Introduction aux procédés électrolytiques
Montrer les différentes tendances des métaux à s’oxyder et initier les élèves aux réactions d’oxydoréduction de base des métaux.
Les fondements scientifiques de cette expérience
Les processus électrolytiques se déroulent selon des réactions d’oxydoréduction. Certaines espèces chimiques, notamment les métaux, peuvent échanger des électrons. On dit que l’élément qui acquiert des électrons est réduit ; celui qui en perd est dit oxydé.
Matériel utilisé
- Électrodes en cuivre — CHE-018
- Électrodes en zinc — CHE-017
- Bécher de 50 ml — CHE-002
Produits chimiques et réactifs
- Sulfate de cuivre 1 M — R : 22-35/38-50/53 S : 22-60-61
- Sulfate de zinc 1 M — R : 36/38-50/53 S : 22-25-60-61
- Nitrate d’argent 0,1 M — R : 34-50/53 S : 26-45-60-61
Questions destinées aux élèves
- Décrivez ce que vous observez dans les cellules et sur les électrodes.
- Que s’est-il passé dans les cellules ? Écrivez les équations chimiques équilibrées correspondant à ces réactions.
- Comparez les résultats. Pouvez-vous classer ces éléments en fonction de leur affinité pour l’état oxydé ?
À quoi s’attendre
La couleur bleu vif de la solution de sulfate de cuivre s'estompe ; un dépôt sombre et spongieux se forme sur l'électrode et tombe facilement au fond de la cuve. Au bout de 2 ou 3 heures, la solution devient incolore et un dépôt sombre et volumineux reste au fond de la cuve. Sur l'électrode, un dépôt métallique spongieux et brillant se forme et tombe facilement au fond. En y regardant de plus près, on constate que la surface de l'électrode de cuivre n'est plus lisse. L’électrode de zinc s’oxyde tandis que les ions cuivre en solution sont réduits et tombent sous forme de poudre au fond du bécher. CuSO₄ + Zn → ZnSO₄ + Cu↓ Bécher 2. Cu + 2 AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2 Ag. Dans le bécher 1, le cuivre est réduit et le zinc est oxydé ; le zinc présente donc une plus grande affinité pour l’état Zn²⁺ que le cuivre. Ce fait est confirmé par le bécher 2, dans lequel aucune réaction ne se produit car les métaux se trouvent déjà dans leurs états d’oxydation les plus stables. Dans le bécher 3, l’argent est réduit tandis que le cuivre est oxydé ; le cuivre présente donc une plus grande affinité pour l’état Cu²⁺. Il convient de noter que cet ordre sera confirmé par les valeurs de leurs potentiels standard.
Élimination
Jetez la solution dans le conteneur à déchets.
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