Comment forcer une transformation non spontanée à se produire ? L’électrolyse Comment forcer une transformation non spontanée à se produire ?

Exemples Batterie en charge Métallurgie du zinc

Principe Un électrolyseur est un convertisseur d'énergie électrique en énergie chimique. L’équation chimique d’une électrolyse correspond toujours à l’équation d’une réaction d’oxydoréduction qui ne peut pas avoir lieu spontanément.

Principe Au cours de son fonctionnement, a lieu un transfert forcé d'électrons entre un réducteur et un oxydant; la transformation forcée associée s'appelle une électrolyse. Un électrolyseur est constituée par : deux électrodes conductrices, reliées à un générateur de tension continue au cours de son fonctionnement ; un électrolyte (ou solution électrolytique) renfermant des ions qui assurent le passage du courant.

Fonctionnement Le sens forcé du transfert d'électrons peut être déterminé à partir du sens du courant imposé par le générateur. l'électrode reliée à la borne positive du générateur est cette par laquelle entre le courant : c'est l'anode, où se produit l'oxydation du réducteur ; l'électrode reliée à la borne négative du générateur est celle par laquelle sort le courant : c'est la cathode, où se produit la réduction de l’oxydant.

Caractéristiques Lorsque le générateur débite un courant continu d'intensité I, la quantité d'électricité Q mise en jeu lors de l'électrolyse pendant la durée Δt est Q = I x Δt La quantité d'électrons échangés n(e -) au cours de l'électrolyse est n(e -) = Q / F

Etude d’un exemple La dernière étape de la métallurgie du zinc est constituée par l’électrolyse d’une solution concentrée de sulfate de zinc II acidifiée à l’acide sulfurique. La cathode est en aluminium et l’anode est en plomb. L’électrolyse dure 44 h et l’intensité du courant, maintenue constante, est égale à 43,0 kA ; la tension entre les électrodes est de l’ordre de 3,5 V. Schématiser la situation. Quel type de réaction peut se produire à l’anode ? Concernant quel type d’espèces chimiques ? Même question à la cathode.

Écrire les équations des réactions qui peuvent se dérouler à chaque électrode. Lors de cette électrolyse, on observe la formation d’un dépôt métallique à la cathode et la formation d’un gaz à l’anode. En déduire l’équation globale de l’électrolyse qui a lieu. Couples Ox / Red utiles : Al3+(aq) / Al(s) Pb2+(aq) / Pb(s) Zn2+(aq) / Zn(s) O2 (g) / H2O H+(aq) / H2 (g) S2O82-(aq) / SO42-(aq) SO42-(aq) / SO2 (g)

Quel est le volume de gaz obtenu à la fin de l’électrolyse (Vm = 24 L Quel est le volume de gaz obtenu à la fin de l’électrolyse (Vm = 24 L.mol-1) ? Quelle est la masse de métal alors déposé ? Dans la réalité, une réaction électrochimique parasite produisant un gaz se déroule à la cathode. Que peut-on dire de la masse de métal réellement obtenu ?