pile et potentiel standard

[trinity9]

bonjour, j'ai la pile suivante en milieu basique :

Pt/H2(g)/H2O(l),KOH//KOH/H2O/2/Pt


voici les 2 demi équations qu'on me demandait :

O2 + 4e + 2 H2O = 4 HO-
et H2 + 2 HO- = 2 H2O+ 2e

au total O2 +2 H2= 2 H2O


alors maintenant que j'ai léquation, j'ai un souci. on me donne E0 (H+/H2)=0.00V (à pH=0) , E0(O2/H2O) =1.23 V (à pH=0)
H2 à 1 bar
O2 à 1 bar
KOH à 1 mol/L dans les deux bechers.

et on me demande de calculer le FEM de cette pile

alors j'ai écrit FEM= E0(O2/H2O)( à pH= 14)+0.06/4log(P(O2)/[HO-] - E0(H+/H2)+0.06/2log(1/p(H2)*[HO-]

mais mon probleme c'est de trouver les E0 à PH=14. comment il faut faire ?
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[Coincoin]

Salut,
Je pense qu'il faut que tu écrives tes demi-équations en milileu acide (avec des H+ et non des OH-), ça te permettra d'exprimer tes potentiels en fonctions des E0 à pH=0... Tu trouveras aussi du coup une relation entre les E0 à pH=0 et ceux à pH=14 (qui fait intervenir seulement des Ke).

[trinity9]

en fait il faut que je trouve une relation du style E0(pH=14) = E0(pH=0) - 0.06/nombre d'electrons échangés)*pKe ?

mais après je réecris mon équaton de fonctionnent d ela pile en milieu basique ? (car ds l'énoncé c'est ce qu'on me demande) ? ça ne changera rien qu'au deut je les écrive en milieu acide ?
et après je remplace ce E0(pH=14) dans ma FEM ?

[Coincoin]

Le fait que tu écrives ton équation avec des H+ ou des OH- n'est pas censé changer le potentiel de ta pile (et encore heureux )

Donc par exemple pour la 1ère demi-pile:
O2 + 4e + 2 H2O = 4 HO- te donne E=E0(pH=14)+0.06/4*log(P(O2)/[OH-]^4) (tu avais d'ailleurs fait l'erreur classique d'oublier le coefficient stoechiomètrique)
Mais tu peux aussi écrire:
02+ 4e- + 4 H30+ = 6 H20
Ce qui te donne: E=E0(pH=0)+0.06/4*log(P(02)*[H30+]^4)

Vu qu'on te donne le E0(pH=0), soit tu calcules avec la 2e expression, soit si tu tiens à tout prix à connaître le E0(pH=14) tu dis que (en égalisant les deux expressions).
E0(pH=14)=E0(pH=0)+0.06/4*log([H30+]^4*[OH-]^4)
E0(PH=14)=E0(pH=0)-0.06*pKe


En résumé, il est plus "physique" d'écrire les équations en milieu basique (car à pH=14 il n'y a plus beaucoup de H3O+...), mais tu es obligé d'écrire au moins une fois les équations en milieu acide (enfin, disons plutôt avec des H3O+), pour pouvoir utiliser les E0 donnés...

[trinity9]

merci bcp !!

[trinity9]

rebonjour !
en calculant le potentiel standard de l'autre couple, j'ai un petit doute, et j'aimerais que vous me disiez si mon resultat est correct.

car ma 1/2 équa en milieu acide est H2+2H+ +2 e

d'ou E=E0(pH=0)+0.06/2log(H+)²/P(H2)

et en milieu basique H2+2HO- =2 H2O + 2e
j'ai un doute sur la formule de nernst. car ici n'apparait plus mon axoydant qi était normalement H+. alors j'ai considéré que c'etait H20 l'oxydant et H2 et HO- le réducteur, est ce correct ?
du coup je trouve E= E0(pH=14)+0.06/2 log1/(P(H2)*[HO-]^4

et au total E0(pH=14)= E0(pH=0) -0.06pKe


en fait dans la FEm les 0.06 pke s'annulent et on trouve la milieu valeur que si on av pris les E0 e milieu basique, est ce normal , c'est un cas particulier ou c'est tout le temps comme ça ? les calculs des Eo à pH=14 étaient-ils vraiment utiles ?

[Coincoin]

Salut,
Ca me semble correct...

Pour ce qui est du fait que les pKe se simplifient, je pense que c'est un cas particulier dû au fait qu'il y a autant de OH- ou de H+ que de e-.

[trinity9]

d'accord merci.

bon j'ai encore une petite question !

ma FEM est de 1.23 v et la puissance est de 10 kW.

on me demande la charge débitée en une heure.

je trouve I=10000/1.23=8130 A ça me semble énorme ! c normal ?
et du coup Q=I*3600 =29268000 C c'est nomal aussi ?

par contre on me demande la conssommation en g/h en dihydrogene puis O2 . comment je peux les calculer ?

[Coincoin]

Dans le domaine de l'électrochimie, il ne faut pas s'étonner d'arriver à des intensités énormes, mais c'est vrai que 8 kA ça commence à faire beaucoup...
Pour ce qui est de la consommation, l'intensité te permet de savoir le nombre de moles d'électrons consommé par unité de temps (si mes souvenirs sont bons, une mole d'électron fait 96500 C...), et ensuite avec les coefficents stoechiométriques des demi-équations et les masses molaires tu peux trouver la consommation en O2 et H2 en g/h... Je pense qu'il sera plus simple de juger les ordres de granderus sur ce chiffre.

[trinity9]

pour O2 j'ai trouvé 2425 g et pour H2 303g

ça pourrait parait dans les ordres de grandeur ?

[Coincoin]

Ca me parait honnête comme ordre de grandeur... Ca fait quelques m³ par heure, c'est pas aussi énorme que le laissait craindre l'intensité.

[trinity9]

merci beaucoup !
j'ai juste une derniere question qui ne porte ps sur l'exo .
est ce que c'est juste de dire que le potentiel standard dépend du pH ?

[Coincoin]

Si on veut... il faut voir que pour pouvoir définir le potentiel standard, il te faut une demi-équation donnée, mais il faut aussi les concentrations des espèces autres que l'oxydant et le réducteur (H₃O⁺ ou OH^-), donc on est obligé de préciser à quel pH on travaille. Mais généralement on prend pH=0 ou pH=14, pour que ça se simplifie dans le log...

Coincoin, tout content d'avoir découvert les balises HTML premettant de mettre en exposant ou en indice

[partagas]

Si on veut...

non, on ne veut pas les potentiels standards sont definis dans des conditions bien particulieres: P=1 bar, pH=0, T = quelconque, et par rapport a l'ENH.
Le potentiel standard ne varie jamais, puisque c'est un standard! Par contre, le potentiel reel, lui, depend du pH, et il peut etre calcule, par exemple, grace a l'equation de Nernst.