Méthode

Déterminer une quantité de matière formée lors d’une électrolyse

Grâce à un générateur qui impose un courant d’intensité constante I = 12 mA, on réalise pendant 15 minutes l’électrolyse d’une solution aqueuse de bromure de cuivre (Cu²⁺_(aq) + 2 Br⁻_(aq)), de volume V = 500 mL et de concentration en quantité de matière C = 0,25 mol · L⁻¹.

Données : couples d’oxydo-réduction : Br₂/Br⁻ et Cu²⁺/Cu ;

M(Br) = 79,9 g · mol⁻¹.

a. Écrire l’équation de réaction pour cette électrolyse.

b. Quelle quantité d’électricité traverse le circuit au cours de cette électrolyse ?

c. Quelle est la masse de dibrome formée lors de cette électrolyse ?

Solution

a. Les réactifs initialement présents sont les ions bromure Br⁻ et cuivre Cu²⁺.

On écrit les demi-équations associées :

b. $Q=I\times \text{Δ}t=12\times {10}^{-3}\times 15\times 60=11\text{ C}$

c. D’après la demi-équation liée au dibrome, on a : 2 Br⁻ $\rightleftarrows$ Br₂ + 2 e⁻.

Cela signifie que la formation d’une molécule de dibrome correspond à la libération de deux électrons. La quantité d’électrons libérée est donc le double de la quantité de matière en dibrome formée : n(e⁻) = 2 n(Br₂)_formée

$Q=n\left({\text{e}}^{-}\right)\times \text{F}=2n{\left({\text{Br}}_2\right)}_{\text{formée}}\times \text{F}$

$n{\left({\text{Br}}_2\right)}_{\text{formée}}=\frac{Q}{2 F}=\frac{11}{2\times 96500}=\mathrm{5,6}\times {10}^{-5}\text{mol}$

$\begin{array}{c}m{\left({\text{Br}}_2\right)}_{\text{formée}}=n{\left({\text{Br}}_2\right)}_{\text{formée}}\times M\left({\text{Br}}_2\right)=n{\left({\text{Br}}_2\right)}_{\text{formée}}\times 2\times M\left(\text{Br}\right)\\ =\mathrm{5,6}\times {10}^{-5}\times 2\times \mathrm{79,9}=\mathrm{8,9}\text{ mg.}\end{array}$