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Les deux demi-équations de réduction d’une pile à hydrogène en conditions alcalines sont les suivantes : Deux H2O liquides plus deux e- sont en équilibre avec H2 gazeux plus deux OH- aqueux. Le potentiel de réduction standard est égal à moins 0,83 volts. Un demi O2 gazeux plus H2O liquide plus deux e- sont en équilibre avec deux OH- aqueux. Le potentiel de réduction standard est de plus 0,40 volts. Quel est le potentiel standard de cette pile à hydrogène ?
Le potentiel standard d’une cellule est la différence de potentiel électrique entre deux demi-cellules dans des conditions standard. Le potentiel standard de cellule peut être calculé en soustrayant le potentiel standard de réduction de l’anode du potentiel standard de réduction de la cathode. Dans cette question, on nous donne le potentiel standard de réduction pour chaque demi-réaction dans une cellule à hydrogène. Mais pour calculer le potentiel standard de cellule, nous devons savoir quelle demi-réaction se produit à la cathode et laquelle se produit à l’anode.
Dans la pile à hydrogène, une oxydation se produit à l’anode et une réduction se produit à la cathode. Nous pouvons déterminer laquelle des demi-réactions doit être la demi-réaction d’oxydation et laquelle doit être la demi-réaction de réduction à l’aide des potentiels standard de réduction. Un potentiel de réduction plus positif reflète une plus grande tendance à accepter des électrons. Ainsi, la demi-réaction avec un potentiel de réduction plus positif sera la demi-réaction de réduction. Comme la deuxième réaction a un potentiel de réduction standard plus positif, c’est la demi-réaction de réduction qui se produit à la cathode. Cela signifie que la première réaction doit être la demi-réaction d’oxydation qui se produit à l’anode.
Maintenant que nous savons quelle demi-réaction se produit à la cathode et laquelle se produit à l’anode, nous pouvons calculer le potentiel global de la cellule. Le potentiel standard de réduction de la cathode est de plus 0,40 volts, et le potentiel standard de réduction de l’anode est de moins 0,83 volts. En effectuant le calcul, nous obtenons une valeur positive de 1,23 volts. Le potentiel standard de cette pile à hydrogène est donc de plus 1,23 volts.
