1) HISTORIQUE. Date : Chapitre 5: eau électrolyse et synthèse

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1 Chapitre 5: électrolyse et synthèse Date : 1) HISTORIQUE En 1783, LAV0ISIER obtient de l en étudiant la combustion du dihydrogène dans le dioxygène : il réalise ainsi, par hasard, la première synthèse de l. À la même époque, l anglais CAVENDISH réalise lui aussi la synthèse de l en faisant jaillir une étincelle entre les extrémités de deux fils, placés à l intérieur d un cylindre contenant du Fig 1 dihydrogène et de l air (fig.1). Au cours d expériences ultérieures, LAV0ISIER réussit à décomposer l en faisant passer de la vapeur d sur de la poudre de fer incandescente; il récupère du dihydrogène (fig. 2). Ce n est que vers 1800 que les Anglais NICHOLSON et CARLISLE effectuent la première décomposition de l à l aide de l électricité, appelée électrolyse; ils récupèrent du dihydrogène et du dioxygène. Fig 2 Nous allons refaire certaines de ces expériences et étudier les phénomènes qui les accompagnent. LEJ / Chimie 3 ème 1 Mme Vanden Abeele

2 2) Décomposons l par électrolyse 2.1. Expérience Réalisons le circuit de la figure 4. La cuve, appelée électrolyseur, contient de l additionnée d un peu de soude. Fermons l interrupteur; des bulles de gaz se dégagent sur les électrodes*. Recueillons ces gaz en retournant sur chaque électrode un tube à essais rempli d. Le tube relié à la borne - du générateur se remplit de gaz plus vite que l autre. Cette expérience est une électrolyse. Si on la laisse se poursuivre, l électrolyseur va se vider peu à peu : de l disparaît. On peut montrer que la masse de soude ne change pas. La soude ne sert qu à apporter des ions qui assurent le passage du courant Identification des gaz a) Introduisons une bûchette, présentant un point incandescent, dans le tube A placé sur l électrode reliée au pôle +. La bûchette se rallume! Le tube A contient du dioxygène. b) Approchons une allumette enflammée de l extrémité du tube B placée sur l électrode reliée au pôle -. Il se produit une petite détonation, puis une flamme. Le tube B contient du dihydrogène 2.3. Conclusion Au cours de l électrolyse, de l disparaît et deux gaz apparaissent: le dihydrogène et le dioxygène. L électrolyse de l est, par conséquent, une réaction chimique: un réactif, l, disparaît pour former deux produits nouvx, le dihydrogène et le dioxygène: > dihydrogène + dioxygène. L électrolyse permet de décomposer l. Sommes-nous sûrs qu il ne s est pas formé d autres produits que nous n avons pas décelés? Pour le savoir, essayons de faire réagir du dioxygène sur du dihydrogène. LEJ / Chimie 3 ème 2 Mme Vanden Abeele

3 3) Synthèse de l 3.1. Combustion du dihydrogène dans l air Faisons brûler du dihydrogène dans l air.il brûle avec une flamme. Un verre à pied placé au-dessus de la flamme se recouvre de buée. Le test au sulfate de cuivre montre que cette buée est de l. Nous venons de réaliser la synthèse de l Combustion du dihydrogène dans le dioxygène pur Mélangeons du dihydrogène et du dioxygène dans un petit flacon en matière plastique (1/3 de dioxygène pour 2/3 de dihydrogène). Approchons l orifice du flacon d une flamme. Une violente explosion se produit. On peut montrer qu il se forme de l Conclusion Dans la combustion de dihydrogène dans l air, c est le dioxygène de l air qui réagit sur le dihydrogène. La synthèse de l est une réaction chimique; du dihydrogène et du dioxygène disparaissent en réagissant pour former de l : dihydrogène + dioxygène. Lors d une telle réaction, on observe un fort dégagement de chaleur. Retenons l essentiel L peut être décomposée par électrolyse Eau dihydrogène + dioxygène La synthèse de l est réalisée par combustion du dihydrogène dans du dioxygène dihydrogène + dioxygène Electrolyse et synthèse de l sont des réactions chimiques LEJ / Chimie 3 ème 3 Mme Vanden Abeele

4 Exercices Savez-vous l essentiel? Recopiez et complétez avec les mots suivants: dioxygène, dihydrogène,, réaction chimique, décomposition, synthèse. «La combustion du dihydrogène dans l air produit de l Cette... réaction chimique est appelée... synthèse de l. La... décomposition de l par électrolyse donne du... dioxygène et du dihydrogène» Synthèse et décomposition de l a) Écrivez l équation-bilan de la réaction de synthèse de l. b) Écrivez l équation-bilan de la réaction de décomposition de l. Vrai ou faux? Rectifiez les propositions fausses. a) L équation-bilan de la réaction de synthèse de l est: dihydrogène + dioxygène. F ( réaction inverse ) b) La décomposition de l est réalisée dans un électrolyseur. V c) La réaction de synthèse de l dégage de la chaleur. V Appliquez le cours Tests du dihydrogène et du dioxygène Comment pouvez-vous savoir si un tube à essais contient a) du dihydrogène? Si à la présentation d une flamme, une petite détonation se produit, il s agit de dihydrogène b) du dioxygène? Si on en approche un tison incandescent, celui-ci se rallume. LEJ / Chimie 3 ème 4 Mme Vanden Abeele

5 Utilisez vos connaissances L électrolyse Dessinez, puis complétez le schéma ci-après avec les mots: cuve, électrodes, additionnée de soude, tubes à essais, électrolyseur. Encore l électrolyse... choisissez la bonne réponse. Le passage du courant dans l additionnée de soude / sucre décompose l. On dit que l on réalise la décomposition / synthèse de l. Sur l électrode reliée à la borne + du générateur, on recueille le dihydrogène / dioxygène. Au cours de l électrolyse, de l apparaît / disparaît. Danger! Dans un laboratoire, on a mal refermé une bouteille contenant une grande quantité de dihydrogène. Ce gaz s est répandu dans la salle. a) Pourquoi est-il très dangereux de fumer ou d enflammer une allumette dans cette salle? le mélange dihydrogène, dioxygène est détonnant. b) Écrivez l équation-bilan de la réaction chimique qui se produirait alors. Électrolyse de l Nous réalisons l électrolyse de l. Le gaz contenu dans le tube A provoque une petite détonation, puis brûle lorsque nous approchons une flamme. Le gaz contenu dans le tube B rallume une bûchette présentant un point incandescent. a) Quel gaz contient le tube A? le dihydrogènele tube B? le dioxygène b) Indiquez le signe des bornes du générateur. H - O + c) Dans cette expérience réalisons-nous la synthèse ou la décomposition de l? LEJ / Chimie 3 ème 5 Mme Vanden Abeele

6 Changement d état et réaction chimique a)au cours de la vaporisation, de l liquide se transforme en vapeur. Est-ce une réaction chimique? Pourquoi? Il s agit d un phénomène physique car la matière n a pas été altérée. b)à haute altitude, des cristaux de glace se forment dans les nuages (lorsqu ils tombent, on dit qu il grêle). Adrien dit que c est une réaction chimique et Virginie dit que non. Qui a raison? Pourquoi? Virginie a raison car il s agit d un phénomène physique : la matière n a pas été altérée. Les dangers du dihydrogène a) Lors de la charge d un accumulateur, il se forme du dihydrogène. Sur le livret technique d une automobile, on peut lire qu il ne faut pas approcher une flamme de la batterie d accumulateurs lorsque l on procède à sa charge. Pourquoi? b) Le Zeppelin LZ 291 Hindenburg était un dirigeable de 245 m de long, contenant m 3 de dihydrogène et pouvant transporter 72 passagers. Ce gigantesque dirigeable fut détruit par un incendie lors d un atterrissage, en 1937, aux Etats-Unis. Pourquoi ce dirigeable pouvait-il facilement s enflammer? Écrivez l équation-bilan de la réaction chimique qui s est produite lors de l incendie. c) Dans l expérience de la figure 6 (p. 3), avant d enflammer le dihydrogène, il faut purger l appareil, c est-à-dire faire dégager le dihydrogène suffisamment longtemps afin de chasser I air. Pourquoi? Écrivez l équation-bilan de la réaction chimique qui pourrait se produire dans l appareil si on ne le purgeait pas. le mélange dihydrogène, dioxygène est détonnant. LEJ / Chimie 3 ème 6 Mme Vanden Abeele

7 Analyse d un texte «. En Cavendish détermine la composition de l. Pour cela, il étudie soigneusement l explosion électrique amorcée dans un mélange de dihydrogène et de dioxygène contenu dans un tube retourné sur une cuve à mercure. Il observe la formation d une buée sur le verre de l appareil. Il prouve que cette buée provient de la combinaison des deux gaz...» a) Quelle est la nature de la buée? De la vapeur d est produite. b) Écrivez l équation-bilan de la réaction qui s est produite dans le tube. c) Pourquoi n a-t-il pas fait l expérience sur une cuve à? On ne pourrait pas distinguer l formée par synthèse de d de la cuve. Électrolyse de l On réalise l électrolyse de l avec un générateur de tension alternative. On constate que les volumes de gaz dans les deux tubes à essais sont identiques au cours de l électrolyse. Lorsque l on approche une allumette de l un ou l autre des tubes remplis de gaz, une violente explosion se produit. a) Que contient chaque tube à essais? Du dioxygène et du dihydrogène b) Pourquoi les contenus de chaque tube sont-ils identiques? Si le générateur produit une tension alternative, à intervalle régulier, les bornes changent de signe. Dès lors, si à une borne, il se produit du dihydrogène, le moment suivant il s y produit du dioxygène car son signe aura changé. Références bibliographiques : «Sciences physiques» collection DURANDEAU ; Edition HACHETTE Education LEJ / Chimie 3 ème 7 Mme Vanden Abeele