| TP Chimie N° 09 | Étude expérimentale de l'électrolyse. |
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Matériel :
8 Béchers de 250 mL – 8 lames de cuivre
– 8 électrodes de graphite
– 8 fils de cuivre avec borne
– solutions de sulfate de cuivre II, C
# 1,0 mol / L
– fils de connexion – (pinces crocodiles rouges et noires)
– toile émeri – générateur
de courant continu – 2
multimètres. Prof : cuve à électrolyse avec électrodes de platine – solution d’acide sulfurique C # 1,0 mol / L – 2 éprouvettes graduées de 10 mL – bâtons de bois et allumettes – chronomètre. |
I- Électrolyse d’une solution de sulfate de cuivre II. Étude qualitative.
1)- Dispositif expérimental 1.
a)- Montage :
I Réaliser le montage suivant :
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Attention : les électrodes ne doivent pas être en contact. Augmenter progressivement la valeur de la tension aux bornes de l’électrolyseur grâce au potentiomètre de l’alimentation ajustable. On note la valeur de U
0 pour laquelle l’électrolyse commence (
alors
On règle ensuite la valeur de la tension
Laisser passer le courant pendant 2 minutes. |
b)- Observations : Qu’observe-t-on au niveau des électrodes ?
2)- Dispositif expérimental 2.
a)- Montage :
I Le dispositif est le même mais on remplace la lame de cuivre par un fil de cuivre très fil. Il faut nettoyer et décaper l’électrode de graphite.
b)- Observations : Qu’observe-t-on au niveau des électrodes ?
3)- Interprétation.
? À partir des observations, déduire les demi-équations électroniques qui se produisent à l’anode et à la cathode.
- Écrire l’équation de la réaction d’électrolyse.
- Pourquoi cette électrolyse est-elle appelée : électrolyse à anode soluble ?
- Conclusion.
II- Électrolyse d’une solution aqueuse d’acide sulfurique (prof).
1)- Dispositif expérimental.
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À l’aide du potentiomètre, de l’alimentation ajustable, on augmente progressivement la valeur de la tension aux bornes de l’électrolyseur. On note la valeur de U
0 pour laquelle l’électrolyse commence (
alors
On règle ensuite rapidement la valeur de la tension
Laisser passer le courant. Lorsque le volume gazeux dans l’éprouvette graduée surmontant la cathode est assez important (9 mL environ) : - Mesurer la durée de l’électrolyse : Dt. - Le volume de gaz obtenu à la cathode : V C. |
2)- Expériences :
I Test 1 : on présente rapidement une allumette enflammée à l’ouverture de l’éprouvette surmontant la cathode.
I Test 2 : On continue l’électrolyse et lorsque le dégagement gazeux est assez important (9 mL environ), dans l’éprouvette graduée qui surmonte l’anode, on présente à son ouverture un bâton de bois incandescent.
3)- Observations.
- Comparer régulièrement au cours de l’électrolyse les volumes de gaz V C et V A formés à la cathode et à l’anode.
- D’après les tests réalisés précédemment que peut-on dire de la nature du gaz dégagé à cathode ? à l’anode ?
4)- Interprétation.
? À partir des observations, déduire les demi-équations électroniques des réactions se produisant à l’anode et à la cathode.
- Faire le schéma du dispositif en indiquant le sens du courant et le sens de déplacement des différents porteurs de charge.
- Écrire l’équation de la réaction d’électrolyse.
- Cette équation est-elle en accord avec les volumes gazeux mesurés. Justifier.
- Quel est le rôle de l’acide sulfurique ?
- À partir de la mesure de V C, déterminer la quantité de matière d’électrons échangés pendant la durée Dt .
- Calculer la quantité d’électricité Q ayant traversé l’électrolyseur pendant son fonctionnement. En déduire la valeur de l’intensité moyenne I du courant qui a traversé l’électrolyseur.
- Calculer la quantité de matière n R de réactif ayant disparu.
- Volume molaire dans les conditions de l’expérience : Vm = 24 L / mol.
