Electrolyse I. Electrolyse du chlorure d étain (Sn 2+ + 2Cl - ). 1. Matériel : un tube en U fixé à un support, deux électrodes de graphite, un générateur de tension continue 12V, des fils et un multimètre. a) Venir au bureau remplir le tube en U avec la solution de chlorure d étain. b) Rincer les deux électrodes, les mettre en place. c) Alimenter l électrolyseur avec la source de tension continue 12V (NON BRANCHEE) et placer le multimètre (calibre 200mA) pour mesurer l intensité du courant dans le circuit. La borne de l électrolyseur par laquelle entre le courant est appelée l ANODE, (fil rouge). L autre électrode, reliée à la borne du générateur est appelée la cathode (fil noir). APPELER le PROFESSEUR qui branchera le générateur 1. Observations. 12V......... Courant : I =.. Anode : Approcher le nez de la sortie du tube ; quelle odeur percevez vous?. Ajouter quelques gouttes d indigo : qu observez vous?. Cathode :... Quand les observations ont été faites, éteindre l alimentation, démonter le circuit, rincer les électrodes et venir au bureau vider la solution de chlorure d étain dans le récipient de récupération. Rincer le tube en U. 1
2. Interprétation. Indiquer sur le schéma du circuit le sens du courant. Indiquer le sens de circulation des électrons dans les conducteurs métalliques. Dans l électrolyseur (tube en U) Quelles sont les espèces chimiques (ions, molécules) présentes?.. Dans quels sens se déplace chacun des ions au cours de l électrolyse? Cation Sn 2+ :.. Anion Cl - A indiquer aussi :... sur le schéma Quel réducteur est présent?... Quel oxydant est présent?... Données : couples Ox/Red : Sn 2+ / Sn ; Cl 2 / Cl - a) A l anode : Y a-t-il arrivée ou départ d électrons? Y a-t-il oxydation ou réduction? En déduire la réaction qui se produit à cette électrode :... Est-ce en accord avec l observation faite à l anode? Préciser...... b) A la cathode : Y a-t-il arrivée ou départ d électrons? Y a-t-il oxydation ou réduction? En déduire la réaction qui se produit à cette électrode :... Est-ce en accord avec l observation faite à la cathode? Préciser...... c) Bilan de l électrolyse : Quel est le gaz qui se dégage à..?... Comment peut-on le caractériser?.. Quelle est la nature des cristaux formés à?.. Ecrire l équation bilan de l électrolyse :... De quel type de réaction s agit-il? 5. Expérience complémentaire. Pour comparer les deux couples Oxydant/Reducteur, Sn 2+ / Sn et Cl 2 / Cl -, intervenant dans cette électrolyse, on peut réaliser les deux test suivants : 1 er test : on met en présence des ions étain Sn 2+ et des ions chlorure Cl - (solution de chlorure d étain). Rien ne se passe. 2 ème test : on plonge un morceau d étain dans de l eau de chlore (solution contenant du dichlore Cl 2 dissous) ; Après agitation on constate la formation en solution d ions chlorure et d ions étain a. Déduire des indications ci-dessus le classement des deux couples : Pouvoir Oxydant croissant Ox / red / / Pouvoir réducteur croissant b. Ecrire l équation bilan de la réaction d oxydoréduction spontanée entre ces deux couples :. 2
c. Comparer à l équation bilan de l électrolyse : conclusion. :. II. Electrolyse du sulfate de cuivre (Cu 2+ + SO4 2- ). 1. Matériel : un petit pot de verre, deux électrodes de graphite maintenues par une planchette de bois, une pile plate 4,5V, 2 pinces crocodile, 2 fils. a) Venir au bureau remplir le pot de verre avec la solution de sulfate de cuivre. b) Rincer les deux électrodes, les mettre en place. c) Monter en série, pile et électrolyseur. (fil rouge à l anode ; fil noir à la cathode ). 3. Observations. 4,5V........ Anode : Cathode :... Quand les observations ont été faites, démonter le circuit, rincer les électrodes et venir au bureau vider la solution de sulfate de cuivre dans le récipient de récupération. Rincer le pot. 4. Interprétation. Indiquer sur le schéma du circuit le sens du courant. En déduire le sens de circulation des électrons dans les fils. L indiquer sur le schéma. Dans l électrolyseur (pot de verre) Quelles sont les espèces chimiques (ions, molécules) présentes?.. Les indiquer sur le schéma dans les cercles prévus et figurer le sens dans lequel chacun des ions se déplace (vers quelle électrode?) Quel réducteur est présent?... Quel oxydant est présent?... Données : couples Ox/Red : Cu 2+ / Cu ; O 2 / H 2 O ; 3
a) A l anode : Y a-t-il arrivée ou départ d électrons? Y a-t-il oxydation ou réduction? Compléter la réaction qui se produit à cette électrode : 2 H 2 O 4e - + + 4H + Est-ce en accord avec l observation faite à l anode? Préciser...... b) A la cathode : Y a-t-il arrivée ou départ d électrons? Y a-t-il oxydation ou réduction? En déduire la réaction qui se produit à cette électrode :... Est-ce en accord avec l observation faite à la cathode? Préciser...... c) Bilan de l électrolyse : Quel est le gaz qui se dégage à..?... Quelle est la nature du dépôt formé à?.. Ecrire l équation bilan de cette électrolyse :... III. Electrolyse de l eau. 1. Matériel : 1 électrolyseur (ou voltamètre) à électrodes de zinc, un générateur de tension continue 12V, des fils et un multimètre. a) Venir au bureau remplir l électrolyseur avec la solution de soude (Na + + OH - ). b) Monter en série, générateur 12V= et électrolyseur. (fil rouge à l anode ; fil noir à la cathode). Placer en circuit le multimètre pour mesurer l intensité I du courant. APPELER le PROFESSEUR qui branchera le générateur 3. Observations..... 12V A 4
Anode : Cathode :... c) Remplir deux tubes à essais à ras bord avec la solution de soude et les retourner sur les électrodes de façon à recueillir les gaz dégagés ; indiquer qualitativement leurs volumes respectifs sur le schéma. d) Quand le tube retourné sur la cathode est plein, enflammer une allumette et l approcher rapidement de l ouverture du tube. Que constate t-on? quel est le gaz dégagé à la cathode? e) Quand le tube retourné sur l anode est plein, enflammer une bûchette de bois longue, la secouer légèrement de sorte qu il ne reste qu un point rouge à l extrémité, puis l introduire aussitôt à l intérieur du tube à essais. Qu observe-t-on? Quel est le gaz dégagé à l anode?....... 4. Interprétation. Indiquer sur le schéma du circuit le sens du courant. En déduire le sens de circulation des électrons dans les fils. L indiquer sur le schéma. Dans l électrolyseur Quelles sont les espèces chimiques (ions, molécules) présentes?.. Les indiquer sur le schéma dans les cercles prévus et figurer le sens dans lequel chacun des ions se déplace (vers quelle électrode?) a) Réactions d électrode 2 H 2 O + 2e - H 2 + 2 OH - 2 HO - O 2 + 2 H + + 2e - Na + + e - Na Laquelle de ces réactions correspond à ce qui se produit à l anode? Justifier... Laquelle de ces réactions correspond à ce qui se produit à la cathode? Justifier.... b) Bilan de l électrolyse : Quel est le gaz qui se dégage à l anode?... Quel est le gaz qui se dégage à la cathode?... Ecrire l équation bilan de l électrolyse :....... Pourquoi appelle-t-on cette électrolyse «électrolyse de l eau» alors que l électrolyseur contient une solution de soude? A quoi set la soude introduite? Que se passerait-il si l électrolyseur contenait de l eau pure? 5
IV. Electrolyse de l iodure de potassium (K + + I - ). 1. Matériel : un tube en U fixé à un support, deux électrodes de graphite, un générateur de tension continue 12V, des fils et un multimètre. a) Venir au bureau remplir le tube en U avec la solution d iodure de potassium. b) Rincer les électrodes de graphite, en mettre une en place à l anode, à la cathode, utiliser un fil de fer. c) Alimenter l électrolyseur avec la source de tension continue 12V (NON BRANCHEE) et placer le multimètre (calibre 200mA) pour mesurer l intensité du courant dans le circuit. La borne de l électrolyseur par laquelle entre le courant est appelée l ANODE, (fil rouge). L autre électrode, reliée à la borne du générateur est appelée la cathode (fil noir). APPELER le PROFESSEUR qui branchera le générateur 3. Observations. 12V......... Courant : I =.. Anode :. Cathode :... Quand les observations ont été faites, éteindre l alimentation, démonter le circuit, rincer les électrodes et venir au bureau vider la solution de chlorure d étain dans le récipient de récupération. Rincer le tube en U. 6
4. Interprétation. Indiquer sur le schéma du circuit le sens du courant. Indiquer le sens de circulation des électrons dans les conducteurs métalliques. Dans l électrolyseur (tube en U) Quelles sont les espèces chimiques (ions, molécules) présentes?.. Dans quels sens se déplace chacun des ions au cours de l électrolyse? Cation K + :.. Anion I - A indiquer aussi :... sur le schéma Quel réducteur est présent?... Quel oxydant est présent?... Données : couples Ox/Red : K + / K ; I 2 / I - ; H 2 O / H 2 ; O 2 / H 2 O a) A l anode : Y a-t-il oxydation ou réduction? Quelles espèces présentes peuvent réagir à l anode? Le diiode I 2 est brun. En déduire la réaction qui se produit à cette électrode :... Est-ce en accord avec les observations faites à l anode? Préciser...... b) A la cathode : Y a-t-il oxydation ou réduction? Compléter la réaction qui se produit à cette électrode : 2 H 2 O + H 2 + 2 OH - Est-ce en accord avec l observation faite à la cathode? Préciser...... c) Bilan de l électrolyse : Quel est le gaz qui se dégage à la cathode?..... Comment peut-on le caractériser?.. Que se forme-t-il à l anode?.. Ecrire l équation bilan de l électrolyse :... 7