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Physique/Chimie

Propriétés physico-chimiques

Prévoir l’état final d’un système chimique

Les piles : générateurs électrochimiques

485

•

20 mai 2023

•

3 pages

Apprends l'électrolyse de l'eau: Exercices, Formules et Schémas

user profile picture

Luna

@luna.mni

L'électrolyse de l'eau est un processus électrochimique qui décompose l'eau... Affiche plus

a Fiche 11 forcer le sens d'évolutions d'un système dimique Electrolyse Ciar exemple avec celle de l'eau) e Reciction O₂ + H₂₁₂ to reach exp

Applications et calculs de l'électrolyse

L'électrolyse trouve de nombreuses applications industrielles, notamment dans la production d'hydrogène et la galvanoplastie. Cette dernière est souvent utilisée pour réaliser des dépôts métalliques sur des objets.

Example: Dans la galvanoplastie d'argent, la cathode est l'objet à recouvrir. Les ions Ag⁺ sont réduits en argent métallique qui se dépose sur la surface.

Pour calculer les quantités de gaz produites lors de l'électrolyse, on utilise la loi de Faraday et des calculs stœchiométriques. Voici les étapes pour déterminer les volumes de gaz produits :

  1. Calculer la quantité d'électricité QQ passée dans le circuit : Q = I × Δt
  2. Déterminer le nombre de moles d'électrons échangés : ne−e⁻ = Q / NA×eNA × e
  3. Calculer la quantité de matière des gaz produits en utilisant les rapports stœchiométriques
  4. Convertir la quantité de matière en volume en utilisant le volume molaire VmVm

Highlight: La formule de la quantité d'électricité est Q = n × e, où n est le nombre de moles d'électrons et e la charge élémentaire.

Vocabulary: Rendement électrolyse - Rapport entre la quantité de produit obtenue et la quantité théorique calculée.

Ces calculs sont essentiels pour déterminer l'efficacité du processus d'électrolyse et optimiser la production industrielle de gaz.

a Fiche 11 forcer le sens d'évolutions d'un système dimique Electrolyse Ciar exemple avec celle de l'eau) e Reciction O₂ + H₂₁₂ to reach exp

Forcer l'évolution d'un système chimique

L'électrolyse est un exemple de comment on peut forcer l'évolution d'un système chimique dans un sens non naturel. En appliquant un courant électrique, on peut surmonter la barrière thermodynamique et produire des réactions qui ne se produiraient pas spontanément.

Definition: Électrolyse au tampon - Technique utilisant une solution tampon pour maintenir un pH constant pendant l'électrolyse.

Dans le cas de l'électrolyse de l'eau, on part d'un système à l'équilibre et on le force à évoluer dans le sens de la décomposition de l'eau. Cela se traduit par un quotient de réaction final Qr,fQr,f supérieur à la constante d'équilibre KK.

Highlight: La formule du rendement d'électrolyse compare la quantité de produit obtenue à la quantité théorique calculée.

Un exemple pratique est donné pour calculer les volumes de gaz produits lors d'une électrolyse avec un courant de 0,500 A pendant 5,0 min :

  1. Calcul de la capacité : Q = I × Δt = 0,5 × 300 = 150 C
  2. Nombre de moles d'électrons : ne−e⁻ = Q / NA×eNA × e = 1,56 × 10⁻³ mol
  3. Quantité de produits : nH2H₂ = ne−e⁻ / 2 = 7,8 × 10⁻⁴ mol
  4. Volume de gaz : VH2H₂ = nH2H₂ × Vm = 18,7 mL aˋ25°Cà 25°C

Example: Pour l'oxygène, le volume produit sera la moitié de celui de l'hydrogène, soit 9,36 mL.

Ces calculs démontrent comment la quantité d'électricité QQ est liée à la quantité de matière d'électrons et aux volumes de gaz produits, illustrant l'application pratique des principes de l'électrolyse.

a Fiche 11 forcer le sens d'évolutions d'un système dimique Electrolyse Ciar exemple avec celle de l'eau) e Reciction O₂ + H₂₁₂ to reach exp

Principes de base de l'électrolyse de l'eau

L'électrolyse de l'eau est un processus électrochimique qui permet de décomposer l'eau en ses éléments constitutifs : l'oxygène et l'hydrogène. Ce phénomène n'est pas spontané et nécessite l'application d'un courant électrique pour forcer la réaction dans le sens inverse de la réaction naturelle.

Définition: L'électrolyse de l'eau est la décomposition de l'eau H2OH₂O en oxygène O2O₂ et hydrogène H2H₂ gazeux par le passage d'un courant électrique.

Les réactions qui se produisent aux électrodes sont les suivantes :

  • À l'anode oxydationoxydation : 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻
  • À la cathode reˊductionréduction : 4H⁺ + 4e⁻ → 2H₂

Highlight: La réaction globale de l'électrolyse de l'eau est : 2H₂O → 2H₂ + O₂

Cette réaction est l'inverse de la combustion de l'hydrogène, qui est une réaction explosive très rapide. L'électrolyse permet de contrôler cette réaction et de produire de l'hydrogène et de l'oxygène de manière sûre et efficace.

Vocabulary: Galvanoplastie - Technique utilisant l'électrolyse pour déposer une couche métallique sur un objet.

L'électrolyse peut être réalisée avec de l'eau pure, mais il est plus courant d'utiliser une solution électrolytique pour améliorer la conductivité. Des bulles de gaz apparaissent aux électrodes, indiquant la production d'hydrogène et d'oxygène.



Rien ne te convient ? Explore d'autres matières.

Les étudiants nous adorent — il ne manque plus que toi.

4.9/5

App Store

4.8/5

Google Play

L'application est très facile d'utilisation et bien conçue. Jusqu'à présent, j'ai trouvé tout ce que je cherchais et j'ai pu apprendre beaucoup de choses grâce aux présentations ! Je vais certainement utiliser l'application pour un travail en classe ! Et comme source d'inspiration personnelle, elle est bien sûr aussi très utile.

Stefan S

utilisateur iOS

Cette application est vraiment super. Il y a tellement de fiches de révision et d'aide, [...]. Par exemple, la matière qui me pose problème est le français et l'appli a un choix d'aide très large. Grâce à cette application, je me suis améliorée en français. Je la recommanderais à tout le monde.

Samantha Klich

utilisatrice Android

Waouh, je suis vraiment abasourdi. J'ai essayé l'application parce que je l'avais déjà vue plusieurs fois dans la publicité et j'ai été absolument choquée. Cette appli est L'AIDE dont on rêve pour l'école et surtout, elle propose tellement de choses, comme des rédactions et des fiches qui m'ont personnellement TRÈS bien aidé.

Anna

utilisatrice iOS

Meilleur application je voulais m'entraîner pour mes maths puis j'ai tout compris d'un coup c'est mon nouveau prof maintenant 🤣🤣

Thomas R

utilisateur d' Android

super application pour réviser je révise tout les soirs

Esteban M

utilisateur d'Android

Permet de vraiment comprendre les cours sous forme de fiches de révisions déjà faites ! Incroyable, je recommande vraiment

Leny

utilisateur d'Android

L'application est tout simplement géniale ! Il me suffit de taper mon sujet dans la barre de recherche et je le vérifie très rapidement. Je ne dois plus regarder 10 vidéos YouTube pour comprendre quelque chose et j'économise ainsi mon temps. Je te le recommande !

Sudenaz Ocak

utilisateur Android

Cette application m'a vraiment fait m'améliorer ! J'étais vraiment nul en maths à l'école et grâce à l'appli, je suis meilleur en maths ! Je suis tellement reconnaissante que vous ayez créé cette application.

Greenlight Bonnie

utilisateur Android

PARFAIT 🌟 💕🔥 ça facilite Vrmt la révision avec des fiches de révisions fascinants✨🥰

Khady

utilisatrice d'Android

Je conseille vraiment ! je galère à avoir des cours clairs et ça aide énormément !!

Claire

utilisatrice iOS

C’est vraiment mais vraiment la meilleurs appli au début de l’année au collège jetait une élève perturbatrice et j’avais 9 de moyenne générale plus précisément 9,68... Et la un de mes potes me donne cette appli pour réviser c’était incroyable y’a des fiche de révision des quiz bref grâce à cette appli je suis passé de 9,68 à 17,40 trop contente 🤩🤩

Raoul

utilisateur IOS

Knowunity est vraiment une application incroyable elle est pour tous les âges et s’adapte à tous les niveaux.Elle permet de mieux comprendre et apprendre. Cette application est super pour les devoirs et pour les contrôles je la recommande à tous le monde petit ou grands

Ella

utilisatrice iOS

L'application est très facile d'utilisation et bien conçue. Jusqu'à présent, j'ai trouvé tout ce que je cherchais et j'ai pu apprendre beaucoup de choses grâce aux présentations ! Je vais certainement utiliser l'application pour un travail en classe ! Et comme source d'inspiration personnelle, elle est bien sûr aussi très utile.

Stefan S

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Cette application est vraiment super. Il y a tellement de fiches de révision et d'aide, [...]. Par exemple, la matière qui me pose problème est le français et l'appli a un choix d'aide très large. Grâce à cette application, je me suis améliorée en français. Je la recommanderais à tout le monde.

Samantha Klich

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Waouh, je suis vraiment abasourdi. J'ai essayé l'application parce que je l'avais déjà vue plusieurs fois dans la publicité et j'ai été absolument choquée. Cette appli est L'AIDE dont on rêve pour l'école et surtout, elle propose tellement de choses, comme des rédactions et des fiches qui m'ont personnellement TRÈS bien aidé.

Anna

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Meilleur application je voulais m'entraîner pour mes maths puis j'ai tout compris d'un coup c'est mon nouveau prof maintenant 🤣🤣

Thomas R

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super application pour réviser je révise tout les soirs

Esteban M

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Permet de vraiment comprendre les cours sous forme de fiches de révisions déjà faites ! Incroyable, je recommande vraiment

Leny

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L'application est tout simplement géniale ! Il me suffit de taper mon sujet dans la barre de recherche et je le vérifie très rapidement. Je ne dois plus regarder 10 vidéos YouTube pour comprendre quelque chose et j'économise ainsi mon temps. Je te le recommande !

Sudenaz Ocak

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Cette application m'a vraiment fait m'améliorer ! J'étais vraiment nul en maths à l'école et grâce à l'appli, je suis meilleur en maths ! Je suis tellement reconnaissante que vous ayez créé cette application.

Greenlight Bonnie

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Khady

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Je conseille vraiment ! je galère à avoir des cours clairs et ça aide énormément !!

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Applications et calculs de l'électrolyse

L'électrolyse trouve de nombreuses applications industrielles, notamment dans la production d'hydrogène et la galvanoplastie. Cette dernière est souvent utilisée pour réaliser des dépôts métalliques sur des objets.

Example: Dans la galvanoplastie d'argent, la cathode est l'objet à recouvrir. Les ions Ag⁺ sont réduits en argent métallique qui se dépose sur la surface.

Pour calculer les quantités de gaz produites lors de l'électrolyse, on utilise la loi de Faraday et des calculs stœchiométriques. Voici les étapes pour déterminer les volumes de gaz produits :

  1. Calculer la quantité d'électricité QQ passée dans le circuit : Q = I × Δt
  2. Déterminer le nombre de moles d'électrons échangés : ne−e⁻ = Q / NA×eNA × e
  3. Calculer la quantité de matière des gaz produits en utilisant les rapports stœchiométriques
  4. Convertir la quantité de matière en volume en utilisant le volume molaire VmVm

Highlight: La formule de la quantité d'électricité est Q = n × e, où n est le nombre de moles d'électrons et e la charge élémentaire.

Vocabulary: Rendement électrolyse - Rapport entre la quantité de produit obtenue et la quantité théorique calculée.

Ces calculs sont essentiels pour déterminer l'efficacité du processus d'électrolyse et optimiser la production industrielle de gaz.

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Forcer l'évolution d'un système chimique

L'électrolyse est un exemple de comment on peut forcer l'évolution d'un système chimique dans un sens non naturel. En appliquant un courant électrique, on peut surmonter la barrière thermodynamique et produire des réactions qui ne se produiraient pas spontanément.

Definition: Électrolyse au tampon - Technique utilisant une solution tampon pour maintenir un pH constant pendant l'électrolyse.

Dans le cas de l'électrolyse de l'eau, on part d'un système à l'équilibre et on le force à évoluer dans le sens de la décomposition de l'eau. Cela se traduit par un quotient de réaction final Qr,fQr,f supérieur à la constante d'équilibre KK.

Highlight: La formule du rendement d'électrolyse compare la quantité de produit obtenue à la quantité théorique calculée.

Un exemple pratique est donné pour calculer les volumes de gaz produits lors d'une électrolyse avec un courant de 0,500 A pendant 5,0 min :

  1. Calcul de la capacité : Q = I × Δt = 0,5 × 300 = 150 C
  2. Nombre de moles d'électrons : ne−e⁻ = Q / NA×eNA × e = 1,56 × 10⁻³ mol
  3. Quantité de produits : nH2H₂ = ne−e⁻ / 2 = 7,8 × 10⁻⁴ mol
  4. Volume de gaz : VH2H₂ = nH2H₂ × Vm = 18,7 mL aˋ25°Cà 25°C

Example: Pour l'oxygène, le volume produit sera la moitié de celui de l'hydrogène, soit 9,36 mL.

Ces calculs démontrent comment la quantité d'électricité QQ est liée à la quantité de matière d'électrons et aux volumes de gaz produits, illustrant l'application pratique des principes de l'électrolyse.

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Principes de base de l'électrolyse de l'eau

L'électrolyse de l'eau est un processus électrochimique qui permet de décomposer l'eau en ses éléments constitutifs : l'oxygène et l'hydrogène. Ce phénomène n'est pas spontané et nécessite l'application d'un courant électrique pour forcer la réaction dans le sens inverse de la réaction naturelle.

Définition: L'électrolyse de l'eau est la décomposition de l'eau H2OH₂O en oxygène O2O₂ et hydrogène H2H₂ gazeux par le passage d'un courant électrique.

Les réactions qui se produisent aux électrodes sont les suivantes :

  • À l'anode oxydationoxydation : 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻
  • À la cathode reˊductionréduction : 4H⁺ + 4e⁻ → 2H₂

Highlight: La réaction globale de l'électrolyse de l'eau est : 2H₂O → 2H₂ + O₂

Cette réaction est l'inverse de la combustion de l'hydrogène, qui est une réaction explosive très rapide. L'électrolyse permet de contrôler cette réaction et de produire de l'hydrogène et de l'oxygène de manière sûre et efficace.

Vocabulary: Galvanoplastie - Technique utilisant l'électrolyse pour déposer une couche métallique sur un objet.

L'électrolyse peut être réalisée avec de l'eau pure, mais il est plus courant d'utiliser une solution électrolytique pour améliorer la conductivité. Des bulles de gaz apparaissent aux électrodes, indiquant la production d'hydrogène et d'oxygène.

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L'application est très facile d'utilisation et bien conçue. Jusqu'à présent, j'ai trouvé tout ce que je cherchais et j'ai pu apprendre beaucoup de choses grâce aux présentations ! Je vais certainement utiliser l'application pour un travail en classe ! Et comme source d'inspiration personnelle, elle est bien sûr aussi très utile.

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Cette application est vraiment super. Il y a tellement de fiches de révision et d'aide, [...]. Par exemple, la matière qui me pose problème est le français et l'appli a un choix d'aide très large. Grâce à cette application, je me suis améliorée en français. Je la recommanderais à tout le monde.

Samantha Klich

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Waouh, je suis vraiment abasourdi. J'ai essayé l'application parce que je l'avais déjà vue plusieurs fois dans la publicité et j'ai été absolument choquée. Cette appli est L'AIDE dont on rêve pour l'école et surtout, elle propose tellement de choses, comme des rédactions et des fiches qui m'ont personnellement TRÈS bien aidé.

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Meilleur application je voulais m'entraîner pour mes maths puis j'ai tout compris d'un coup c'est mon nouveau prof maintenant 🤣🤣

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super application pour réviser je révise tout les soirs

Esteban M

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Permet de vraiment comprendre les cours sous forme de fiches de révisions déjà faites ! Incroyable, je recommande vraiment

Leny

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L'application est tout simplement géniale ! Il me suffit de taper mon sujet dans la barre de recherche et je le vérifie très rapidement. Je ne dois plus regarder 10 vidéos YouTube pour comprendre quelque chose et j'économise ainsi mon temps. Je te le recommande !

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Cette application m'a vraiment fait m'améliorer ! J'étais vraiment nul en maths à l'école et grâce à l'appli, je suis meilleur en maths ! Je suis tellement reconnaissante que vous ayez créé cette application.

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Je conseille vraiment ! je galère à avoir des cours clairs et ça aide énormément !!

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C’est vraiment mais vraiment la meilleurs appli au début de l’année au collège jetait une élève perturbatrice et j’avais 9 de moyenne générale plus précisément 9,68... Et la un de mes potes me donne cette appli pour réviser c’était incroyable y’a des fiche de révision des quiz bref grâce à cette appli je suis passé de 9,68 à 17,40 trop contente 🤩🤩

Raoul

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Je conseille vraiment ! je galère à avoir des cours clairs et ça aide énormément !!

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