65[ mustapha erreghyouy ]

الرغيوي مصطفى
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Transformations forcées - Electrolyse

Exercices corrigés : Transformations forcées  - Electrolyse

sciences physiques et mathématiques

Exercice 1 : électrolyse du zinc

On considère l’électrolyse d’une solution aqueuse de sulfate de zinc (Zn2+, SO42-  ), L’électrolyseur comporte deux électrodes en platine. Durant l’expérience, on observe la formation d’un dépôt sur la surface d’une électrode (A) , l’autre électrode (B) est le siège d’un dégagement gazeux.

2022-05i16535145881143640387.png

Donnée : 1F=96500C.mol-1 ;  M(Zn) =65,4g.mol-1  .

Le volume molaire : Vm=24 L/mol ;

Les couples :   Zn2+ / Zn(s)   ;   H+/H2(g)   ; O2(g) /H2O(l)

  1. Ecrire les équations des réactions sur les électrodes, préciser la polarité de chaque électrode.
  2.  l’équation de l’électrolyse s’écrit ainsi : 2022-05i16535141572007166512.png à un instant t, donner la relation entre l’avancement de la réaction x et la quantité d’électricité Q.
  3. le courant qui traverse le circuit est de I=0,5mA, calculer la masse m du Zinc formé pendant 20h de fonctionnement.
  4. La réaction associée à la formation du dioxygène se produit à un rendement r=80%.Calculer le volume récupéré de dioxygène.

Exercice 2 : Argenture d’une pièce métallique.

On cherche à réaliser un argentage sur une pièce rectangulaire plate en cuivre(préalablement décapée). Pour ce faire, on considère le montage d’électrolyse la figure ci – dessous.

2022-05i16537512291671583945.png

à gauche l’électrode est en platine, l’électrode de droite constitue la lame de cuivre à recouvrir d’une couche mince d’argent.
La lame de cuivre est totalement immergée dans la solution aqueuse de nitrate d’argent (
Ag+(aq)+NO3-(aq)). le dépôt se fait de part et d’autre de la lame.
Données : la masse volumique d’Argent : ρ=10,5g.cm-3
La masse molaire : M(Ag) = 108 g.mol-1
La constante de Faraday : 1F=96500 C.mol-1 
Le volume molaire dans les conditions de l’expérience est : Vm=24 L.mol-1 ;

Les couples :   Ag+ / Ag(s)    et O2(g) /H2O(l)

  1. l’électrode de cuivre, c’est la cathode ou anode ?
  2. Au cours de l’électrolyse, des bulles d’air s’échappent de la solution au voisinage de l’électrode de platine. Donner la demi-équation d’oxydoréduction du côté de l’électrode de platine.
  3. Ecrire l’équation bilan de l’électrolyse. (les coefficients stœchiométriques sont des entiers).
  4. A un instant donné de l’électrolyse, l’épaisseur de la lame a augmenté d’une grandeur e= 2mm, calculer la concentration initiale C de nitrate d’argent.

Exercice 3 : électrolyse de l’eau

Parmi les expériences amusantes, on peut réaliser l’électrolyse de l’eau. une cuve d’électrolyse est branchée aux bornes d’un générateur (de tension réglable) la figure sur le schéma ci-dessous.

2022-06i16550650521636860837.png

Données :   H+/H2(g)  ; O2(g) /H2O(l)

La constante de Faraday : 1F=96500 C.mol-1 

Le volume molaire : Vm=24 L/mol ;

L’instant de démarrage de l’expérience est pris comme origine des dates. Pour récupérer le gaz formé, on utilise deux tubes à essais placés comme indiqué sur la figure.

Les électrodes sont en graphite, l’eau utilisée est acidifiée.

  1. Indiquer l’électrode qui joue le rôle de la cathode, préciser la nature du gaz dégagé à proximité de cette électrode.
  2. Justifier la décroissance du pH au niveau de l’autre électrode.
  3. Donner l’expression entre l’avancement x de la réaction et les données d’exercice.
  4. Calculer la quantité de matière de dioxygène dégagé durant 10min d’électrolyse.

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L'article a été mis à jour le : Jui ,12 2022