ELECTROLYSE ET SYNTHESE DE L’EAU
ELECTROLYSE
Expérience :
On réalise le dispositif du schéma de la figure ci-dessous
sachant que les tubes à essais A et B sont remplis du même liquide que celui de
la cuve.
Observations :
Lorsque l’interrupteur
k est ouvert, on n’observe rien.
Lorsqu’on ferme
l’interrupteur K, on observe des dégagements gazeux au niveau des électrodes,
la lampe brille. Le contenu du tube A est a un niveau
plus élevé.
Définition :
L’électrolyse de l’eau est la décomposition
par le courant électrique de l’eau en deux gaz : le dioxygène(O2)
et le dihydrogène(H2). Le volume du dihydrogène est le double de
celui du dioxygène lors de l’électrolyse de l’eau ;
VH2=2VO2
Cette décomposition
est l’électrolyse de l’eau. L’équation de cette décomposition de l’eau s’écrit :
2H2O→O2
+ 2H2
SYNTHESE
DE L’EAU
Définition :
La synthèse
de l’eau est la formation de l’eau à partir du mélange réactionnel de
dihydrogène et de dioxygène.
Expérience :
On retourne sur une cuve a mercure une éprouvette
contenant un mélange de dioxygène et de dihydrogène et comportant un dispositif
pouvant produire une étincelle.
Observation :
Apres le passage de l’étincelle, les gaz sont brulés
et on observe :
-une diminution de pression qui se manifeste par la montée
du mercure dans l’éprouvette.
-une buée ou gouttelettes sur la paroi intérieure de l’éprouvette. :
c’est l’eau.
La combustion du dioxygène et du dihydrogène a
donc conduit à la formation de l’eau. L’équation bilan est :
2H2 + O2 → 2H2O
EXERCICES
EXERCICE I :
Lors d’une expérience sur l’électrolyse de l’eau, on a recueilli 480cm3
de dihydrogène.
1- Sur quelle électrode recueillit-on le gaz dihydrogène ?
2- Calculer le nombre de moles de dihydrogène recueilli.
3- Écrire l’équation bilan de cette réaction chimique.
4- Calculer la masse d’eau à décomposer.
On donne Vm
=24L.mol-1 ; MO = 16g.mol-1 ; MH = 1g.mol-1
EXERCICE
II :
1-Equilibrer l’équation suivante : H2O→H2+O2
2-Au cours d’une séance de travaux pratiques, on réalise
une expérience d’électrolyse de l’eau.
Le professeur fait arrêter l’expérience lorsque le
volume le plus important de gaz recueilli a l’une des électrodes atteint 20 cm3.
a-aire le schéma annote de l’électrolyseur.
b-indiquer la valeur du volume de gaz recueilli à l’autre électrode.
c-comment peut-on caractériser chacun de ces deux gaz ?
EXERCICE III :
Exercice d’application
Au cours d’une électrolyse de l’eau, on a recueilli
120 ml d’un gaz à la cathode
1-de quel gaz s’agit-il ?
2-Comment l’identifie-t-on ?
3-calcule le volume du gaz recueilli à l’autre
électrode
EXERCICE IV :
Amadou utilise 80cm3 de dihydrogène et
35cm3 du dioxygène pour réaliser la synthèse de l’eau.
1. Quelle est le gaz en excès ? justifier la
réponse.
2. Détermine le volume du gaz restant.
3. Ecrit l’équation-bilan de la réaction.
CORRIGES
EXERCICE I :
1) On a recueilli le gaz dihydrogène sur
la cathode.
2) Nombre de moles de dihydrogène : n=VH2/Vm=0,480/24 =0,02 mol.
3) Équation bilan : 2H2O
→ 2H2 + O2
4) Masse d’eau à décomposer : Masse
molaire MH2O = (2 x 1) + 16 = 18g.mol-1
Nombre de moles Ainsi, nH2O/2=nH2
⇒ nH2O=0.02mol
nH2O=m/
MH2O =>m= nH2O x MH2O=0,02x18=0,36
g.
EXERCICE II :
1- 2H2O→H2+O2
2-Au cours d’une séance de travaux
pratiques, on réalise une expérience d’électrolyse de l’eau.
Le professeur fait arrêter l’expérience
lorsque le volume le plus important de gaz recueilli a l’une des électrodes
atteint 20 cm3.
a-
b-20/2=10cm3
c-
-une légère détonation est entendue lorsqu’on
approche une buchette allumée a l’ouverture du tube contenant du dihydrogène.
- Le gaz incolore obtenu à l’anode rallume une buchette ne présentant qu’un
point incandescent (presque éteinte) : c’est le dioxygène.
EXERCICE III :
1-IL s’agit du dihydrogène
2- lorsqu’on approche à ce gaz une flamme,
il émet un bruit caractéristique
3- le volume du dioxygène
EXERCICE IV :
1) le gaz
en excès
. 
< 
donc le dihydrogène est en excès.
2) Le volume restant
VH2rest=VH2-VH2rest=
avec VH2brute=2VO2
Donc
VH2 rest=VH2-2VO2=80-2x35=10cm3
3) Equation-bilan 2H2 + O2 →2H2O