Électrolyse de l'eau avec des bases
Réaliser l'électrolyse de l'eau en milieu basique et observer les différentes réactions.
Ce que les élèves apprennent
Les fondements scientifiques de cette expérience
Cette expérience illustre l'électrolyse de l'eau à l'aide d'une réaction redox différente. En modifiant le pH de la solution, les réactions varient, bien que les résultats restent les mêmes.
Dans le milieu de base, on trouve des ions OH⁻ et des ions Na⁺, qui migrent respectivement vers l'anode et la cathode.
Au niveau de la cathode, les molécules d'eau subissent une réduction car leur potentiel (E₀(H₂O / H₂) = – 0,83 V) est supérieur à celui des ions sodium (E₀(Na / Na⁺) = – 2,73 V). Les ions sodium ne subissent aucune réduction en raison de leur potentiel de réduction très négatif.
Au niveau de l'anode, les ions OH⁻ sont oxydés car leur potentiel (E₀(O₂/OH) = +0,40 V) est inférieur à celui du couple redox (E₀(O₂/H₂O) = +1,23 V).
À la cathode (–) : 4 H₂O + 4 e⁻ → 2 H₂ + 4 OH⁻.
À l'anode (+) : 4 OH⁻ → O₂ + 2H₂O + 4 e⁻.
Matériel utilisé
- Tube en U avec sorties latérales — 1276.10
- Électrodes en platine — 4716.12
- Fils de raccordement, rouges — 2522.03-04
- Fils de raccordement, noirs — 2522.04-08
- Alimentation en courant continu
Produits chimiques et réactifs
- Hydroxyde de sodium 0,2 M — R : 35 S : 26-37/39-45
Consignes de sécurité
- Portez toujours des lunettes de protection et des gants.
- Les mélanges d'hydrogène et d'air sont explosifs. Veillez à ce qu'il n'y ait aucune flamme nue à proximité de l'appareil.
Questions destinées aux élèves
- Décrivez ce qui se passe dans l'appareil.
- Écrivez les équations équilibrées du processus et notez vos observations.
- Que se passe-t-il lorsqu'on enflamme les tubes à essai ? Indiquez où l'hydrogène et l'oxygène sont produits.
- Quelles sont les différences entre l'électrolyse en milieu basique et en milieu acide ?
À quoi s'attendre
<p>Passage of the electric current causes bubbling at the electrodes.</p><p>The gas collected at the cathode () pops stating the presence of hydrogen.</p><p>The gas collected at the anode (+) brighten up the flame indicating the presence of oxygen.</p><p>The reactions in the basic environment involve OH – ions instead of H+.</p><p>At the cathode () water molecules are reduced producing OH– and hydrogen. At the anode (+) OH – ions are oxidised to oxygen and water.</p>
Élimination
Versez la solution dans le récipient destiné aux déchets.
Réalisez cette expérience dans votre classe
Cette expérience fait partie d'ATP « Mobile Lab » — un laboratoire autonome qui transforme une salle de classe ordinaire en véritable laboratoire scientifique, proposant plus de 200 expériences en physique, chimie, biologie, robotique et ingénierie. « Gali », le tuteur basé sur l'IA intégré à ATP Connect, guide les élèves à chaque étape et répond à leurs questions pendant les travaux pratiques.
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