Aurelie 03/ 02
électrolyse

Concours kiné 01 Ceerrf

suite --> acide base

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Une solution de chlorure de cuivre II est électrolysée avec des électrodes de graphite.

  1. Quelles réactions doit on théoriquement observer aux électrodes ? Justifier.
  2. On constate un dégagement de dichlore au cours de l'expérience. A quelle électrode ce dégagement a t'il lieu ? Quelle tension minimale a t-on appliqué aux électrodes ?
  3. L'intensité du courant qui a traversé l'électrolyseur est I=2A.
    - Quel volume total de gaz a t-on recueilli après 9650 s de fonctionnement sachant que le rapport des volumes de dichlore et de dioxygène recueilli vaut VO2/ VCl2 = 2 ( dans les conditions où le volume molaire vaut 24 L/mol)
    - Quelle masse maximale de solide peut-on espérer obtenir ?
  4. Le bilan de l'électrolyse sera t-il modifié si on utilise des électrodes de cuivre à la place des électrodes de graphite ?

Données : potentiel redox( en V) O2/H2O : 1,23V ; H2O/H2 : -0,83 V ; Cu2+ / Cu : 0,34 V ; Cl2/ Cl- : 1,39 V ; 1faraday = 96500C ; MCu=63,5 g/mol.

 

corrigé
oxydation à l'anode positive :

2 H2O --> O2 + 4H+ + 4e- (1)

2Cl- --> Cl2 + 2e-(2)

réduction à la cathode négative :

2H2O+ 2e- --> H2 + 2 HO-

Cu2+ + 2e- --> Cu (3)

tension minimale 1,39 -0,34 = 1,05 V.

volume des gaz :

quantité d'électricité mise en jeu : I(A) * t(s) = 2*9650 = 19300 C

la charge d'une mole d'électrons est égale à : 96 500 C

Qté de matière d'électrons : 19300 / 96500 = 0,2 mol.

On note V le volume de dioxygène formé , soit ½ V le volume de Cl2 formé

Qté de matière de dioxygène : V / 24 mol

en conséquence d'après (1) : 4*V/24 mol d'électrons

Qté de matière de dichlore : 0,5V / 24 mol

en conséquence d'après (2) : 2*0,5*V/24 = V/24 mol d'électrons

par suite : 0,2 = 4*V/24 + V/24 = 5V/24

V = 0,96 L O2 et 0,48 L Cl2.

masse de cuivre :

en supposant qu'il n'y ait pas de dégagement de dihydrogène à la cathode, la demi équation (3) donne :

0,2 mol d'électrons soit 0,1 mol de cuivre

0,1 *63,5 = 6,35 g.

si l'électrode est en cuivre et non en graphite, le cuivre de l'anode peut s'oxyder selon Cu --> Cu2+ + 2e-.
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