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La Toyota® Mirai est la première Berline à pile à combustible lancée au Japon fin 2014.

Doc. 1 Présentation du véhicule
Doté d'un réservoir de 121 L qui se remplit d'hydrogène en 5 minutes environ, le véhicule parcourt près de 500 km et ne rejette que de la vapeur d'eau. On estime à 2,5 kg la masse de dihydrogène nécessaire pour parcourir 250 km.

Doc. 2 Principe d'une pile
Une pile permet de convertir une énergie chimique en énergie électrique. Elle est constituée de deux électrodes à la surface desquelles ont lieu des transformations d'oxydoréduction.

Doc. 3 Schéma de la pile
La pile à combustible est alimentée en ­dihy­drogène et en dioxygène en continu. Cette pile fonctionne grâce à une transfor­mation d'oxydo­réduction qui se révèle totale.

Données :
Couples oxydant/réducteur :
H+(aq) / H2(g) et O2(g) / H2O(ℓ)
Consommation urbaine en H2 : 0,69 kg tous les 100 km
M(H) = 1,0 g · mol-1
Volume molaire occupé par H2 dans le réservoir : Vm = 0,070 L · mol-1

1.Justifier que ce véhicule est respectueux de l'environnement.
2.Écrire l'équation de la réaction quand la voiture est en fonctionnement.
3.Préciser le caractère oxydant et réducteur des réactifs.
4.Compléter le schéma de la pile en indiquant le sens des électrons dans les fils métalliques.

5. Déterminer la masse d'eau rejetée dans l'atmosphère ­pendant un trajet qui nécessite le plein complet du véhicule.
6. Vérifier la valeur du volume du réservoir de stockage du dihydrogène.

Quelqu’un peut il m’aider svp

Sagot :

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Réponse :

Explications :

■ réservoir de diHydrogène comprimé = 121 Litres

■ débit de remplissage = 24 Litres/minute

■ autonomie en ville = 500 km avec 3,5 kg de diHydrogène

   ( 350 km sur route seulement ! ☺ )

■ le diHydrogène :

   2 grammes occupent 24 Litres ( non comprimé ; à 20°Celsius )  ♥

   donc 3,5 kg occupent 42ooo Litres !

■ application de la formule PV = 42ooo :

   P x 120 Litres = 1 bar x 42ooo Litres

   donc Pression = 350 bars !!

   --> Volume molaire de H2 dans le réservoir = 120 L/1750 moles

                                                ≈ 0,0686 L/mole

■ conso urbaine = 0,7 kg pour 100 km :

   soit 350 moles ou 24 Litres de H2 LIQUIDE pour 100 km en ville !

■ 1°) le pot d' échappement de cette Toyota rejette seulement de l' eau

   ( pas de CO2 )

■ 2°) réaction d' oxydation :

       2 H2 + O2         --> 2 H2O

   4 gram + 32 gram --> 36 grammes

   multiplions par 875 ; et transformons en kg :

    3,5 kg + 28 kg     --> 31,5 kg

■ 3°) l' Hydrogène est le réducteur ; l' Oxygène est l' oxydant

■ 4°) les électrons vont du pôle - au pôle +

■ 5°) 31,5 kg d' eau rejetée !

■ 6°) Vréservoir = 0,0686 L/mole x 1750 moles = 120,05 Litres ! ☺

   

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