Électrolyse aqueuse: qu'est-ce que, comment, exercices

LES électrolyse aqueuse est réaction redox pas spontané qui se produit avec le passage de courant électrique par une solution de ions dissous dans L'eau. Pour bien la comprendre, il est important de savoir ce qu'est l'électrolyse elle-même. Suivre!

Voir aussi: Qu'est-ce que l'électrolyse ignée?

Qu'est-ce que l'électrolyse et à quoi sert-elle ?

Électrolyse est le nom donné à la réaction d'oxydoréduction chimique provoquée par le passage d'un courant électrique. Cette réaction peut se produire de deux manières: une électrolyse ignée et le électrolyse en solution ionique aqueuse. Cette dernière nous intéresse dans ce texte.

Dans les deux types d'électrolyse, il y a des ions, le différence est que, dans le premier type, le composé ionique est jeter et il n'y a pas d'eau dans le processus, et dans le second, comme son nom l'indique, le composé ionique est dissous dans l'eau.

L'électrolyse est un procédé chimique utilisé pour obtention de éléments chimiques (aimer métaux, hydrogène, béryllium, chlore

, entre autres), pour le processus de galvanisation, tels que le chromage et le nickelage, ainsi que pour le purification électrolytique des métaux. Si ce sujet vous intéresse, lisez notre texte: Notion d'électrolyse.

Procédé de galvanisation de structures métalliques dans un bain de zinc.

Électrolyse aqueuse

En électrolyse aqueuse, on a un composé ionique dissous dans l'eau, et celui-ci, par dissociation ou ionisation, libère ses ions dans la solution, permettant le passage du courant électrique. En plus des ions libérés par le composé ionique, il faut prendre en compte les ions de la auto-ionisation de l'eau:

H₂O → H⁺ + OH^-

Parce qu'il y a un besoin de courant électrique pour que l'électrolyse se produise, nous disons alors que c'est un processus non spontané. ce qui arrive exactement au contrairement au processus vu dans une pile, qui, à son tour, transforme l'énergie chimique dérivée d'une réaction en production d'énergie électrique.

Comment se produit l'électrolyse aqueuse

Comme déjà dit, lors de l'électrolyse aqueuse, il faut tenir compte de la ions dérivés de l'eau et le ions dérivés du composé dissous. Voir l'exemple de dissociation du chlorure de sodium :

NaCl_(ici) → Dans⁺_(ici) + Cl^-_(ici)

Donc la solution a deux cations (H⁺ et sur⁺) et deux anions (OH^- et Cl^-). Cependant, un seul cation et un anion subiront une oxydo-réduction par la décharge électrique. Pour identifier lequel des deux sera affecté, nous avons un File d'attente de priorité, représenté ci-dessous, par ordre croissant :

- cations: Métaux de la famille 1,2 et 13 < H⁺ < autres métaux

- anions: Oxygène et anions F^- < OH^- < anions non oxygénés

Ainsi, pour l'exemple de électrolyse en solution aqueuse de chlorure de sodium, on a que les ions H⁺ et Cl^- subira une décharge électrique. Maintenant, nous allons faire le analyser de ce qui se passe à chacun des pôles :

• Cathode et anode

Au cathode, le pôle négatif de la cellule électrolytique, le les électrons atteignent l'électrode et c'est là que migrent les cations présents dans la solution. Par conséquent, c'est là que se produit la décharge du cation H.⁺ et sa réduction, selon l'équation suivante :

2h⁺ + 2e → H_2(g)

A l'anode, pôle positif de la cellule électrolytique, les cations présents dans la solution Se décharger et perdre leurs électrons. Parce qu'il a la priorité de télécharger sur l'OH^-, le CL^- migre vers l'anode, où il subit une oxydation selon l'équation suivante :

2Cl^-_(ici) → 2e + Cl_2(g)

On peut écrire l'équation générale du processus d'électrolyse additionner les réactions de chaque étape du processus: dissociation; l'auto-ionisation de l'eau; réduction des cations; et l'oxydation de l'anion.

NaCl_(ici) → Dans⁺_(ici) + Cl^-_(ici)

H₂O → H⁺ + OH^-

2h⁺ + 2e → H_2(g)

2Cl^-_(ici) → 2e + Cl_2(g)

En équilibrant les équations et en éliminant les éléments qui se répètent dans les réactifs et les produits, nous avons :

2NaCl_(ici) + 2H₂O_(liquide.) → 2Na⁺_(ici) + 2OH^-_(ici) + H_2(g) + Cl_2(g)

En analysant l'équation globale, nous avons toujours les ions Na en solution.⁺_(ici) et oh^-_(ici), formation de soude caustique (NaOH), l'un des produits de la réaction, en plus du gaz hydrogène, formé à la cathode, et le gaz chlore, formé à l'anode.

Voir aussi :Aspects quantitatifs de l'électrolyse

exercices résolus

Question 01 (UEG) La galvanisation est un procédé qui permet de donner un revêtement métallique à une pièce particulière. Ci-dessous est un appareil expérimental, mis en place pour permettre le nickelage d'une clé.

Dans le processus de revêtement de la clé avec du nickel, une réaction X se produira, représentée par une demi-réaction Y. Dans ce cas, la paire XY peut être représentée par :

a) réduction, Ni⁺ + 1e^– → Ni(s)

b) réduction, Ni(s) → Ni²⁺ + 2e^–

c) oxydation, Ni²⁺ + 2e^– → Ni(s)

d) oxydation, Ni(s) → Ni²⁺ + 2e^–

e) réduction, Ni²⁺ + 2e^– → Ni(s)

Résolution: Lettre e". Les ions présents dans la solution sont: cations: Ni²⁺ et H⁺; anions: SO₄^2- et oh^-. Pour les cations, Ni²⁺ il est prioritaire dans la décharge et, par conséquent, il subira une diminution de la cathode, selon l'équation: Ni²⁺ + 2e^– → Ni(s).

Question 02 (FMABC-SP) Considérons le système suivant utilisé dans la purification du cuivre métallique :

Dans ce processus:

a) II représente la cathode où se produit l'oxydation.

b) II représente l'anode où se produit la réduction.

c) I représente la cathode où se produit l'oxydation.

d) I représente la cathode à laquelle la réduction se produit.

e) I représente l'anode où se produit l'oxydation.

Résolution: Lettre e". En électrolyse, l'électrode connectée au pôle positif du générateur s'appelle une anode, et les anions y perdent des électrons et subissent une oxydation, selon l'équation: Cu⁰ → Cu²⁺ + 2e.

Question 03 (Fatec-SP) Pour chromer un anneau en acier, un étudiant a assemblé le circuit électrolytique, illustré dans la figure suivante, en utilisant une source de courant continu.

Pendant le fonctionnement du circuit, il est correct d'affirmer qu'il se produit

a) libération de chlore gazeux à l'anode et dépôt de chrome métallique à la cathode.

b) libération de chlore gazeux à la cathode et dépôt de chrome métallique sur l'anode.

c) libération d'oxygène gazeux à l'anode et dépôt de platine métallique sur la cathode.

d) dégagement d'hydrogène gazeux à l'anode et corrosion du platine métallique à la cathode.

e) dégagement d'hydrogène gazeux à la cathode et corrosion de l'acier métallique à l'anode.

Résolution: Lettre a". Les ions présents dans la solution sont: cations: Cr³⁺ et H⁺; anions: Cl^- et oh^-. Pour les cations, Cr³⁺ il est prioritaire dans la décharge et, par conséquent, il subira une réduction à la cathode, selon l'équation: Cr³⁺ + 3e^– → Cr(s).

Pour les anions, Cl- est prioritaire dans la décharge et, par conséquent, subira une oxydation à l'anode, selon l'équation: 2Cl^-_(ici) → 2e + Cl_2(g).

C'est-à-dire qu'à l'anode (partie en platine) nous aurons la libération de chlore gazeux Cl_2, et, dans la cathode (anneau d'acier), le dépôt de chrome métallique.

Par Victor Ferreira
Professeur de chimie

La source: École du Brésil - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-solucao-aquosa.htm