Je pense qu'avec le schéma du document 2, on peut exploiter la réaction a la cathode car il y a des ions H+ comme réactifs, la quantité d'ions H+ doit donc être plus faible qu'à l'anode et qu'au coeur de l'électrolyte.
Comme le pH=-log[H3O+] cela signifie que le pH est plus grand avec une quantité plus faible de H3O+. Je suppose ainsi que le pH est le plus grand près de la cathode.
Pile à combustible
Modérateur : moderateur
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Georges
Re: Pile à combustible
Georges,
La relation de définition du pH est bien \(pH=-log\left[ { H }_{ 3 }{ O }^{ + } \right]\).
D'où l'on déduit la relation suivante : \(\left[ { H }_{ 3 }{ O }^{ + } \right] ={ 10 }^{ -pH }\)
Dans ces deux relations \(\left[ { H }_{ 3 }{ O }^{ + } \right]\) est en mol/L et le pH sans unité.
Ce qui justifie parfaitement votre affirmation.
De même les ions \({ H }^{ + }\) qui migrent de l'électrolyte vers la cathode sont compensés par ceux qui passent de l'anode vers cet électrolyte.
Et c'est pour cette raison que l'hypothèse suivante :
Effectivement.Comme le pH=-log[H3O+] cela signifie que le pH est plus grand avec une quantité plus faible de H3O+.
La relation de définition du pH est bien \(pH=-log\left[ { H }_{ 3 }{ O }^{ + } \right]\).
D'où l'on déduit la relation suivante : \(\left[ { H }_{ 3 }{ O }^{ + } \right] ={ 10 }^{ -pH }\)
Dans ces deux relations \(\left[ { H }_{ 3 }{ O }^{ + } \right]\) est en mol/L et le pH sans unité.
Ce qui justifie parfaitement votre affirmation.
ATTENTION lorsque la pile est en fonctionnement, la concentration en ions \({ H }^{ + }\) ne varie pas : l'électrolyte apporte les ions \({ H }^{ + }\) consommés par la réduction du dioxygène. Donc, si la concentration en ions \({ H }^{ + }\) est plus faible, ce n'est pas parce qu'ils font parti des réactifs de cette réduction.Je pense qu'avec le schéma du document 2, on peut exploiter la réaction a la cathode car il y a des ions H+ comme réactifs, la quantité d'ions H+ doit donc être plus faible qu'à l'anode et qu'au coeur de l'électrolyte.
De même les ions \({ H }^{ + }\) qui migrent de l'électrolyte vers la cathode sont compensés par ceux qui passent de l'anode vers cet électrolyte.
Et c'est pour cette raison que l'hypothèse suivante :
Ne peut être justifiée comme vous le faite.Je suppose ainsi que le pH est le plus grand près de la cathode.
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Georges
Re: Pile à combustible
En fonctionnement, la concentration en ions H+ ne varie pas mais comment expliquer une différence de pH à différentes parties de l'électrolyte?
Re: Pile à combustible
Georges,
Je suppose qu'il s'agit des conditions expérimentales pour avoir le meilleur rendement.
Par exemple, et juste pour information, sachez que l'électrolyte est solide pour des températures inférieures à 40 °C et qu'il est porté à des températures voisines de 200 °C dans c type de pile pour assurer le meilleur fonctionnement possible de ce type de pile.
En ce qui concerne le pH … je n'ai aucune précision sur ce les valeurs de pH dans les différents compartiments.
Je suppose qu'il s'agit des conditions expérimentales pour avoir le meilleur rendement.
Par exemple, et juste pour information, sachez que l'électrolyte est solide pour des températures inférieures à 40 °C et qu'il est porté à des températures voisines de 200 °C dans c type de pile pour assurer le meilleur fonctionnement possible de ce type de pile.
En ce qui concerne le pH … je n'ai aucune précision sur ce les valeurs de pH dans les différents compartiments.
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Georges
Re: Pile à combustible
Peut être que le pH diffèrent à cause de la quantité d'eau mais je doute de cette idée ( la concentration d'H2O ne varie peut être ). Je ne comprends pas l'utilité du document 3 ( la courbe de titrage avec la pile et l'electrolyte) car il n'y a pas de réactions acido-basiques de l'acide phosphorisue de la pile, non?
Re: Pile à combustible
Georges,
Le doc 2 montre que c'est un polyacide faible (triacide), donc que les réactions avec l'eau sont réversibles. Que l'acide phosphorique peut libérer 3 ions \({ H }^{ + }\).
Il nous indique que les couples acido-basiques associés sont, selon le pH de la solution : \({ H }_{ 3 }{ PO }_{ 4 }\quad /\quad { { H }_{ 2 }PO }_{ 4 }^{ - }\) ; \({ { H }_{ 2 }PO }_{ 4 }^{ - }\quad /\quad H{ PO }_{ 4 }^{ 2- }\) ; \(H{ PO }_{ 4 }^{ 2- }\quad /\quad { PO }_{ 4 }^{ 3- }\).
Reprenons ce qui vous est demandé :
Dans ce compartiment il y a apport d'ions \({ H }^{ + }\) du coté de l'anode l'équilibre de la réaction acido-basique avec l'eau se déplace vers la formation de \({ H }_{ 3 }{ PO }_{ 4 }\) il est donc possible que le pH de l'électrolyte soit plus faible de ce côte que du côté de la cathode.
Ce document vous permet de décrire un protocole expérimental permettant de vérifier que le pH des 3 compartiments est différents.Je ne comprends pas l'utilité du document 3
Effectivement aucune réaction acido-basique dans une pile.( la courbe de titrage avec la pile et l'electrolyte) car il n'y a pas de réactions acido-basiques de l'acide phosphorisue de la pile, non?
Le doc 2 montre que c'est un polyacide faible (triacide), donc que les réactions avec l'eau sont réversibles. Que l'acide phosphorique peut libérer 3 ions \({ H }^{ + }\).
Il nous indique que les couples acido-basiques associés sont, selon le pH de la solution : \({ H }_{ 3 }{ PO }_{ 4 }\quad /\quad { { H }_{ 2 }PO }_{ 4 }^{ - }\) ; \({ { H }_{ 2 }PO }_{ 4 }^{ - }\quad /\quad H{ PO }_{ 4 }^{ 2- }\) ; \(H{ PO }_{ 4 }^{ 2- }\quad /\quad { PO }_{ 4 }^{ 3- }\).
Reprenons ce qui vous est demandé :
En plus de la description du fonctionnement, on ne vous suggère que d'expliquer que le pH à l'intérieur du compartiment "électrolyte" est différent côté cathode et côté anode.C'est ma faute. j'aurai du recopier la consigne : Rédiger un texte de synthèse expliquant comment du courant peut circuler le moteur (document 2). Cette explication fera apparaître que lors de son fonctionnement, le pH de l'électrolyte n'est pas le même près de l'anode, au coeur de l'électrolyte et près de la cathode. Décrire les protocoles d'une série d'expériences qui permettent de le montrer.
Dans ce compartiment il y a apport d'ions \({ H }^{ + }\) du coté de l'anode l'équilibre de la réaction acido-basique avec l'eau se déplace vers la formation de \({ H }_{ 3 }{ PO }_{ 4 }\) il est donc possible que le pH de l'électrolyte soit plus faible de ce côte que du côté de la cathode.
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Georges
Re: Pile à combustible
. Je ne comprends pas bien cette phrase.l'équilibre de la réaction acido-basique avec l'eau se déplace vers la formation de H3PO4H3PO4
Pour les expériences, dois-je prélever de l'acide phosphorique à l'anode et à la cathode ( des volumes différents que je calculerais grâce aux équivalence du document 3) afin de réaliser le titrage du document 3 avec des indicateurs colorés ( dont la zone de virage comprend le pH équivalent) ? Je pense que vers l'anode j'aurai le saut 1 et vers la cathode le saut 2.
Re: Pile à combustible
Comme nous ne savons pas comment est constitué la pile, vous n'êtes pas tenu de "rentrer dans les détails", commentez-vous de dire ce qu'il faudrait faire.Pour les expériences, dois-je prélever de l'acide phosphorique à l'anode et à la cathode ( des volumes différents que je calculerais grâce aux équivalence du document 3) afin de réaliser le titrage du document 3 avec des indicateurs colorés ( dont la zone de virage comprend le pH équivalent) ? Je pense que vers l'anode j'aurai le saut 1 et vers la cathode le saut 2.
Au sujet de la phrase que vous encombrerez pas, cous avez vu en cours la notion d'équilibre chimique dans le cas de réaction acido-basique.
La réaction avec l'eau d'un acide ou d'une base faible est réversible par ex écrivons l'équation de la réaction faisant intervenir le premier coupe acido-basique de l'acide phosphorique.
\({ { H }_{ 3 }{ PO }_{ 4 } }_{ (aq) }\quad +\quad { { H }_{ 2 }O }_{ (\ell ) }\quad \rightleftharpoons \quad { { { H }_{ 2 }PO }_{ 4 }^{ - } }_{ (aq) }\quad +\quad { { H }_{ 3 }{ O }^{ + } }_{ (aq) }\)
À cette équation est associée la constante d'acidité \({ K }_{ A }=\frac { { \left[ { { H }_{ 2 }PO }_{ 4 }^{ - } \right] }_{ éq }\times { \left[ { H }_{ 3 }{ O }^{ + } \right] }_{ éq } }{ { \left[ { H }_{ 3 }{ PO }_{ 4 } \right] }_{ éq } }\)
Les concentrations des différentes espèces chimiques doivent toujours vérifier cette constante. Si une espèce chimique voit sa concentration augmenter les autres voient leurs concentrations modifiées pour que le rapport précédent garde la même valeur.
Donc si \(\left[ { H }_{ 3 }{ O }^{ + } \right]\) augmente par apport d'ions \({ H }^{ + }\), il est nécessaire que l'équilibre se déplace de façon à ce que la concentration \(\left[ { H }_{ 3 }{ PO }_{ 4 } \right]\) augmente aussi afin que le rapport reste constant.
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Georges
Re: Pile à combustible
Est-ce que cela signifie qu'il y a de la pile dans l'électrolyte ?
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Georges
Re: Pile à combustible
Mais est-ce que cela signifie qu'il y'a de l'eau dans l'électrolyte? Et je pensais qu'il n'y avait aucune réaction oxydo-basique.
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Georges
Re: Pile à combustible
de l'eau*
Re: Pile à combustible
Georges,
L'électrolyte est une solution aqueuse d'acide phosphorique. Les équilibres acido-basique résultant de la mise en solution de l'acide phosphorique ne jouent aucun rôle essentiel dans le fonctionnement de la pile. Le fonctionnement de la pile résulte des réactions d'oxydation à l'anode et de réduction à la cathode.
Mais, on vous suggère qu'il y a un différence de pH dans l'électrolyte entre le côte anode et le côté cathode, c'est donc effectivement des réactions acido-basique qui sont la cause du pH. Il est donc nécessaire de faire intervenir ce type de réaction pour justifier les différences de PH suggérée dans l'énoncé.
L'électrolyte est une solution aqueuse d'acide phosphorique. Les équilibres acido-basique résultant de la mise en solution de l'acide phosphorique ne jouent aucun rôle essentiel dans le fonctionnement de la pile. Le fonctionnement de la pile résulte des réactions d'oxydation à l'anode et de réduction à la cathode.
Mais, on vous suggère qu'il y a un différence de pH dans l'électrolyte entre le côte anode et le côté cathode, c'est donc effectivement des réactions acido-basique qui sont la cause du pH. Il est donc nécessaire de faire intervenir ce type de réaction pour justifier les différences de PH suggérée dans l'énoncé.
Re: Pile à combustible
Euh …
?????????de l'eau*
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Georges
Re: Pile à combustible
"de l'eau* " c'était à cause d'un décalage des messages. D'accord je comprends mieux maintenant. Merci de votre aide et de votre temps. Bonne année 2016!
Re: Pile à combustible
Georges bonne année à vous aussi