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