Corrigé n°1 - Modéliser le fonctionnement d'une électrolyse 1

Q1. L'électrode de gauche est reliée au pôle négatif du générateur : des électrons sont envoyés du générateur vers cette électrode, où ils sont consommés. Il s'y produit donc une réduction : cette électrode joue le rôle de cathode.

Seuls les ions cuivre peuvent se réduire d'après les données. La demi-équation électronique associée est donc :

`"Cu"^{2+}"(aq)"+2"e"^{-}="Cu(s)"`.

Avec un raisonnement similaire, on détermine que l'électrode 2 joue le rôle d'anode, siège d'une oxydation : 

`"Br"_2"(aq)"+2"e"^{-}=2"Br"^{-}"(aq)"`.

Q2. On complète le schéma :

Q3. Pour établir l'équation de fonctionnement, il faut combiner les deux demi-équations électroniques de manière à ce qu'il n'y ait plus d'électrons dans le bilan. En effet, les électrons sont échangés entre espèces, donc le nombre d'électrons générés à l'anode est le même que ceux consommés à la cathode. On obtient :

`"Cu"^{2+}"(aq)"+"Br"_2"(aq)"\rightarrow"Cu(s)" + 2"Br"^{-}"(aq)"`.

Q4. La masse de cuivre déposée au cours de l'électrolyse peut se déterminer à l'aide de la relation :

`m_"Cu"=n_"Cu"\timesM_"Cu"`.

Pour connaître la quantité de matière de cuivre correspondante, il faut déterminer la quantité d'électrons échangés au cours de l'électrolyse car, d'après la demi-équation électronique, on a :

`n_"Cu"=\frac{n_"e"]{2}`.

On sait que la quantité d'électricité qui a circulé s'exprime de deux manières : 

• `Q=I\cdotDeltat` 
  
• `Q=n_"e"cdotecdotN_"A"`
  

On en déduit : `n_"e"=\frac{I\cdotDeltat}{ecdotN_"A"}=\frac{1" A"\times(1\times60\times60)" s"}{1,602\times10^{-19}" C"\times6,02\times10^{23}" mol"^{-1}}=37,3\times10^{-3}" mol"`

D'où :

`m_"Cu"=n_"Cu"\timesM_"Cu"=37,3\times10^{-3}" mol"\times63,5" g"cdot"mol"^{-1}=2,4" g"`.

Il s'est déposé 2,4 grammes de cuivre sur l'électrode après 1 heure d'électrolyse.