Correction TP n°5 : L'Electrolyse de l'eau

1. Le tube 1 contient le dioxygène. Il est caractérisé par la façon dont il ravive l'incandescence d'une buchette.Le tube 2 contient le dihydrogène. Il est caractérisé par son aboiement à la flamme.2. a. La solution contenue dans le tube 1 passe du vert au jaune : ceci traduit une augmentation de la concentration en ions hydrogène H+ et donc une formation d'ions hydrogène.b. La solution contenue dans le tube 2 passe du vert au bleu : ceci traduit une augmentation de la concentration en ions hydroxyde HO- et donc une formation d'ions hydroxyde.3. Le courant sort de la borne positive du générateur et rentre par sa borne négative.4. Dans le circuit extérieur à l'électrolyseur, les porteurs de charge responsables du passage du courant sont des électrons : ils se déplacent en sens inverse du sens du courant électrique.5. La réaction qui se produit à l'électrode 1 a pour équation :H2O (l) ½ O

2 (g) + 2 H+ (aq) + 2 e-

La réaction qui se produit à l'électrode 2 a pour équation :2 H2O (l) + 2 e- H2 (g) + 2 HO- (aq)6. L'anode est l'électrode à laquelle se produit une oxydation : il s'agit de l'électrode 1. La cathode est l'électrode à laquelle se produit une réduction : il s'agit de l'électrode 2.7. 3H2O (l) H2 (g) + 2 HO- (aq) + ½ O2 (g) + 2 H+ (aq)or 2 HO- (aq) + 2 H+ (aq) = 2 H2O (l)Donc l'équation de la réaction devient : H2O (l) H2 (g) + ½ O2 (g)8. Dans le tube 2, le volume de gaz formé est approximativement égal au double du volume de gaz formé dans le tube 1 et donc la quantité de dihydrogène formé est égale au double de la quantité de dioxygène formé.Ceci est en accord avec les résultats obtenus à partir du tableau d'avancement ci-dessous :

Ainsi en notant Vm le volume d'une mole de gaz dans les conditions de l'expérience, on obtient :V(H2) = x Vm et V(O2) = x Vm / 2 soit V(H2) = V(O2).9. Dans la solution, les porteurs de charge sont les ions sodium, Na+ se déplacent dans le sens du courant et les ions sulfate SO4

2- se déplacent en sens inverse.10. On a utilisé une solution de sulfate de sodium à la place de l'eau pure pour travailler avec une solution nettement plus conductrice que l'eau.11. 12.

13. EE = U . I . Δt 14. ECH = E' . I . Δt15. EJ = R . I2 c'est l'effet Joule16. Le rendement est égal au rapport de l'énergie utile sur l'énergie reçue c'est à dire le rapport de l'énergie chimique sur l'énergie électrique.17. a. La quantité de dihydrogène correspondant au volume de dihydrogène V(H2) vaut :n(H2) = V(H2) / Vm

Ed = Edm . n(H2) = Edm V(H2) / Vm = 0,12 kJb. Ed / ECH environ égal à 1 donc Ed et ECH sont voisines.

Electrolyseur1. EnergieElectrique

2. EnergieChimique

3. EnergieThermique