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Chimie

Electrolyse d’une solution de nitrate de plomb

Exercice résolu

- Enoncé – Un chimiste effectue l’électrolyse d’une solution aqueuse de nitrate de plomb (Pb2+(aq) + 2 NO3-(aq)). Les électrodes utilisées sont inattaquables et les ions nitrate ne réagissent pas. 1. Il se forme un dépôt de plomb sur une électrode. a) Laquelle ? b) Ecrivez l’équation de la réaction correspondant à ce dépôt. 2. Sur l’autre électrode se dégage un gaz qui ravive la combustion d’une allumette incandescente.

a) De quel gaz s’agit-il ? b) Ecrivez l’équation de la réaction correspondant à ce dégagement. 3. En déduire l’équation de la réaction globale ayant lieu au cours de cette électrolyse. 4. On maintient l’intensité I du courant constante et égale à 8,5 x 10-1 A pendant une durée ∆t = 25 min. A l’issue de cette électrolyse : a) Quelle est la masse de plomb déposé sur l’une des électrodes. b) Quel est le volume de gaz qui s’est déposé dégagé sur l’autre électrode ?

Données : - Volume molaire des gaz dans les conditions de l’expérience : Vm = 25 L.mol-1 - Masse molaire atomique : M(Pb) = 207 g.mol-1 - Valeur du faraday : F = 9,65 x 104 C.mol-1

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- Corrigé – 1. Il se forme un dépôt de plomb sur une électrode. a) Laquelle ?

Il se forme un dépôt de plomb sur la cathode. b) Ecrivez l’équation de la réaction correspondant à ce dépôt.

Pb2+(aq) + 2 e- = Pb(s) 2. Sur l’autre électrode se dégage un gaz qui ravive la combustion d’une allumette incandescente. a) De quel gaz s’agit-il ?

Il s’agit du dioxygène O2. b) Ecrivez l’équation de la réaction correspondant à ce dégagement.

2 H2O = O2(g) + 4 H+(aq) + 4 e3. En déduire l’équation de la réaction globale ayant lieu au cours de cette électrolyse.

2 Pb2+(aq) + 2 H2O = 2 Pb(s) + O2(g) + 4 H+(aq) 4. a) Quelle est la masse de plomb déposé sur l’une des électrodes.

n(Pb) =

1 m(Pb) 1 Q .n(e-) => = . 2 M(Pb) 2 F

Or : Q = I.∆t => m(Pb) =

I.∆t .M(Pb) 2F

soit : m(Pb) =

8,5x10-1 x25x60 x 207 = 1,4 g 2x9,65x10 4

b) Quel est le volume de gaz qui s’est déposé dégagé sur l’autre électrode ?

n(O2) =

V(O2 ) 1 Q 1 I.∆t 1 I.∆t .n(e-) => = . = . => V(O2) = .Vm Vm 4 4 F 4 F 4F

Soit : V(O2) =

8,5x10 -1 x25x60 x25 = 8,3 x 10-2 L 4x9,65x10 4

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