Piles et accumulateurs
Posté : sam. 2 nov. 2013 19:03
Bonjour j'aurai besoin de votre aide, j'ai un dm de chimie à rende pour lundi et je suis vraiment bloquée sur les questions, si vous pourriez m'aider svp?
Le format exige est AAA (quatre piles en série) pour une calculatrice de lycée. Il dispose d'accumulateurs de type NiMH de capacité 700mAh, ainsi que des piles non rechargeable alcalines de capacité 900mAh. Le format AAA aussi appelé RCO3 (ou LRO3 pour les piles non rechargeables) désigne un cylindre de 10,5mm de diamètre et 44,5mm de longueur, de masse variable. La f.é.m d'un tel accumulateur est voisine de 1,2V (de 1,5V pour une pile on rechargeable). Une pile NiMH est une pile "nickel-hydrure métallique", contenant l'élément nickel sous forme d'oxyhydroxyde et un alliage métallique complexe, par exemple LaNi5, CaCu5, Mg13Sc7...Cet alliage est qualifié d'hydrurable pour sa capacité à absorber de l'hydrogène. L'électrolyte échangeur d'ion est souvent de la potasse dans un gel aqueux, contenant des ions K+ et des ions HO-.
Une pile alcaline est pile contenant du zinc métallique (souvent constituant la carcasse) et du dioxyde de manganèse MnO2 en contact avec une électrode de graphite. L'électrolyte échangeur d'ion est également de la potasse dans un gel aqueux.
La capacité d'une pile est la charge électrique totale qu'elle peut débité lors d'une décharge totale. Elle est exprimée en milliampère-heure (mAh ou mA.h sachant que 1A.h=3600C. La charge élémentaire est e=1,602x10^-19C, la constante d'Avogadro NA=6,022x10^23 mol-1. La charge électrique mise en jeu lorsqu'un courant d'intensité I circule pendant une durée t est Q=Ixt.
1)On notera M le métal hydrurable utilisé dans l'accumulateur NiMH (on supposera qu'il s'agit de LaNi5). L'hydrure métallique sera donc note MH. L'accumulateur contient de l'oxyhydroxyde de NiO2H en couple avec l'hydroxyde de nickel Ni(OH)2.
A) déterminer les demi-équations des réactions aux électrodes et préciser leur polarité.
B) Déterminer la quantité de matière d'électrons devant circuler dans le circuit lors d'une décharge totale.
C) en déduire les masses minimales de réactifs à introduire pour garantir un telle capacité.
D) la calculatrice de Népomucène nécessité en moyenne une puissance des 0,7W, c'est à dire un courant d'intensité moyenne 80mA. Pendant combien de temps peut-elle fonctionner avec les accumulateurs ?
2) la pile alcaline fonctionne avec les couples MnO2/MnO(OH) et ZnO/Zn.
Répondre aux mêmes questions.
3) Népomucène cherche à faire mieux que les piles commerciales. Dans un TP il étudie une pile cuivre-zinc (pile Daniell), où il employait 50mL de solution de sulfate de cuivre et de sulfate de zinc à 0,10 mol.L-1, ainsi que des lames de cuivre et zinc de 10g chacune. Déterminer la capacité de la pile ainsi étudiée.
1) A) NiO2H+H2O+e-=Ni(OH)2+OH- (borne +)
MH+OH-= M+H2O+e- (borne -)
B) je ne vois pas comment trouver une quantité de matière sans masse? Après il y a la relation n=N/NA mais je ne sais pas quoi mettre pour N?
C) sans quantité de maître comment trouver les masses ?
D) I=80mA
Q=700mAh=0,7A.h=2520C donc t=Q/I=31500s ?
2) A) MnO2+H+ +e-=MnO(OH) (x2) (borne +)
Zn+2MnO2+H2O=2MnO(OH)+ZnO (x1) (borne -)
B) je le pose la même question ?
C) pareille?
D) Q=900mAh=0,9A.h=3240C donc t=Q/I=40500s?
3) Cu2+ +2e- = Cu (borne +)
Zn=Zn2+ +2e- (borne -)
Après je ne vois pas ..?
Merci d'avance !!
Le format exige est AAA (quatre piles en série) pour une calculatrice de lycée. Il dispose d'accumulateurs de type NiMH de capacité 700mAh, ainsi que des piles non rechargeable alcalines de capacité 900mAh. Le format AAA aussi appelé RCO3 (ou LRO3 pour les piles non rechargeables) désigne un cylindre de 10,5mm de diamètre et 44,5mm de longueur, de masse variable. La f.é.m d'un tel accumulateur est voisine de 1,2V (de 1,5V pour une pile on rechargeable). Une pile NiMH est une pile "nickel-hydrure métallique", contenant l'élément nickel sous forme d'oxyhydroxyde et un alliage métallique complexe, par exemple LaNi5, CaCu5, Mg13Sc7...Cet alliage est qualifié d'hydrurable pour sa capacité à absorber de l'hydrogène. L'électrolyte échangeur d'ion est souvent de la potasse dans un gel aqueux, contenant des ions K+ et des ions HO-.
Une pile alcaline est pile contenant du zinc métallique (souvent constituant la carcasse) et du dioxyde de manganèse MnO2 en contact avec une électrode de graphite. L'électrolyte échangeur d'ion est également de la potasse dans un gel aqueux.
La capacité d'une pile est la charge électrique totale qu'elle peut débité lors d'une décharge totale. Elle est exprimée en milliampère-heure (mAh ou mA.h sachant que 1A.h=3600C. La charge élémentaire est e=1,602x10^-19C, la constante d'Avogadro NA=6,022x10^23 mol-1. La charge électrique mise en jeu lorsqu'un courant d'intensité I circule pendant une durée t est Q=Ixt.
1)On notera M le métal hydrurable utilisé dans l'accumulateur NiMH (on supposera qu'il s'agit de LaNi5). L'hydrure métallique sera donc note MH. L'accumulateur contient de l'oxyhydroxyde de NiO2H en couple avec l'hydroxyde de nickel Ni(OH)2.
A) déterminer les demi-équations des réactions aux électrodes et préciser leur polarité.
B) Déterminer la quantité de matière d'électrons devant circuler dans le circuit lors d'une décharge totale.
C) en déduire les masses minimales de réactifs à introduire pour garantir un telle capacité.
D) la calculatrice de Népomucène nécessité en moyenne une puissance des 0,7W, c'est à dire un courant d'intensité moyenne 80mA. Pendant combien de temps peut-elle fonctionner avec les accumulateurs ?
2) la pile alcaline fonctionne avec les couples MnO2/MnO(OH) et ZnO/Zn.
Répondre aux mêmes questions.
3) Népomucène cherche à faire mieux que les piles commerciales. Dans un TP il étudie une pile cuivre-zinc (pile Daniell), où il employait 50mL de solution de sulfate de cuivre et de sulfate de zinc à 0,10 mol.L-1, ainsi que des lames de cuivre et zinc de 10g chacune. Déterminer la capacité de la pile ainsi étudiée.
1) A) NiO2H+H2O+e-=Ni(OH)2+OH- (borne +)
MH+OH-= M+H2O+e- (borne -)
B) je ne vois pas comment trouver une quantité de matière sans masse? Après il y a la relation n=N/NA mais je ne sais pas quoi mettre pour N?
C) sans quantité de maître comment trouver les masses ?
D) I=80mA
Q=700mAh=0,7A.h=2520C donc t=Q/I=31500s ?
2) A) MnO2+H+ +e-=MnO(OH) (x2) (borne +)
Zn+2MnO2+H2O=2MnO(OH)+ZnO (x1) (borne -)
B) je le pose la même question ?
C) pareille?
D) Q=900mAh=0,9A.h=3240C donc t=Q/I=40500s?
3) Cu2+ +2e- = Cu (borne +)
Zn=Zn2+ +2e- (borne -)
Après je ne vois pas ..?
Merci d'avance !!