergétique : 22 / 290 = 7.5 x 10 ^-2 Kwh/kg

Question 7 et 8 j'ai pas de formule ..

Posté par
odbugt1
re : Question batterie lithium-air 12-04-20 à 16:00

Question 6 :
OK
22/290 = 7,6.10-2 kWh /kg  
On utilise souvent le Wh par kg donc 76 Wh / kg

Question 7 : Il suffit de convertir le résultat de la question 5 en Ah

Question 8 : Pas de "formule" plus ou moins magique à utiliser. Un simple produit en croix suffit.

Posté par
Laaalooo
re : Question batterie lithium-air 12-04-20 à 19:03

Question 5)
La quantité d'électricité Q fournie.

Q= n(e-) * F
A.N : n(e-) = 144 mol
          F =9,65 x 104 C/mol

Q= n(144) * 9.65 x 104 = 1.38 x 10 ^7 w

Question 6 ) Ok je modifie merci

Question 7) D'accord, logiquement, en divisant la quantité d'électricité par une tension, on obtient une intensité. La formule est I = P/U (en unités, cela donne : ampères = watts/volts) Donc 1.38 x 10 ^7 / 400 = 34500 Ah pas sur que sa soit bon vue qu'on veux en ampère-heure

Question 8 )
1.38 x 10 ^ 7 * 30 (je la divise par combien ? )

Posté par
odbugt1
re : Question batterie lithium-air 12-04-20 à 19:24

Citation :
Question 5)
La quantité d'électricité Q fournie.

Q= n(e-) * F
A.N : n(e-) = 144 mol
          F =9,65 x 104 C/mol

Q= n(144) * 9.65 x 104 = 1.38 x 10 ^7 w

En multipliant des moles ( 144 mol ) par des C/mol  (9,65 . 104 C/mol) crois tu qu'il soit possible d'obtenir des Watts ( qui est une unité de puissance )

Sacrée salade en perspective !


Posté par
Laaalooo
re : Question batterie lithium-air 12-04-20 à 19:29

Une quantité d'électricité est-elle en Coulomb (C) non ?

Posté par
Laaalooo
re : Question batterie lithium-air 12-04-20 à 19:30

Oui je suis bête les mol s'annule donc il reste C.

Posté par
odbugt1
re : Question batterie lithium-air 12-04-20 à 19:45

Citation :
Question 7) D'accord, logiquement, en divisant la quantité d'électricité par une tension, on obtient une intensité. La formule est I = P/U (en unités, cela donne : ampères = watts/volts) Donc 1.38 x 10 ^7 / 400 = 34500 Ah pas sur que sa soit bon vue qu'on veux en ampère-heure

La salade continue .....


Comme déjà indiqué ( voir 12-04-20 à 16:00 ) on te demande seulement ici de convertir  les 1,39.107 C trouvés à la question 5 en Ah !!!

Posté par
Laaalooo
re : Question batterie lithium-air 12-04-20 à 19:59

Capacité de cette batterie exprimée en Ah :

Q(Ah) = Q(C) /3600
          = 13900000 / 3600
          = 3.8 x 10 ^3 Ah.
C'est toujours une salade ?

Posté par
odbugt1
re : Question batterie lithium-air 12-04-20 à 20:32

Tout est rentré dans l'ordre !
  Q = 3860 Ah
                

Posté par
Laaalooo
re : Question batterie lithium-air 13-04-20 à 08:54

Enfin, merci pour la question 8 :
Masse d'une batterie lithium-air :

quantité d'énergie embarquée : 1.39 x 10^7 C
La densité énergétique la plus faible d'après le document c'est 30 Wh/kg
Il me manque une valeur pour faire le produit en croix

Posté par
odbugt1
re : Question batterie lithium-air 13-04-20 à 10:26

Retour de la salade ....
Tu confonds la capacité de la batterie (voir question 7) qui s'exprime en Coulomb (ou en Ah) avec l'énergie embarquée par cette batterie qui s'exprime en Joules (ou en Wh ou en kWh)

Tri de la salade ....
Tu trouveras l'énergie embarquée de la voiture Zoé dans le document 2 de ton énoncé et la densité énergétique de l'accumulateur Li-air dans le document 3

Tu as ainsi toutes les données voulues pour répondre à la question 8
Conseil : Relis attentivement cette question avant de ... t'embarquer dans ton produit en croix.

Posté par
Laaalooo
re : Question batterie lithium-air 13-04-20 à 11:28

D'accord merci

Au fait quel serait l'intérêt concrètement de développer la technologie des batteries lithium-aire ?

Posté par
odbugt1
re : Question batterie lithium-air 13-04-20 à 12:34

Je te laisse faire par toi même les recherches adéquates.
Elles seront plus faciles (Google / Wikipédia / .....) en écrivant "batteries Lithium-air" plutôt que "batteries Lithium-aire"

Posté par
Laaalooo
re : Question batterie lithium-air 13-04-20 à 12:45

D'accord merci bonne journée.



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