📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
Contrairement à une pile (transformation spontanée), l'électrolyse est une transformation forcée qui nécessite un apport d'énergie électrique.
- Définition : C'est une transformation chimique provoquée par le passage d'un courant électrique imposé par un générateur.
- Polarité :
- La cathode est reliée au pôle négatif du générateur : il s'y produit une réduction.
- L'anode est reliée au pôle positif du générateur : il s'y produit une oxydation.
- Loi de Faraday : La quantité d'électricité $Q$ traversant le circuit est liée à la quantité de matière d'électrons échangés $n(e^-)$ par : $$Q = I \cdot \Delta t = n(e^-) \cdot F$$ où $F \approx 96500 , C \cdot mol^{-1}$ (constante de Faraday).
Méthodes à maîtriser
- Écrire les demi-équations : Identifier le couple oxydant/réducteur et équilibrer les électrons.
- Établir le bilan : Additionner les demi-équations en multipliant pour que le nombre d'électrons soit identique.
- Tableau d'avancement : Utiliser l'avancement $x$ pour relier la quantité de matière d'un produit à $n(e^-)$.
- Calculer la durée : Utiliser $I \cdot \Delta t = n(e^-) \cdot F$ en isolant $\Delta t = \frac{n(e^-) \cdot F}{I}$.
Exemples corrigés
Électrolyse d'une solution de chlorure de cuivre (II) ($Cu^{2+} + 2Cl^-$) :
- Cathode : $Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu(s)$
- Anode : $2Cl^- \rightarrow Cl_2(g) + 2e^-$
- Bilan : $Cu^{2+} + 2Cl^- \rightarrow Cu(s) + Cl_2(g)$ Si $I = 0,5 A$ pendant 10 min ($600 s$) : $n(e^-) = \frac{0,5 \times 600}{96500} \approx 3,1 \cdot 10^{-3} mol$. D'après l'équation, $n(Cu) = \frac{n(e^-)}{2} \approx 1,55 \cdot 10^{-3} mol$.
Erreurs fréquentes
- Confondre anode et cathode : Rappelez-vous "Anode = Oxydation" (les deux commencent par une voyelle).
- Oublier de convertir le temps en secondes dans la formule $Q = I \cdot \Delta t$.
- Ne pas vérifier le nombre d'électrons lors de la sommation des demi-équations.