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Redox et piles

Posté par
Lore99 12-04-19 à 18:06

Bonjour je beugge sur cet exercice
Si vous pouviez m'aider je vous en serai reconnaissant



La force éléctromotrice de la pile suivante est de 0,276 V à 25 C

Mn(s) l  Mn3+ (aq)1mol/L  ll    H+(aq)
1mol/L  H2(g) 1bar l  Pt(s)

a / Déterminer Potentiel Mn3+ / Mn
b/ Que vaut force de la pile si pression H2 = 0,5 bar

c/ Immagineons que l'on à la pile  suivante maintenant
Ag(s) l AgI(s)     ll     Ag+(aq) = 0.5 mol/L  l Ag(s)
que vaut la force de la pile suivant à 25degré?



a/ Mn(s) = > Mn 3+ (aq) + 3e-    Oxydation il s'agit de l'anode
2 H+ (aq) +  2e-  = > H2 (g)  cathode
De plus ceci s'agit d'une éléctrode avec un potentiel standard nul

sachant que Q = 0  ( Puisque [Mn3+ ] = [ H+]

E Mn/Mn3+  = E standard Mn/ Mn3+

Estandard H+/ H2  = 0

Epile =   E H+  - E Mn 3+  
E mn3+  = - Epile

Question b/

E standard Mn/ Mn3+  = -0.276

E Mn/Mn3+  = E standard - RT/nF ln (Q)
E H+/ H2 =  0 - RT/NF ln (Q)
et la j'ai le soucis ... comment trouver [ H2] ?

Puis j'aurai fait Epile = E H+/ H2  - E Mn/Mn 3+


Question c/

Ag+ + e- => Ag(s)    => Réduction cathode

I - (aq)  (=>   =>  I (s)  Anode Oxydation  (réaction correcte?


E pile =  E Ag+ / Ag (s) - E I-/ I(s)


E ag+ /ag(s) =  E standard ag+  - RT/NF ln (Q)  

Q =  1/ [AG+]

E  I-/ I(S) = E standard I2 - RT/NF ln(Q)

Q  =   1 / [ I-]

Comme vous pouvez immaginer je tombe pas sur le bon résultat

Pourriez vous m'aider? Merci beaucoup

Posté par
vanoisere : Redox et piles 12-04-19 à 18:22

Bonsoir
Bizarre ta façon de présenter les choses... La fém d'une pile est tout simplement la différence des potentiels de Nernst des deux demies piles. La notion de quotient de réaction est superflue ici.
Pour 1a : les deux demies piles sont dans les conditions standard et le potentiel standard de la demie pile à hydrogène vaut 0V.
Pour 2a : la relation de Nernst ne fait pas intervenir les concentrations pour les gaz mais les pressions mesurées en bars.
Je te laisse réfléchir et rectifier.

Posté par
Lore99re : Redox et piles 12-04-19 à 18:27

Bonsoir,
Merci pour votre réponse
Pour la question 2 j'ai mal recopié l'énoncé

Que vaut la force de la pile si la pression de H2= 0.5 barr et si le pH =1 et Mn3+ = 0.4 mol?

pH = -log [ H+ ]  = >  [H+] =0.1

Posté par
vanoisere : Redox et piles 12-04-19 à 19:06

Peux-tu écrire les expressions des deux potentiels de Nernst puis en calculer les valeurs numériques  ?

Posté par
Lore99re : Redox et piles 14-04-19 à 12:15

Ah oui merci j'ai trouvé parfait

Par contre pour la question 3 je bloque toujours sur quoi faire
Pourriez vous m'aider?

Posté par
vanoisere : Redox et piles 14-04-19 à 15:47

Pour la question c) chaque demie pile correspond au même couple oxydant/réducteur Ag+/Ag ; le potentiel est donc donné par la même formule valide à 25°C :

E=E_{Ag^{+}/Ag}^{o}+0,059.\log\left[Ag^{+}\right]

si la concentration est mesurée en mol/L. Pour la demie pile de droite, l'application est directe ; pour la demie pile de gauche, il faut écrire en plus que la concentration en ions argent est imposée par l'équilibre de précipitation :

AgI_{(s)}=Ag^{+}+I^{-}\quad avec\quad\left[Ag^{+}\right].\left[I^{-}\right]=Ks

L'énoncé doit fournir la valeur du produit de solubilité Ks ainsi qu'un renseignement permettant d'obtenir la concentration en ions iodure. Je te laisse terminer.

Posté par
Lore99re : Redox et piles 09-05-19 à 20:16

Bonsoir,
En revenant sur l'exercice je me suis rendu compte que j'ai commis une faute a la question b et que donc cela était faux:
Mon raisonnement était le suivant:
Epile = Epile standard - RT /NF ln (Q)

Avec équation 2H+(aq) + 3Mn(S) => 2Mn3+ (aq) + 3H2 (g)

Q =  [ Mn 3+ ]^2 [ H2] ^3     /   [H+] ^2

Je trouve que [H2] = PV / RT  = 0.02 mol


en remplacant les valeurs avec les données numeriques mon résultat est faux...
Help 0

Posté par
vanoisere : Redox et piles 09-05-19 à 22:03

Tu n'as pas bien lu mon message du 12-04-19 à 18:22 : la relation de Nernst ne fait pas intervenir les concentrations pour les gaz mais les pressions mesurées en bars.
Question 1b) : le potentiel de la demie pile correspondant au couple Mn3+/Mn est le potentiel standard.
Le potentiel de la demie pile à hydrogène est donnée par la formule de Nernst :

E_{H^{+}/H2}=E_{H^{+}/H2}^{o}+0,03.\log\left(\frac{\left[H^{+}\right]^{2}}{P_{H2}}\right)=E_{H^{+}/H2}^{o}-0,06.pH-0,03.\log\left(P_{H2}\right)

sous réserve que la pression du dihydrogène soit mesurée en bars. En obtient donc la fém de la pile comme la différence des potentiels des deux demies piles :

E=E_{Mn^{3+}/Mn}-E_{H^{+}/H2}

Je te laisse terminer.

Posté par
Lore99re : Redox et piles 11-05-19 à 22:42

Bonsoir,

Merci pour le message mais je ne comprends pas cette expression comme ca se fait que le Q   =  [H+ ] / PH2         ??

Fin on peut mélange des pressions et des constantes ?? je suis vraiment confus par cette forme du Q...

Posté par
vanoisere : Redox et piles 11-05-19 à 23:18

Il te faut bien revoir ton cours. Pour une réaction quelconque d'équation bilan :

\\ \alpha A+\beta B=\gamma C+\delta D

le quotient de réaction est, de façon la plus générale, fait intervenir les activités « a » des espèces chimiques A, B, C et D :

\\ Q=\dfrac{a_{C}^{\gamma}\cdot a_{D}^{\delta}}{a_{A}^{\alpha}\cdot a_{B}^{\beta}}

Les activités sont des grandeurs sans dimensions dont les expressions dépendent de la nature des produits et des réactifs.

1° : si un constituant est un corps pur seul dans sa phase (solide, liquide non miscible...) son activité vaut 1. C'est pour cela que les solides n'interviennent pas directement dans l'expression de Q.

2° : si une solution est diluée :
- l'activité du solvant vaut aussi 1. C'est pour cela que l'eau, n'intervient pas le plus souvent dans l'expression de Q.
- l'activité d'un soluté vaut : a=\frac{concentration}{c^{o}} avec Co=1mol/L. Pour simplifier, si la concentration est exprimée en mol/L, on prend la liberté de ne pas écrire Co dans l'expression mais sans perdre de vue que le quotient de réaction est toujours une grandeur sans unité (de dimension 1 comme on dit encore).

3° : si un constituant est un gaz assimilable à un gaz parfait, son activité vaut : a=\frac{P}{P^{o}} avec P°=1bar. Un peu comme pour les concentrations dans le cas précédents, on peut pour allélger l'écriture, ne pas écrire P° dans l'expression à condition de mesurer nécessairement la pression en bar.

Exemple de ta réaction d'équation bilan :

6H_{(aq)}^{+}+2Mn_{(s)}=2Mn_{(aq)}^{3+}+3H_{2(g)}

le quotient de réaction a pour expression :

Q=\dfrac{a_{Mn^{3+}}^{2}\cdot a_{H2}^{3}}{a_{H+}^{6}\cdot a_{Mn}^{2}}=\frac{\left[Mn^{3+}\right]^{2}\cdot P_{H2}^{3}}{\left[H^{+}\right]^{6}}

De même, la formule de Nernst fait, en toute rigueur, intervenir les activités. Pour la demie pile à hydrogène :

E_{H^{+}/H2}=E_{H^{+}/H2}^{o}+0,03.\log\left(\frac{a_{H+}^{2}}{a_{H2}}\right)=E_{H^{+}/H2}^{o}+0,03.\log\left(\frac{\left[H^{+}\right]^{2}}{P_{H2}}\right)=E_{H^{+}/H2}^{o}-0,06.pH-0,03.\log\left(P_{H2}\right)


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