Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

TS - Chimie - Chapitre n° Eric DAINI – Lycée Paul Cézanne – Aix en Provence - h

TS - Chimie - Chapitre n° Eric DAINI – Lycée Paul Cézanne – Aix en Provence - http://labotp.org ÉLECTROLYSE D'UNE SOLUTION DE SULFATE DE CUIVRE Objectifs: • Réaliser une électrolyse et comprendre son fonctionnement. I. EXPERIENCE • Décaper entièrement deux lames de cuivre avec du papier verre. • Mesurer les masses initiales m1i et m2i des deux lames et relever les valeurs des masses au centième de gramme. • Placer les lames dans un bécher de 100 mL comme l'indique le schéma ci-contre, et le tout sur un agitateur magnétique. • Allumer le générateur de tension, le régler à 10 V à vide, puis l'éteindre. • Réaliser le circuit électrique ci-contre. • Ajouter 75 mL d'une solution de sulfate de cuivre à 1,0 mol.L-l . • Mettre en route une agitation modérée. • Faire vérifier votre montage. • Déclencher le chronomètre et allumer le générateur. Régler (avec le bouton de tension) l'intensité à I = 1,0 A et maintenir cette valeur pendant ∆t = 15 minutes exactement. II. ÉTUDE DE L'ELECTROLYSE 1) Quelles sont les espèces chimiques présentes dans le système chimique lors de l'électrolyse ? 2) Quels sont les porteurs de charge dans la solution et dans les parties métalliques ? 3) Indiquer, sur le schéma, leur sens de déplacement au cours de l'électrolyse. 4) A quelle lame correspond l'anode et la cathode ? Indiquer-les sur le schéma. 5) Sachant que seul le couple (Cu2+ / Cu ) intervient dans les réactions aux électrodes, écrire les équations de réaction à l'anode et à la cathode, puis l'équation de la réaction d’électrolyse. 6) Quelle est la valeur de la constante d'équilibre de la réaction ? 7) Que peut-on dire de la concentration en ion Cu2+ au cours de l'électrolyse ? 8) Comment varie la masse des électrodes à l'anode et à la cathode ? 9) Montrer que l'augmentation de masse à la cathode est donnée par la relation: ∆m(Cu) = I.∆t.M(Cu) / 2.F. 10) On donne: M(Cu) = 63,5 g.mol-1 et F = 96500 C.mol-1 , calculer ∆m(Cu). • Au bout de 15 min exactement, éteindre le générateur, retirer les lames, les sécher délicatement et observer. • Mesurer la masse des deux lames. Soient m1f et m2f les nouvelles masses. 11) Calculer les variations de masses ∆m1 et ∆m2. Comparer ∆m1 et ∆m2. 12) Comparer ∆m1 avec l'augmentation de masse de la cathode. 13) L'électrolyse précédente est appelée électrolyse à "anode soluble": justifier cette affirmation. Application industrielle : • Ce type d'électrolyse est utilisée dans l’industrie pour purifier du cuivre impur. Dans ce cas, le métal impur forme les anodes; les cathodes sont des feuilles de cuivre pur alternant avec les anodes; l'électrolyte est une solution de cuivre II. • Les impuretés (métaux : Zn, Co, Ni, Pb …) sont plus oxydables que le cuivre Cu : leurs ions passent en solution. Par contre les métaux précieux (Ag, Au Pt, ….) ne sont pas oxydés lorsque le cuivre l’est : ils restent sur l'anode ou tombent au fond de la cuve électrolytique (où ils sont récupérés…).. • Une raffinerie de cuivre qui produit 600 t de cuivre par jour utilise 1492 cuves électrolytiques contenant chacune 46 anodes… Question bonus: pouvez-vous estimer l’épaisseur e de la couche de métal cuivre formée à la cathode ? (On donne : ρ(Cu) = 8,87 g.cm-3). 75 mL de solution de Cu2+ + SO4 2- à 1 mol.L-l Cu: lame 2 Cu: lame1 + - E uploads/Finance/ 11-electrolyse.pdf