Electrolyses

 

Électrolyse du bromure de cuivre:

1. Réactions aux électrodes:

Les espèces chimiques en présence sont:
   Les ions bromure: Br-.
   Les ions cuivre (II): Cu2+.
   Les molécules d'eau: H2O.

A l'anode (borne +), il se produit une oxydation:

En compétition, les couples O2/H2O (1,23V) et Br2/Br- (1,08V). Le plus petit potentiel réagit:

2 Br- Br2 + 2e-

A la cathode (borne -), il se produit une réduction:

En compétition, les couples Cu2+/Cu (0,34V) et H2O/H2 (0V). Le plus grand potentiel réagit:

Cu2+ + 2e- Cu

D'où le bilan:

2 Br- + Cu2+ Br2 + Cu
 

2. d.d.p. théorique minimale à appliquer pour réaliser l'électrolyse:

La différence de potentiel théorique minimale est donnée par:

Uo = E°(anode) - E°(cathode)
Uo = 1,08 - 0,34
Uo = 0,74V.
 

3. Concentrations des espèces en solution:

Soit Q la quantité d'électricité traversant l'électrolyseur.

Q = I.t
Q = 1,5.3600
Q = 5400 C

Soit n(Cu2+) la quantité d'ions cuivre (II) consommée.

n(Cu2+) = 2,80.10-2 mol.

Soit n(Br-) la quantité d'ions bromure consommée.

n(Br-) = n(e-)

n(Br-) = 5,60.10-2 mol.

Concentration en ions bromure:

On remarquera tout d'abord que si C est la  concentration de la solution de bromure de cuivre, alors [Cu2+]=C et [Br-]=2.C (car CuBr2 Cu2+ + 2 Br-).

[Br-] = 1,72 mol.L-1.

Concentration en ions cuivre (II):

[Cu2+] = 0,86 mol.L-1.
 

4. Masse de produit obtenu à l'anode:

Soit n(Br2) la quantité de dibrome obtenue à l'anode:

n(Br2) = 2,8.10-2 mol.

Soit m la masse de dibrome obtenue à l'anode:

m = n(Br2).M(Br2)
m = 2,8.10-2.(80.2)
m = 4,48 g.

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