À propos de cette expérience
Montez une cellule électrolytique virtuelle et comparez le sulfate de cuivre avec des anodes inertes ou en cuivre soluble. Passez ensuite à la décomposition de l’eau dans du sulfate de sodium. Mesurez la charge, la quantité de cuivre déposée et les volumes de gaz tout en faisant varier l’écartement des électrodes, la surface et la tension.
Objectifs pédagogiques
- Situez l’oxydation à l’anode positive et la réduction à la cathode négative.
- Reliez les quantités de produits à la charge, et non à la seule tension.
- Expliquez le rôle d’une anode en cuivre soluble.
Comment l’utiliser
- 1Fermez le contact du circuit et mettez l’alimentation en marche. Relevez le courant et les produits après une durée d’exposition déterminée.
- 2Augmentez l’écartement des électrodes en gardant les autres réglages fixes, puis comparez le courant.
- 3Remplacez l’anode inerte par une anode en cuivre et comparez la concentration ionique.
- 4Inversez la polarité et déterminez où se déplacent la réduction et l’oxydation.
Le modèle
Hypothèses
- La résistance est une fonction fixe utilisée à titre d’illustration, qui dépend de la concentration initiale, de la surface et de l’écartement ; elle ne modélise ni la cinétique des électrodes ni l’évolution de la conductivité.
- Le début de la réaction se situe à 1,5 V pour le dépôt de cuivre avec une anode inerte, à 0,2 V pour le transfert avec cuivre soluble et à 1,8 V dans le cas de l’électrolyse de l’eau. Il s’agit de paramètres du modèle, et non de seuils universels.
- Tout le courant produit les produits de réaction indiqués. Le dépôt de cuivre avec une anode inerte s’arrête lorsque les ions Cu²⁺ sont épuisés, au lieu de passer à une autre réaction cathodique.
- L’anode en cuivre soluble contient 2 g au départ. Les volumes de gaz sont calculés à 298,15 K et 1 bar. L’apparence des électrodes est schématique.
À essayer en classe
- Q1Pourquoi une anode en cuivre soluble préserve-t-elle la concentration idéale en ions cuivre du bain ?
- Q2Qu’est-ce qui change lorsque la polarité de la source est inversée ?
Foire aux questions
L’ouverture du circuit efface-t-elle les produits déjà recueillis ?
Non. Le chronomètre d’exposition s’arrête et le courant devient nul, tandis que le cuivre et le gaz déjà produits restent présents.
Une cellule réelle s'arrête-t-elle toujours lorsque les ions cuivre sont épuisés ?
D'autres réactions peuvent prendre le relais dans une cellule réelle. Ce modèle s'arrête délibérément au lieu d'ajouter une voie de formation de produit non modélisée.