ELECTROLYSE ET SYNTHESE DE L’EAU

ELECTROLYSE

Expérience :

On réalise le dispositif constitué d’une cuve électrolytique, des électrodes reliées a un circuit électrique alimenté par le générateurs G (schéma de la figure ci-dessous). Deux tubes à essais plongent dans la cuve, l’un a l’anode, l’autre à la cathode. Sachant que les tubes à essais 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, le courant circule dans le circuit. On observe :

- des dégagements gazeux au niveau des électrodes,

- Le contenu du tube de l’anode est à un niveau plus élevé.

Interprétation :

Le passage du courant électrique a conduit a conduit à la formation de deux gaz :

-du dioxygène a l’anode

-du dihydrogène a la cathode

Mise en évidence des gaz formés :

· La flamme d’une buchette allumée se ravive lorsqu’on la présente à l’ouverture du tube de gauche » le gaz formé dans ce tube est le dioxygène (O2).

· Une légère détonation est entendue lorsqu’on présente la buchette d’allumette a l’ouverture[H1] du tube de droite. Le gaz formé est le dihydrogène (H2)

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).

L’équation de cette décomposition de l’eau s’écrit : 

2H₂O→O₂ + 2H₂

Le volume du dihydrogène est le double de celui du dioxygène lors de l’électrolyse de l’eau ;

V_H2=2V_O2

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 :

Après 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 480 cm³ de dihydrogène.

1- Sur quelle électrode a-t-on recueilli 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 V_m =24L.mol-1 ; M_O = 16g.mol-1 ; M_H = 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-Faire le schéma annoté 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 :

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=V_H2/V_m=0,480/24 =0,02 mol.

3) Équation bilan : 2H₂O → 2H₂ + O₂

4) Masse d’eau à décomposer : Masse molaire M_H2O = (2 x 1) + 16 = 18g.mol-1

Nombre de moles Ainsi, n_H2O/2=n_H2 ⇒ n_H2O=0.02mol

n_H2O=m/ M_{H2O =}>m= n_H2O x M_H2O=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.

-La flamme d’une buchette allumée se ravive lorsqu’on la présente à l’ouverture du tube contenant le dioxygène (O2).

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

V_H2rest=V_H2-V_H2rest= avec V_H2brute=2V_O2

Donc

V_{H2 rest}=V_H2-2V_O2=80-2x35=10cm³

3) Equation-bilan 2H₂ + O₂ →2H₂O

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