Déc 10 2007

Labo : Electrolyse de NaCl

Publié par le 10:54 dans expériences,oxydo-réduction

print.gifNous nous proposons de réaliser l’électrolyse de NaCl et de mettre en évidence les phénomènes qui se produisent aux deux électrodes. Le dispositif n’est guère complexe, à conditition de disposer

  • d’un générateur permettant de d’appliquer une tension de 20-30V (pourquoi pas quelques piles en série … ?),
  • de batonnets de graphite (si vous avez des fils de platine … c’est mieux car le graphite a tendance à s’effriter),
  • une plaque de PVC (matériau poreux) pas trop épaisse (1cm),
  • un récipient adéquat,
  • une solution de NaCl (sel de cuisine),
  • quelques cables et pinces « crocodile » pour réaliser le circuit,
  • de la phénolphtaléine (indicateur acide-base … de l’extrait de jus de chou rouge, vert en milieu basique et rouge en milieu acide,  pourrait tout aussi bien être utilisé).


electrolyse-nacl-schema.jpg



Lorsque la tension est appliquée un dégagement gazeux s’observe aux deux électrodes

  • à l’anode (borne +), site de l’oxydation, le Cl est oxydé en Cl2 gaz : odeur caractéristique de dichlore, l’apparition d’une coloration jaune verdâtre (dichlore dissous) et l’absence de coloration de l’indicateur (on pourrait aussi montrer le pouvoir décolorant du dichlore) (rem: en solution diluée, le gaz produit est du dioxygène);

  • à la cathode (borne -), site de la réduction de l’eau H2O (2H2O + 2e → H2 + 2OH ) : Mise en évidence des ions OH par la phénolphtaléine (fuchsia en milieu basique, incolore en milieu acide).

     Et la video …





    Quel est le rôle de la paroi PVC ? On évite le mélange des produits des réactions de réduction et d’oxydation … leur identification est ainsi possible. Si on enlève cette paroi, il y aura réaction entre le dichlore et l’hydroxyde de sodium avec formation d’un mélange de chlorure et d’hypochlorite (c’est l’eau de javel) suivant la réaction

    2NaOH + Cl2 → NaCl + NaOCl + H2O


    Quelques liens

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5 nombreuses réponses

5 Responses to “Labo : Electrolyse de NaCl”

  1. Annie T.on 08 Jan 2008 at 4:08

    à propos de l’électrolyse d’une solution de NaCl : mieux vaut dire que à la cathode on a réduction de l’eau en dihydrogène selon :

    2 H2O + 2e H2 + 2 OH ( manque indices et exposants )

    plutot que de parler de la formation de sodium qui réagirait sur l’eau …
    mais c’est un détail !

  2. adminon 08 Jan 2008 at 7:06

    Effectivement, la réduction de l’eau est plus aisée que celle des ions Na+. Voici d’ailleurs un commentaire intéressant (trouvé à cette adresse http://library.thinkquest.org/C004970/redox/electrolysis.htm)

    A common electrolysis situation is extracting chlorine from seawater, according to the reaction below.

    2 Cl-(aq) → Cl2(g) + 2 e- E° = -1.36 V

    Since salt (NaCl) is dissolved in seawater, the reduction of the sodium ion could happen as well.

    Na+(aq) + 2 e- → Na(s) E° = -2.71 V

    However, there’s a problem with these reactions: both half-reactions have significantly negative potentials, and there are some other reactions that we need to consider before we hook up our voltage source and start pumping out chlorine and sodium. Water itself can be ripped apart by strong electric currents, as shown in the reactions below:

    Reduction: 2 H2O(l) + 2 e- → H2(g) + 2 OH-(aq) E° = -0.83 V
    Reduction: 2 H3O+(aq) + 2 e- → 2 H2O(l) + 2 H2(g) E° = 0.00 V
    Oxidation: 6 H2O(l) → O2(g) + 4 H3O+(aq) + 4 e- E° = -1.23 V

    Note that more factors than just the potentials of the reactions come into play; the speed with which the reaction can occur also helps decide. You must use some common sense in figuring out which reaction will take precedence. In this case, the voltage of the reduction of sodium is so low that water will be reduced to hydrogen gas and hydroxide ions at the cathode. The reference electrode (reduction of hydronium) has an even better voltage, but the concentration of hydronium in pure water is too low (10-7M) for this reaction to occur. Similarly, water could be oxidized to oxygen and hydronium at the anode, but this process is slow enough that the oxidization of chlorine is preferable. Therefore, we can add the two selected half-reactions as shown below:

    Reduction: 2 H2O(l) + 2 e- → H2(g) + 2 OH-(aq) E° = -0.83 V
    Oxidation: 2 Cl-(aq) → Cl2(g) + 2 e- E° = -1.36 V

    Net reaction: 2 H2O(l) + 2 Cl-(aq) → H2(g) + 2 OH-(aq) + Cl2(g) E° = -2.19 V

    Therefore, a voltage source or galvanic cell with a voltage of at least +2.19 V is necessary to cause this reaction to occur. In electrolytic cells, the polarities of the anode and cathode are reversed: the cathode is now labeled « -« , because the external source is pumping electrons into the cathode. The anode is labeled « + », because the electrons return to the source from this pole. However, reduction still always occurs at the cathode, and oxidation always takes place at the anode. Be sure to remember the polarity differences between galvanic/voltaic and electrolytic cells.

    Théo

  3. montalibeton 21 Oct 2008 at 2:38

    :mrgreen: je ne savais pas que le PVC etait poreux pouvez vous me dire ou trouver facilement ce genre de paroi
    merci

  4. adminon 21 Oct 2008 at 4:05

    ce genre de paroi se trouve comme déchet d’emballage … (en Belgique on utilise souvent le terme isomo pour ce plastique).

    On peut également le trouver dans des magasins de bricolage mais en très/trop grande plaque.

    Théo

  5. Dieudonnéon 04 Fév 2009 at 3:22

    j’ai eu à visiter votre site dans le cadre de l’élètrolyse de NaCl et je vous encourage pour vos recherches. Ceci dit, pourriez-vous m’aidez pour le montage d’un élètrolyse de la même nature avec une alimentation d’un courant alternatif ( d’une tension de 220v minimum).
    Merci pour votre comprehension.

    NB: Le PVC est-il forcement nécèssaire ?

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