TP Chimie 9 Electrolyses en solution aqueuse TS Correction I PDF

TP Chimie 9. Electrolyses en solution aqueuse. TS. Correction. I. Electrolyse d'une solution d'iodure de potassium. 1. Protocole expérimental.

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Quel produit Obtient-on à la cathode lors de l'électrolyse du sulfate de cuivre en solution aqueuse ?
Ainsi, à la cathode, chaque ion cuivre sera réduit en acceptant deux électrons pour former des atomes de cuivre métallique.
Quelle est l'équation bilan de l'électrolyse ?
Voici les équations des réactions ayant lieu aux électrodes : A l'anode (lieu de l'oxydation) : 2 H₂O(l) ? O₂(g) + 4 H⁺(aq) + 4 e. A la cathode (lieu de la réduction) : 2 H₂O(l) + 2 e^- ? H₂(g) + 2 OH^-(aq)
Comment électrolyse du cuivre ?
Des électrodes de graphites sont plongées dans un tube en U contenant une solution de bromure de cuivre II. Un générateur impose le sens du courant électrique (i). Dans la solution, les cations se déplacent dans le sens du courant et les anions dans le sens des électrons (e^-).
Le procédé d'électrolyse consiste à faire passer un courant électrique dans l'eau (H2O), afin de la décomposer en dioxygène (O2) et dihydrogène (H2). Le dihydrogène est la forme moléculaire de l'hydrogène, qui peut être ensuite utilisé comme vecteur énergétique.

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Correction

I. Electrolyse d"une solution d"iodure de potassium

1. Protocole expérimental

1. Une coloration jaune-brun apparaît.

2. Cette couleur est celle du diiode.

3. Le rôle de l"empois d"amidon (utilisé lors du dosage du diiode) est de renforcer la teinte du diiode : en sa présence,

l"ensemble prend une coloration violacée foncée. L"équivalence est alors plus facile à repérer.

2. Etude théorique et analyse des résultats

a. Etude théorique

4. Il y a présence dans l"électrolyseur des ions I-(aq), K+(aq) et de l"eau H2O(l).

- anode (oxydation) : 2I -(aq) = I2(aq) + 2e- ou 2H2O(l) = O2(g) + 4e- + 4H+(aq) - cathode (réduction) : 2H2O(l) + 2e- = H2(g) + 2OH-(aq) ou K+(aq) + e- = K(s)

5. Sachant qu"il se forme du diiode à l"anode, la seule possibilité est : 2I

-(aq) = I2(aq) + 2e-

Sachant qu"il se produit du H

2(g) à la cathode, la seule possibilité est : 2H2O(l) + 2e- = H2(g) + 2OH-(aq)

(Attention : le milieu réactionnel n"est pas acide : il n"y a donc pas de H+(aq) dans les réactifs !)

6. L"équation traduisant l"électrolyse s"écrit donc : 2I

-(aq) + 2H2O(l) = I2(aq) + H2(g) + 2OH-(aq)

7. Dans la solution aqueuse d"iodure de potassium, les ions iodure I- ne réagissent pas avec l"eau, donc la réaction

entre ces 2 espèces n"est pas spontanée mais forcée. Le générateur apporte l"énergie nécessaire à la réalisation de

la transformation inverse de la transformation spontanée.

8. A l"anode : 2I

-(aq) = I2(aq) + 2e- donc d"après la demi-équation précédente : n(I2)f,th = 1/2.n(e-)f

9. or I = ∆Q/∆t ≈ Q/∆t donc Q = I.∆t or I = 8 mA et ∆t = 10 min donc Q= 8,0.10

-3 x 600 = 4,8 C

10. On a : Q = n(e

-)f . FFFF

11. D"où Q = 2.n(I

2)f,th . F donc n(I2)f,th = Q/2F =4,8/(2x9,65.104) = 2,5.10-5 mol

b. Comparaison avec les résultats expérimentaux

12. Equation du dosage : I2(aq) + 2 S2O32-(aq) = 2 I-(aq) + S4O62-(aq) et VE = 11,0 mL

A l"équivalence : n(S

2O32 -)versés pour atteindre l"équivalence = 2.n(I2)présents dans le bécher

D"où : n(I

2)f,exp = n(I2)présents dans le bécher = ½ C.VE = ½ . 5,0.10-3x11,0.10-3 = 2,8.10-5 mol

13. Pourcentage d"erreur :

th,fexp,fth,f)I(n)I(n)I(n222 = 555105210821052---- .,.,., = 9,7 % II. Electrolyse d"une solution de sulfate de cuivre (II)

2. Etude théorique et analyse des résultats

1. Il y a présence dans l"électrolyseur des ions Cu2+(aq), SO42-(aq), des électrodes en cuivre Cu(s) et de l"eau H2O(l).

- anode (oxydation) : Cu (s) = Cu2+(aq) + 2e- ou 2SO42- = S2O82- + 2e- ou 2H2O(l) = O2(g) + 4e- + 4H+(aq) - cathode (réduction) : 2H

2O(l) + 2e- = H2(g) + 2OH-(aq) ou SO42- + 4H+ + 2e- = SO2 + 2H2O ou Cu2+(aq) + 2e- = Cu(s)

2. Puisqu"il y a dépôt de cuivre sur la cathode et consommation de cuivre sur l"anode, les 2 demi-équations

sélectionnées sont : - anode (oxydation) : Cu (s) = Cu2+(aq) + 2e- - cathode (réduction) : Cu

2+(aq) + 2e- = Cu(s)

3. L"équation traduisant l"électrolyse s"écrit donc : Cu

2+(aq) + Cu(s) = Cu2+(aq) + Cu(s) et donc 2Cu+? ?? ? = constante.

4. I = ∆Q/∆t ≈ Q/∆t donc Q = I.∆t or I = 0,50 A et ∆t = 20 min donc Q = 0,50 x 1200 = 6,0.102 C

On a : Q = n(e

-)f .FFFF et d"après la demi-équation : Cu(s) = Cu2+(aq) + 2e- , on a : n(Cu2+)formé = n(Cu)disparu = n(e-)f / 2

donc théoriquement : D DDDm

1,th = MCu . n(Cu)disparu = MCu . n(e-)f / 2 = MCu . Q/2F = 63,5x6,0.102/(2x9,65.104) = 0,20 g

5. Or Dm

1,exp = 0,21 g (anode : électrode ayant perdue de la masse)

Donc th,exp,th,mmm11

1DD-D= 210210200,,,

- = 4,8 %quotesdbs_dbs35.pdfusesText_40

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[PDF] TP Chimie 9 Electrolyses en solution aqueuse TS Correction I

Quel produit Obtient-on à la cathode lors de l'électrolyse du sulfate de cuivre en solution aqueuse ?

Quelle est l'équation bilan de l'électrolyse ?

Comment électrolyse du cuivre ?

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Correction

1. Protocole expérimental

1. Une coloration jaune-brun apparaît.

2. Cette couleur est celle du diiode.

3. Le rôle de l"empois d"amidon (utilisé lors du dosage du diiode) est de renforcer la teinte du diiode : en sa présence,

2. Etude théorique et analyse des résultats

4. Il y a présence dans l"électrolyseur des ions I-(aq), K+(aq) et de l"eau H2O(l).

5. Sachant qu"il se forme du diiode à l"anode, la seule possibilité est : 2I

Sachant qu"il se produit du H

2(g) à la cathode, la seule possibilité est : 2H2O(l) + 2e- = H2(g) + 2OH-(aq)

6. L"équation traduisant l"électrolyse s"écrit donc : 2I

7. Dans la solution aqueuse d"iodure de potassium, les ions iodure I- ne réagissent pas avec l"eau, donc la réaction

8. A l"anode : 2I

9. or I = ∆Q/∆t ≈ Q/∆t donc Q = I.∆t or I = 8 mA et ∆t = 10 min donc Q= 8,0.10

10. On a : Q = n(e

11. D"où Q = 2.n(I

2)f,th . F donc n(I2)f,th = Q/2F =4,8/(2x9,65.104) = 2,5.10-5 mol

12. Equation du dosage : I2(aq) + 2 S2O32-(aq) = 2 I-(aq) + S4O62-(aq) et VE = 11,0 mL

A l"équivalence : n(S

2O32 -)versés pour atteindre l"équivalence = 2.n(I2)présents dans le bécher

D"où : n(I

2)f,exp = n(I2)présents dans le bécher = ½ C.VE = ½ . 5,0.10-3x11,0.10-3 = 2,8.10-5 mol

13. Pourcentage d"erreur :

2. Etude théorique et analyse des résultats

1. Il y a présence dans l"électrolyseur des ions Cu2+(aq), SO42-(aq), des électrodes en cuivre Cu(s) et de l"eau H2O(l).

2O(l) + 2e- = H2(g) + 2OH-(aq) ou SO42- + 4H+ + 2e- = SO2 + 2H2O ou Cu2+(aq) + 2e- = Cu(s)

2. Puisqu"il y a dépôt de cuivre sur la cathode et consommation de cuivre sur l"anode, les 2 demi-équations

2+(aq) + 2e- = Cu(s)

3. L"équation traduisant l"électrolyse s"écrit donc : Cu

2+(aq) + Cu(s) = Cu2+(aq) + Cu(s) et donc 2Cu+? ?? ? = constante.

4. I = ∆Q/∆t ≈ Q/∆t donc Q = I.∆t or I = 0,50 A et ∆t = 20 min donc Q = 0,50 x 1200 = 6,0.102 C

On a : Q = n(e

1,th = MCu . n(Cu)disparu = MCu . n(e-)f / 2 = MCu . Q/2F = 63,5x6,0.102/(2x9,65.104) = 0,20 g

5. Or Dm

1,exp = 0,21 g (anode : électrode ayant perdue de la masse)

1DD-D= 210210200,,,