Exercices de chimie des solides
213
Exercice 13.3. Piles à base d’oxydes,
AgI ou chalcogénures
Vérifier l’expression de la fem des piles suivantes :
a) Pt 1 | Fe, FeO|ThO 2 , La 2 O 3 (ES)|Co, WO 2 , Co 3 W|Pt 2
E = −1/4F[∆G
◦ (Co 3 W) + 2∆G
◦ (FeO) − ∆G
◦ (WO 2 )
b) Pt 1 |Ag|AgI (ES)|Ag 2 Se|Se en solution (liq),C| Pt 2
E = – 1/2F [∆G
◦ (Ag 2 Se) – RT Ln a Se ]
c) Pt 1 |Ag 2 S, H 2 /H 2 S(gaz)|AgI (ES)|AgSbS 2 , Sb 2 S 3 , H 2 /H 2 S(gaz)|Pt 2
E = −1/F[∆G
◦ (AgSbS 2 )]
On remarquera que 1/2Ag 2 S + 1/2Sb 2 S 3 = AgSbS 2
d) Pt 1 |Ag|AgI (ES)|Ag 2 Te|Pt 2 E = – (RT/F) Ln a Ag (2)
e) Pt 1 | Ga (liq), Ga 2 O 3 |ZrO 2 -CaO (ES)|Ni-Ga, Ga 2 O 3 |Pt 2
E = −(RT/3F) Ln a Ga (Ni-Ga)
f) Pt 1 | Fe, FeO|ZrO 2 -CaO (ES)|Fe-Ni, (Fe-Ni)O|Pt 2
E =
RT
4F
Ln
P O2 (Fe − Ni/(Fe, Ni)O
P O2 (Fe/FeO)
a) Considérons la pile :
Pt 1 |Fe, FeO|ThO 2 , La 2 O 3 (ES)|Co, WO 2 , Co 3 W|Pt 2
C’est une pile à O
2− puisque l’électrolyte solide est constitué de thorine partiellement substituée à l’oxyde de lanthane trivalent, conduisant à la formation
de lacunes anioniques. La force électromotrice de cette pile a pour expression
(Chimie des solides, p. 493) :
E =
RT
4F
Ln
P O2 (2)
P O2 (1)
Il faut donc faire apparaître l’oxygène gazeux dans chaque réaction d’électrode, soit :
Électrode 1 Fe + 1/2 O 2 = FeO
Électrode 2 Co 3 W + O 2 = 3 Co + WO 2
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Exercice 13.3. Piles à base d’oxydes,
AgI ou chalcogénures
Vérifier l’expression de la fem des piles suivantes :
a) Pt 1 | Fe, FeO|ThO 2 , La 2 O 3 (ES)|Co, WO 2 , Co 3 W|Pt 2
E = −1/4F[∆G
◦ (Co 3 W) + 2∆G
◦ (FeO) − ∆G
◦ (WO 2 )
b) Pt 1 |Ag|AgI (ES)|Ag 2 Se|Se en solution (liq),C| Pt 2
E = – 1/2F [∆G
◦ (Ag 2 Se) – RT Ln a Se ]
c) Pt 1 |Ag 2 S, H 2 /H 2 S(gaz)|AgI (ES)|AgSbS 2 , Sb 2 S 3 , H 2 /H 2 S(gaz)|Pt 2
E = −1/F[∆G
◦ (AgSbS 2 )]
On remarquera que 1/2Ag 2 S + 1/2Sb 2 S 3 = AgSbS 2
d) Pt 1 |Ag|AgI (ES)|Ag 2 Te|Pt 2 E = – (RT/F) Ln a Ag (2)
e) Pt 1 | Ga (liq), Ga 2 O 3 |ZrO 2 -CaO (ES)|Ni-Ga, Ga 2 O 3 |Pt 2
E = −(RT/3F) Ln a Ga (Ni-Ga)
f) Pt 1 | Fe, FeO|ZrO 2 -CaO (ES)|Fe-Ni, (Fe-Ni)O|Pt 2
E =
RT
4F
Ln
P O2 (Fe − Ni/(Fe, Ni)O
P O2 (Fe/FeO)
a) Considérons la pile :
Pt 1 |Fe, FeO|ThO 2 , La 2 O 3 (ES)|Co, WO 2 , Co 3 W|Pt 2
C’est une pile à O
2− puisque l’électrolyte solide est constitué de thorine partiellement substituée à l’oxyde de lanthane trivalent, conduisant à la formation
de lacunes anioniques. La force électromotrice de cette pile a pour expression
(Chimie des solides, p. 493) :
E =
RT
4F
Ln
P O2 (2)
P O2 (1)
Il faut donc faire apparaître l’oxygène gazeux dans chaque réaction d’électrode, soit :
Électrode 1 Fe + 1/2 O 2 = FeO
Électrode 2 Co 3 W + O 2 = 3 Co + WO 2