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Les piles électrolytiques: Applications

Les piles électrolytiques: Applications. Définition: dispositif convertissant l’énergie électrique en énergie chimique. Ex: électrolyse de l’eau Réduction: 2H 2 O (l) + 2e- → H 2(g) + 2OH- (aq) E º cath = - 0,828 V Oxydation:

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Presentation Transcript

  1. Les piles électrolytiques:Applications

  2. Définition: dispositif convertissant l’énergie électrique en énergie chimique. Ex: électrolyse de l’eau Réduction: 2H2O(l)+ 2e- →H2(g) + 2OH-(aq) Eºcath= - 0,828 V Oxydation: 2H2O(l) → O2(g) + 4H+(aq) + 4e- E ºan = 1,229V

  3. Rédox: 2H2O (l)→ 2H2 (g) + O2 (g) Eº pile = -0,828 – (1,229) Eºpile = -2,057V Réaction non-spontanée forcée par une source extérieure

  4. pile électrochimique vs pile électrolytique

  5. Utilités des piles électrolytiques 1- Production industrielle de certains éléments Ex: électrolyse de sel fondu

  6. Procédé Downs

  7. 2- Extraction et raffinage des métaux

  8. Cellules électrolytiques industrielles

  9. 3- Galvanoplastie / électroplacage • Réaction à l’anode • Réaction à la cathode (objet inerte)

  10. Autre exemple...

  11. Comment prédire la quantité de métal déposée sur la cathode pendant la galvanoplastie???

  12. 4.4 Loi de Faraday • La quantité d’une substance produite ou consommée dans une réaction d’électrolyse est directement proportionnelle à la quantité d’électricité passant dans le circuit.

  13. NOTIONS DE BASE • Intensité du courant: I • I = Q / Δ t • I : mesurée en ampère « A » (Coulombs /secondes ou C/s) • Comment relier l’intensité du courant à la masse ?????

  14. Nombre de moles et stoechiométrie • Ex: Ag+ + 1 e-→ Ag (s) • 1 mol d’ e-→ 1 mol d’argent • Comment déterminer le nombre de mol d’électrons impliqués?

  15. 1 Faraday (1F) représente la charge électrique d’une mole d’électrons • 1F = 1,602x10-19 C x 6,02 x 1023 e- 1 e- 1 mol Ainsi: 1F ≈ 96 500 C

  16. Relations à considérer: • Intensité du courant et temps ↨ • # de charges électriques « Q » ↨ • # moles d’électrons ↨ • # moles de l’élément ↔ masse

  17. Quelle est la masse d’argent qui se déposera sur une cuillère dans une celllule électrolytique si un courant de 1,2 A circule pendant 15 minutes??? • I = 1,2 A • Δt = 15 minutes ou 15 min x 60s /1 min = 900 s • m Ag = ?

  18. I↔ Q ↔ # mol e- ↔ # mol Ag • Q = I x Δt • Q = 1,2 A x 900s • Q = 1080 C • X mol e- =1mol e- 1080 C 96500 C • X = 1,1 x 10-2mol e-

  19. Selon l’équation de réduction: Ag+ + 1 e-→ Ag (s) • X mol Ag = 1mol Ag 1,1 x 10-2mol e-1 mol e- • X = 1,1 x 10-2mol de Ag

  20. Conversion finale........ • m Ag = n Ag x M Ag • m Ag =1,1 x 10-2mol x 107,87 g/mol • m Ag = 1,2 g • Donc 1,2 g d’argent se déposeront sur la cuillère.

  21. Autre exemple... • Combien de minutes faut-il pour former un dépôt de 0,375g de calcium dans une pile dont le courant atteint 3,93 A ? • Exercices: livre p. 541 # 21 à 24

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