1.1. La demi-équation pour l’électrode 2 correspond au couple
O2(g)/
H2O(l) :
O2(g)+4 H+(aq)+4 e−→2 H2O(l)
1.2. À l’électrode 1, il y a production d’électrons qui sortent de la pile par le pôle négatif.
À l’électrode 2, il y a consommation d’électrons, donc il s’agit de la borne positive. Les électrons à l’extérieur de la pile circulent du pôle négatif vers le pôle positif.
1.3. À l’électrode 1, il y a une oxydation : il s’agit donc de l’anode. À l’électrode 2, la réaction est une réduction, l’électrode correspondante est donc la cathode.
1.4. En reprenant les demi-équations des deux électrodes et en s’assurant que le nombre d’électrons échangés est identique, cela donne :
2 CH4O(aq)+3 O2(g)→2 CO2(g)+4 H2O(l)
1.5. La masse volumique du méthanol est égale à
ρ=0,80 g·mL
-1.
Ainsi, la masse
m de méthanol disponible est égale à :
m=ρ⋅V
AN :
m=0,80×15,0=12 g
La quantité de matière
n correspondante est égale à :
n=Mm
AN :
n=12=0,38 mol
Or, à l’anode, la demi‑équation est :
CH4O(l)+H2O(l)→CO2(g)+6 H+(aq)+6 e−
La quantité de matière d'électrons ne correspondante est égale à :
ne=6n
AN :
ne=6×0,38=2,3 mol
La charge électrique maximale débitée est alors :
Qmax=ne⋅F
AN :
Qmax=2,3×96 500=2,2×105 C
La valeur proposée est bien vérifiée.
1.6. Pour une pile, la charge électrique maximale
Qmax débitée est liée à la durée d’utilisation
Δt et à l’intensité
I :
Qmax′=I⋅Δt
Δt=IQmax′
Δt=Iη⋅Qmax
AN :
Δt=120,85×2,2×105=1,6×104 s
Δt= 4 h 30 min