Term STL SPCL –Lycée Ste Anne- Verdun B. CHIOMENTO
Chimie et développement
durable
EXERCICE 1.L’affinage du cuivre
Le cuivre obtenu à partir de son minerai contient habituellement beaucoup d’impuretés (du zinc, du
fer, de l’argent, de l’or…). Pour le raffiner, on réalise l’électrolyse d’une solution de sulfate de cuivre
acidifiée, en utilisant une cathode en cuivre pur. Cette technique permet d’obtenir du cuivre pur à
99,5 % au moins.
1. Faire le schéma de l’électrolyse.
2. Indiquer toutes les oxydations possibles à l’anode.
3. En réalité, seuls le cuivre, le zinc et le fer sont oxydés, mais les cations du fer et du zinc ne sont pas
réduits à la cathode ; on n’observe aucun dégagement gazeux à cette électrode.
Quelle est l’équation de la réaction correspondant à cette électrolyse ?
4. De quoi sont composées les impuretés récupérées au fond de l’électrolyseur ? Conclure.
EXERCICE 2.L’accumulateur nickel-cadmium
L’accumulateur nickel-cadmium est employé dans de nombreux appareils électriques autonomes. Il
est étanche et plus stable du point de vue chimique qu’une batterie d’accumulateurs au plomb. Il
peut, en outre, rester inemployé durant des périodes prolongées.
Couples rédox : NiO(OH)/Ni(OH)2 et Cd(OH)2/Cd solides ou gélifiés
1. Ecrire les demi-équations électroniques correspondant à ces deux couples.
2. Sachant que du cadmium est reformé durant la charge de cet accumulateur, indiquer les réactions
qui ont lieu au niveau des électrodes.
3. En déduire les équations des réactions lors de la charge, et lors de la décharge.
4. Indiquer la polarité de cet « accu » au cours de sa décharge.
EXERCICE 3.Chromage d’une pièce métallique
Pour chromer une pièce métallique de 20 cm², on réalise l’électrolyse d’une solution contenant des
ions chrome Cr3+(aq). On veut déposer une couche de chrome de 50 μm d’épaisseur.
1. La pièce métallique sert d’électrode dans cette électrolyse. Doit-elle être la cathode ou l’anode ?
Justifier.
2. Calculer la masse de chrome à déposer sur la pièce métallique.
3. En déduire la quantité de matière correspondante.
4. Quelle doit être l’intensité du courant (supposée constante) pour que l’opération se fasse en 10
heures ?
Données : densité du chrome : 7 200 ; masse molaire du chrome : 52 g/mol.
EXERCICE 4.Pile Daniell et électrolyse
On réalise une pile Daniell ; la tension relevée aux bornes de cette pile est de 1,1 V.
1. Rappeler les équations aux électrodes, l’équation de pile et le principe de fonctionnement de cette
pile.
2. Que se passe-t-il si l’on laisse cette pile débiter indéfiniment ?
On intercale maintenant un générateur de tension continue entre les deux électrodes de la pile, la
borne (+) du générateur étant reliée à l’électrode de cuivre.
3. Quelle doit être la fém minimale du générateur ?
4. Identifier les électrodes où se produisent les réactions d’oxydation et de réduction, et écrire les
demi-équations correspondantes.
5. Ecrire l’équation de la réaction associée à la transformation globale.
6. Cette transformation est-elle spontanée ? Justifier.
7. Que se passe-t-il lorsqu’on débranche le générateur et qu’on le remplace par un voltmètre ?