Les piles électrolytiques: Applications

Ex: électrolyse de l’eau Réduction: Définition: dispositif convertissant l’énergie électrique en énergie chimique. Ex: électrolyse de l’eau Réduction: 2H2O(l)+ 2e- →H2(g) + 2OH-(aq) Eºcath= - 0,828 V Oxydation: 2H2O(l) → O2(g) + 4H+(aq) + 4e- E ºan = 1,229V

Rédox: 2H2O (l) → 2H2 (g) + O2 (g) Eº pile = -0,828 – (1,229) Eºpile = -2,057V Réaction non-spontanée forcée par une source extérieure

pile électrochimique vs pile électrolytique

Utilités des piles électrolytiques 1- Production industrielle de certains éléments Ex: électrolyse de sel fondu

Procédé Downs

2- Extraction et raffinage des métaux

Cellules électrolytiques industrielles

Réaction à la cathode (objet inerte) 3- Galvanoplastie / électroplacage Réaction à l’anode Réaction à la cathode (objet inerte)

Autre exemple...

Comment prédire la quantité de métal déposée sur la cathode pendant la galvanoplastie???

4.4 Loi de Faraday La quantité d’une substance produite ou consommée dans une réaction d’électrolyse est directement proportionnelle à la quantité d’électricité passant dans le circuit.

NOTIONS DE BASE I = Q / Δ t I : mesurée en ampère « A » Intensité du courant: I I = Q / Δ t I : mesurée en ampère « A » (Coulombs /secondes ou C/s) Comment relier l’intensité du courant à la masse ?????

Nombre de moles et stoechiométrie Ex: Ag+ + 1 e- → Ag (s) 1 mol d’ e- → 1 mol d’argent Comment déterminer le nombre de mol d’électrons impliqués?

1 Faraday (1F) représente la charge électrique d’une mole d’électrons 1F = 1,602x10-19 C x 6,02 x 1023 e- 1 e- 1 mol Ainsi: 1F ≈ 96 500 C

Relations à considérer: Intensité du courant et temps ↨ # de charges électriques « Q » # moles d’électrons # moles de l’élément ↔ masse

Quelle est la masse d’argent qui se déposera sur une cuillère dans une celllule électrolytique si un courant de 1,2 A circule pendant 15 minutes??? I = 1,2 A Δt = 15 minutes ou 15 min x 60s /1 min = 900 s m Ag = ?

I ↔ Q ↔ # mol e- ↔ # mol Ag Q = I x Δt Q = 1,2 A x 900s Q = 1080 C X mol e- = 1 mol e- 1080 C 96500 C X = 1,1 x 10-2 mol e-

Selon l’équation de réduction: Ag+ + 1 e- → Ag (s) X mol Ag = 1 mol Ag 1,1 x 10-2 mol e- 1 mol e- X = 1,1 x 10-2 mol de Ag

Conversion finale........ m Ag = n Ag x M Ag m Ag = 1,1 x 10-2 mol x 107,87 g/mol m Ag = 1,2 g Donc 1,2 g d’argent se déposeront sur la cuillère.

Autre exemple... Combien de minutes faut-il pour former un dépôt de 0,375g de calcium dans une pile dont le courant atteint 3,93 A ? Exercices: livre p. 541 # 21 à 24