Concours Centrale-Supélec 2010 2/14
FiliĂšre PSI
PHYSIQUE-CHIMIE FiliĂšre PSI
c) Estimer la tension thĂ©orique aux bornes de la cellule dâĂ©lectrolyse dans les
conditions précédentes pour obtenir .
d) Industriellement, la tension nécessaire est supérieure à la valeur trouvée.
Proposer une explication.
I.A.3) Dans un autre type dâĂ©lectrolyseur, on utilise une cathode en mercure.
Le sodium est soluble dans le mercure (liquide) et forme un « amalgame ». On
doit alors considérer le couple . Sur le mercure, la surtension du
couple vaut pour . Le reste Ă©gal Ă .
a) Tracer la nouvelle allure des courbes et déterminer quelle réaction se
produit Ă la cathode de mercure.
b) Dans ces installations, la cathode est circulante : Ă la sortie de lâĂ©lectrolyseur,
lâamalgame est envoyĂ© dans un rĂ©acteur appelĂ© « dĂ©composeur » dans lequel il
entre en contact avec de lâacier (et du graphite comme catalyseur) ; le dĂ©compo-
seur reçoit aussi un courant dâeau. Ă lâaide des courbes , mettre en Ă©vidence
lâexistence de deux rĂ©actions, lâune Ă lâinterface mercure-eau, lâautre Ă lâinterface
acier-eau. Quels sont les produits obtenus à la sortie du décomposeur ?
I.A.4) Aux bornes dâune cellule Ă cathode en acier, la tension est ; elle
est de aux bornes dâune cellule Ă cathode en mercure.
a) Calculer lâĂ©nergie nĂ©cessaire pour produire une tonne de dichlore dans cha-
que cas.
b) Un des procĂ©dĂ©s est-il plus avantageux que lâautre ? Voyez-vous des inconvĂ©-
nients Ă lâutilisation dâune cathode en mercure ?
I.B - Dessalement de lâeau de mer par osmose inverse
I.B.1) Un systĂšme fermĂ© est composĂ© dâun corps pur sous deux phases
et , à température et pression constantes.
a) Exprimer lâenthalpie libre de ce systĂšme en fonction des potentiels chimi-
ques de dans les deux phases, et , et des quantités de matiÚre res-
pectives et .
b) Quelle propriĂ©tĂ© possĂšde lorsque le systĂšme est Ă lâĂ©quilibre ? En dĂ©duire
une relation entre et Ă lâĂ©quilibre.
c) Lorsque cette condition nâest pas rĂ©alisĂ©e, dans quel sens le systĂšme Ă©volue-
t-il ?
j5 kA m2â
â
=
Na+Na Hg()â()
H2OH
2
â()ηâČ
c1â70 V,=j5 kA m2â
â
=pH 14
jV()
jV()
345 V,
440 V,
A1()
2()
G
A”A1()