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Forcer l'évolution d'un système |
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Préparation à l’ECE : Cuve à électrodéposition |
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Préparation à l’ECE : Cuve à électrodéposition De nombreuses entreprises métallisent des surfaces (automobile,
outillage, etc.) Il est possible de diminuer la concentration en ions nickel des
effluents de ces entreprises en réalisant une électrolyse. La cuve à électrodéposition contient une anode en titane et une
cathode en carbone. L’équation de la réaction qui a lieu dans la cuve à électrodéposition
s’écrit : 2 Ni2+ (aq) + 2 H2O
(ℓ) → O2 (g) + 4 H+ (aq) + 2 Ni
(s)
►
Matériel et produits disponibles :
-
Solution aqueuse de chlorure de nickel II
tel que : [Ni2+] =
0,10 mol . L–1
-
Électrode de titane et électrode de
carbone.
-
Grand bécher pour électrolyse.
-
Générateur de tension continue.
-
Ampèremètre et fils électriques. 1.
Réaliser un schéma détaillé du montage
permettant de diminuer, par électrolyse, la concentration en ions nickel
II d’une solution aqueuse. 2.
Prévoir les observations qui pourront être
faites lors de l’électrolyse.
-
Données :
-
Les ions nickel II donnent une coloration
verte aux solutions qui les contient.
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Préparation à l’ECE : Cuve à électrodéposition : 1.
Schéma détaillé du
montage.
►
L’électrolyseur :
-
Un
électrolyseur est un récepteur électrique constitué de deux électrodes
(tiges conductrices) qui plongent dans une solution appelée électrolyte.
-
Le générateur
impose le transfert d’électrons et force une transformation limitée à
poursuivre son évolution.
-
L’électrolyse
est une réaction endoénergétique (elle consomme de l’énergie).
-
L’électrode à
laquelle se produit l’oxydation est appelée anode (reliée à la borne
positive du générateur)
-
L’électrode à
laquelle se produit la réduction est appelée cathode (reliée à la borne
négative du générateur).
►
Remarque :
-
Les termes
anode et cathode pour noter les électrodes s’emploient aussi pour les
piles.
-
L’anode
désigne toujours l’électrode où se produit l’oxydation.
-
La
cathode désigne toujours l’électrode
où se produit la
réduction.
-
Un électrolyseur :
-
Un
électrolyseur est un convertisseur d’énergie qui convertit de l’énergie
électrique en énergie chimique. 2.
Observations lors de
l’électrolyse.
-
Réactions aux
électrodes :
►
Électrode de
graphite :
-
Le dépôt de
nickel se forme sur l’électrode reliée à la borne négative du
générateur :
-
La cathode.
-
Il s’agit
d’une réduction : la réduction des ions nickel
II.
-
Au cours de l’électrolyse, les ions nickel
Ni2+
(aq) disparaissent et
on observe la formation d’un dépôt de nickel
métallique Ti (s)sur l’électrode de
carbone.
-
La solution se
décolore peu à peu au cours de l’électrolyse.
►
Électrode de
titane :
-
On observe un
dégagement gazeux sur l’électrode de titane.
-
Il se forme du
dioxygène
O
2
(g) : gaz qui ravive l’incandescence d’une allumette
O
2.
-
Il se forme à
l’anode, électrode reliée à la borne positive du générateur.
-
Il s’agit
d’une oxydation :
-
L’oxydation de
l’eau.
-
Équation
globale ayant lieu lors de cette électrolyse.
-
Bilan
énergétique d’un électrolyseur.
-
Dans une pile
ou un électrolyseur, une partie de l’énergie est dissipée sous forme de transfert
thermique (effet joule).
-
Ce phénomène
diminue le rendement de ces convertisseurs.
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Électrolyse
(2004)
-
TP de chimie :
Étude
expérimentale de l’électrolyse.
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Anode en
titane pour le traitement des eaux usées :
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