Aurélie 05/01/09
 

 

électrolyse d'une solution de chlorure de sodium.

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Dans l'industrie, on prépare le dichlore en électrolysant une solution aqueuse saturée de chlorure de sodium. Les compartiments anodique et cathodique des cellules utilisées sont séparés. A l'anode, on recueille du dichlore, à la cathode, se dégage du dihydrogène et il se forme de la soude.

Ecrire les équations bilans des réactions intervenant aux électrodes.

A l'anode oxydation des ions chlorure Cl-(aq ) :

2Cl-(aq) = Cl2(g) + 2e-.

A la cathode, réduction de l'eau :

2H2O + 2e- = H2(g) + 2HO-(aq).


Une cellule fonctionne sous une tension de U=6 V. Elle est parcourue par un courant d'intensité constante I=30 kA.

Calculer la durée t (en heures) nécessaire à l'obtention d'une tonne de dichlore.

Masse molaire du dichlore : M = 2*35,5 = 71 g/mol

masse de dichlore : m = 1 t = 103 kg = 106 g.

Quantité de matière de dichlore n = m/M = 106/71 = 1,41 104 mol.

2Cl-(aq) = Cl2(g) + 2e-.

D'après les nombres stoechiomètriques la quantité de matière d'électrons est égale à 2 fois la quantité de matière de dichlore :

n(e-) = 2* 1,41 104 = 2,82 104 mol.

La charge, en valeur absolue, d'une mole d'électrons est 96500 C.

Quantité de matière d'ectricité : Q = 96500*2,82 104 = 2,72 109 C.

De plus Q = It avec I= 3,0 104 A et t en seconde.

t = 2,72 109 / 3,0 104 = 9,1 104 s = 25 heures.






 

Calculer l'énergie électrique W (en kWh) consommée pour poduire une tonne de dichlore.

W = Q U = U It .

U : volt ; I (kA), t( heures) et W ( kWh)

W = 6*30*25 =4,5 103 kWh.

Calculer le volume de dihydrogène v recueilli dans le temps ainsi que la masse de soude pur mNaOH formée. Volume molaire 25 L/mol.

 2H2O + 2e- = H2(g) + 2HO-(aq).

D'après les nombres stoechiomètriques la quantité de matière d'électrons est égale à 2 fois la quantité de matière de dihydrogène :

n(H2) = ½ n(e-) = 0,5*2,82 104 =1,41 104 mol.

Volume de dihydrogène : 1,41 104 *25 =3,5 105 L = 3,5 102 m3.

D'après les nombres stoechiomètriques la quantité de matière d'électrons est égale à la quantité de matière d'hydroxyde de sodium.

n(NaOH) = n(e-) =2,82 104 mol

masse molaire NaOH : M = 23+16+1 = 40 g/mol

masse d'hydroxyde de sodium :

m = 40*2,82 104 = 1,13 106 g ~ 1,1 tonnes.






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