Séquence 1: Documents pour les cours

Electrolyse et synthèse de l’eau

 

1- Electrolyse de l’eau

1.1- Définitions

- L’électrolyse de l’eau est la décomposition de l’eau par le courant électrique

- L’électrolyseur (voltamètre) est muni de deux électrodes :

- L’anode : entrée du courant (+)

- La cathode : sortie du courant (-)

1.2- Expérience

1.3- Interprétation et résultat

L’électrolyse contient uniquement de l’eau. le circuit étant fermé, on n’observe rien ; l’eau est faiblement conductrice du courant électrique.

En y ajoutant quelques gouttes de soude, des bulles gazeuses se dégagent du nouveau de chaque  électrode : la soude rend l’eau conductrice du courant électrique.

Le volume de gaz obtenu à la cathode est le double de celui du gaz à l’anode.

On va identifier ces deux gaz.

 

a) Identification de gaz à la cathode

 

On obtient un gaz incolore et inodore qui, à l’approche d’une flamme, brûle après une légère détonation : c’est le dihydrogène.

b) Identification du gaz à l’anode

 

 

On obtient un gaz incolore et inodore qui rallume vivement une buchette présentant un point incandescent : c’est le dioxygène.

1-4 Conclusion

L’électrolyse de l’eau permet d’obtenir du dihydrogène à la cathode du dioxygène à l’anode le volume du dihydrogène est le double du volume du dioxygène.

1-5 Equation – bilan

Ecriture bilan

Eau          →  Dihydrogène  + Dioxygène

Equation bilan

2H₂O        →     2H₂           +    O₂

2 moles             2 moles            1 mole

 

2- Synthèse de l’eau

2.1- Définition

La synthèse de l’eau est la formation de l’eau à partir du mélange réactionnel de dihydrogène et de dioxygène.

2.2- Expérience

a) synthèse eudiométrique

 

 

 

 

 

- on déclenche des étincelles électriques au niveau des électrodes pour amorcer la réaction.

- La pression des gaz baisse, le niveau de mercure qui va remonter lorsque les deux gaz réagissent en formant une buée (eau) sur la paroi interne du tube eudiométrique.

b) combustion de mélange détonnant

 

 

 

 

 

 

2.3- Conclusion

La synthèse est un phénomène inverse de l’électrolyse (synthèse ≠ analyse ou l’électrolyse)

2.4- Bilan de la réaction

Ecriture bilan

Dihydrogène   +    Dioxygène   →    eau

Equation bilan

2H₂                 +         O₂           →   2H₂O

2 moles                     1mole              2 moles

Exercice résolu 3

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- Ecrire 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 

 

Solution

1) On recueillit le gaz dihydrogène sur la cathode.

2) Nombre de moles de dihydrogène :

24L de H₂ → 1 mol

480 cm³ = 0,48L de H₂ →

3) Equation bilan : 2H₂O → 2H₂ + O₂

4) Masse d’eau à décomposer :

Masse molaire MH₂O = (2 x 1) + 16  = 18g.mol^-1

Nombre de moles

Ainsi,