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Les piles électrolytiques:Applications
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 électrolytiques1- Production industrielle de certains éléments
Ex: électrolyse de sel fondu
Procédé Downs
2- Extraction et raffinage des métaux
Cellules électrolytiques industrielles
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
Intensité du courant: I I = Q / Δ tI : 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
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