Electrolyse 1
| Branche(s) | Chimie, matériaux, électrotechnique, con. prof., ... | |
| Leçon(s) à illustrer | Electrochimie, production d'hydrogène, stoechiométrie,... | |
| Objet de la démonstration | Electrolyse de l'eau, conversion d'énergie électrique en énergie chimique puis mécanique, production d'hydrogène et d'oxygène. | |
| Lieu | salle de cours normale | |
| Durée | environ 10 min | |
| Connaissances requises | Atomes, structure atomique, molécules, réaction chimique, électronégativité, symbolique chimique, énergie électrique, énergie chimique, réaction d'oxydoréduction. | |
| Connaissances nouvelles | Electrolyse de l'eau (avec ou sans les réactions aux électrodes), électrodes (anode et cathode) | |
| Introduction théorique | L'électrolyse
est une méthode chimique permettant d'obtenir,
par décomposition, des corps purs à partir de corps
composés. L'apport d'énergie
électrique permet de réaliser une réaction chimique d'oxydoréduction
qui a lieu normalement spontanément dans l'autre
sens. Dans le cas particulier de l'électrolyse
de l'eau, on assiste à une décomposition
de l'eau en hydrogène (H2) et en oxygène (O2). Les réactions impliquées sont les
suivantes: Anode (oxydation) 2 H2O --> O2 + 4 H+ + 4 e- Cathode (réduction) 2 H2O + 2 e- --> H2 + 2 OH- |
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| Matériel | Appareil
de Hoffmann (ou un électrolyseur en U) équipé de deux
électrodes de platine. 1 générateur de tension 30 V avec
câbles de connexion |
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| Méthode | Remplir l'appareil
de démonstration avec la solution de sulfate de sodium,
fermer les deux robinets, brancher les fiches sur les
électrodes. Enclencher le générateur, régler la tension sur 30 V. Laisser l'électrolyse se dérouler pendant environ 5 min. (intensité = 0,5 A). A la fin de l'expérience (après env. 20 ml d'hydrogène), couper le courant, ouvrir les deux robinets, laisser échapper les gaz dans l'oediomètre. Allumer dans les plus brefs délais. -->BOUM. |
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| Observation essentielle | Dégagement d'hydrogène
à la cathode et d'oxygène à l'anode. Remarquer que V(H2) = 2 x V(O2). L'électrolyse est la conversion d'énergie électrique en énergie chimique, l'explosion est celle de l'énergie chimique en énergie mécanique. |
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| Difficultés | aucune | |
| Sécurité | Tenir les élèves, les maîtres et les tubes fluorescents en dehors de la trajectoire du bouchon de l'oediomètre | |
| Remarques pédagogiques | Ne pas dire que l'anode a le signe + (car c'est le contraire dans une pile) mais que, ce qui est général, c'est le siège de l'oxydation. |
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