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Demi-équations aux électrodes

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Identification d'électrodes

✔ APP : Faire un schéma

L'électrolyse d'une solution aqueuse de sulfate de cuivre $({\text{Cu}}^{2+}(\text{aq});{\text{SO}}_4^{2-}(\text{aq}))$ est réalisée dans un bécher avec deux électrodes en graphite ne réagissant pas. Après quelques minutes, l'une des électrodes se couvre d'une couche de cuivre métallique et à l'autre électrode est observé un dégagement gazeux de dioxygène.

1. Écrire les demi-équations électrochimiques aux électrodes, les ions sulfate étant spectateurs.

2. Faire un schéma du montage d'électrolyse en précisant les bornes du générateur, le sens des électrons dans les fils, le nom des électrodes et en représentant les transformations observées à leur surface.


3. Écrire l'équation de la réaction d'électrolyse.

Couples d'oxydoréduction : ${\text{Cu}}^{2+}\text{(aq)/Cu(s)}$ et ${\text{O}}_2(\text{g})/{\text{H}}_2\text{O}(\text{l})$

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Recharge d'un accumulateur $\text{Ni-Cd}$

✔ APP : Extraire l'information utile

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Évolution du quotient de réaction

✔ APP : Faire des prévisions à l'aide d'un modèle

On réalise le mélange suivant à volume égal :

• solution de sulfate de fer (II) $({\text{Fe}}^{2+}(\text{aq});{\text{SO}}_4^{2-}(\text{aq}))$ de concentration en ion ${\text{Fe}}^{2+}(\text{aq})$ égale à $[{\text{Fe}}^{2+}]=1\times 10^{-2}$ mol·L^‑1 ;
• solution de sulfate de cérium (IV) $({\text{Ce}}^{4+}(\text{aq});2{\text{SO}}_4^{2-}(\text{aq}))$ de concentration en ion ${\text{Ce}}^{4+}$ égale à $[{\text{Ce}}^{4+}]=1\times 10^{-2}$ mol·L^-1.

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Prévision du sens d'évolution

✔ RAI/ANA : Utiliser et interpréter des documents

On introduit dans un bécher 50 mL d'une solution bleue de sulfate de cuivre (II) à 0,20 mol·L^‑1 en soluté apporté et 50 mL d'une solution de sulfate de zinc (II) de même concentration.
On y plonge alors une lame de zinc et une lame de cuivre :

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Quantité d'électrons échangés

✔ VAL : Analyser des résultats

Pour déposer une couche d'argent métallique sur un objet, l'électrolyse d'une solution aqueuse de nitrate d'argent $({\text{Ag}}^{+}(\text{aq});{\text{NO}}^{3-}(\text{aq}))$ de concentration $[{\text{Ag}}^{+}]=2,0\times 10^{-2}$ mol·L^-1 peut être réalisée. L'objet à recouvrir est placé à la cathode, l'intensité du courant est maintenue constante à $120$ mA durant $15$ min.

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Dégagement gazeux aux électrodes

✔ APP : Formuler des hypothèses

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Chaîne énergétique

✔ RAI/MOD : Utiliser avec rigueur le modèle de l'énergie

La première pile à combustible (PAC) fut créée par William R. Grove en 1839. Il montra qu'en recombinant du dihydrogène et du dioxygène, il était possible de créer simultanément de l'eau, de la chaleur et de l'électricité.

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Légende d'un schéma

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Observations

✔ RAI/ANA : Utiliser et interpréter des documents

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Schématisation d'une électrolyse