Formation d`une image par une lentille mince

Chapitre 12
TP : TRANSFORMATIONS FORCÉES : ELECTROLYSES
Objectifs.
 Mise en évidence expérimentale de la possibilité, dans certains cas, de changer le sens d’évolution d’un
système.
 Effectuer un bilan qualitatif et quantitatif d'une électrolyse.
I Les couples Zn 2+ / Zn et I2 / I –
1 - Recherche de l’évolution spontanée
Réactifs disponibles : poudre de zinc ; solution de sulfate de zinc de concentration 1.10 –2 mol.L –1 ; eau iodée de
concentration 1,0.10 –2 mol.L -1 ; solution d’iodure de potassium de concentration 1.10 –2 mol.L –1 ; soude .
Déterminer expérimentalement le sens d’évolution spontanée . Décrire avec soin le protocole utilisé .
Ecrire l'équation de la réaction associée à cette transformation chimique spontanée.
Par un calcul de quotient de réaction initial, montrer que le sens d’évolution trouvé est bien celui prévisible
théoriquement .
Que peut-on dire du taux d’avancement final de la réaction ?
Donnée : K = 6.10 46
2 – La transformation forcée
La réaction inverse est-elle susceptible de se produire ? Calculer sa constante d’équilibre . Conclure.
Est-il possible de forcer ce système à évoluer dans le sens de la formation de Zinc et de diiode ?
a - Expérience
Réaliser le montage suivant :
Ajuster la tension aux bornes du générateur à 15 V.
Fermer l’interrupteur .
Observer les électrodes et l’aspect de la solution
autour de celles-ci.
Introduire 2 mL de cyclohexane du coté où un phénomène
coloré se produit et observer.
+
anode
tube en U
–
cathode
Electrodes en graphite
solution
d’iodure
de zinc(II)
b. Exploitation.
Qui impose le sens de déplacement des porteurs de charge ? Reproduire le schéma du montage électrique et
y faire figurer le sens de déplacement de tous les porteurs de charge et celui du courant électrique imposé.
Proposer une interprétation des phénomènes observés aux électrodes .
Ecrire les demi-équations se produisant à chaque électrode . Préciser leur nature .
Ecrire l'équation globale associée à la transformation électrochimique réalisée.
Comment évolue le quotient de réaction au cours d’une telle transformation ?
II. Aspect quantitatif d'une électrolyse : électrolyse de l'eau en milieu acide
1 - Expérience.
Introduire 100 mL d'eau distillée dans l'électrolyseur. Remplir les éprouvettes graduées avec de l'eau distillée
et les retourner, sans bulles d'air, sur les électrodes.
Ajouter 10 mL d'acide sulfurique à 2 mol.L-1 dans la cuve de l'électrolyseur.
Homogénéiser la solution à l'aide d'un agitateur et ce, particulièrement entre les électrodes.
Réaliser le montage en série comprenant : un générateur de tension continue réglable, un électrolyseur, un
multimètre utilisé en mode ampèremètre, un interrupteur.
+
–
Fermer l'interrupteur tout en déclenchant le chronomètre et ajuster la
tension aux bornes du générateur pour que l’intensité du courant soit de
I
l’ordre de 0,3 A.
A
Observer.
eau + acide
Arrêter l’électrolyse lorsque le volume le plus grand dégagé à une électrode sulfurique
vaut 10 mL .
cathode
anode
anode
cathode
Mesurer la valeur du volume de gaz dégagé à l'autre électrode.
Identifier les gaz formés.
2 - Exploitation.
Données : Couples oxydant/réducteur
O2(g)/H2O
H+(aq)/H2(g)
S2O82- (aq) / SO2SO24 (aq)
4 (aq) /SO2(aq)
-1
VM = 24 L.mol
A partir de l'inventaire des espèces chimiques présentes dans la solution et du sens de circulation
des électrons, écrire les équations de réaction possibles à chaque électrode.
Au vu des observations, indiquer les réactions qui se produisent réellement aux électrodes.
Établir l'expression de la quantité d’électrons ayant circulé dans le circuit pendant la durée t en fonction de
l'intensité du courant qui a circulé dans le circuit.
Établir le tableau descriptif de l'évolution du système à l'anode.
Vérifier que le volume mesuré expérimentalement est en accord avec la valeur calculée dans les conditions
de l'expérience.
Écrire l'équation de la réaction associée à l’électrolyse.
Vérifier que le rapport des volumes dégagés est en accord avec le rapport des quantités de matière à l'état
final.
III- Electrolyse d’une solution de chlorure de sodium
+
Réaliser le montage ci contre. Régler le générateur
pour que la tension soit de
l’ordre de 3V . Fermer l’interrupteur et observer.
-
A
Indigo
Phénolphtaleine
Quelles sont les réactions susceptibles de se produire
à l’anode et à la cathode ?
Données : O2 / H2O Cl2/Cl- H2O / H2 Na+/Na
Solution de
NaCl 1 mol. L-1
Quelles sont les produits effectivement formés ?
En déduire l’équation traduisant l’électrolyse.
Quelles peuvent-être les applications de cette électrolyse ?