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À quelle(s) électrode(s) un métal se dépose-t-il lorsque de l’électricité passe dans le circuit suivant en utilisant des électrodes inertes ?
Il s’agit d’une question sur l’électrolyse, un processus où un courant électrique passe à travers un liquide ou une solution, provoquant sa décomposition. Pour répondre à la question, nous devons déterminer sur la surface de quelle(s) électrode(s) se déposera un métal lorsque l’électricité passera dans le circuit. Examinons de plus près ce qui se passe dans chaque cellule afin de comprendre ce processus. La cellule de droite contient du chlorure de sodium fondu, en d’autres termes, du NaCl sous sa forme liquide. La cellule de gauche contient une solution de chlorure de sodium ou du NaCl aqueux. Cette solution contient des ions sodium, des ions chlorure et des molécules d’eau.
Notez qu’aucune molécule d’eau n’est présente dans la cellule de droite. Lorsque l’alimentation électrique est mise sous tension, le chlorure de sodium fondu se décompose en cations sodium et en anions chlorure. Ces ions sont ensuite attirés vers les électrodes de la charge opposée. Lorsque des électrons sont donnés ou acceptés à chaque électrode, les produits qui se forment sont du chlore gazeux et du sodium métallique. Ces produits sont faciles à prévoir car le sodium et le chlore sont les seuls éléments présents dans la cellule.
Examinons maintenant la cellule de gauche. Lorsque l’alimentation électrique est mise sous tension, certaines molécules d’eau se dissocient en un ion hydrogène et un ion hydroxyde. Comme précédemment, les ions sont attirés vers l’électrode de la charge opposée. Nous savons qu’à chaque électrode, les électrons seront transférés, transformant l’un des ions en un produit gazeux ou en un solide. Mais dans cette cellule, à chaque électrode, nous avons le choix entre deux ions différents. À l’anode, soit de l’oxygène gazeux, soit du chlore gazeux est produit. À la cathode, soit de l’hydrogène gazeux, soit du sodium métallique est produit. À l’anode, une règle clé est que l’halogène réagira préférentiellement à l’ion hydroxyde. Donc, les ions chlorure donneront leurs électrons pour former des bulles de chlore gazeux.
Pour déterminer le produit à la cathode, nous pouvons regarder la série de réactivité et noter que l’hydrogène est plus stable que le sodium. Comme l’hydrogène est plus stable que le sodium, il est plus probable qu’il gagne un électron pour former un atome ou une molécule stable. En attendant, le sodium est plus réactif que l’hydrogène, il est donc plus susceptible de rester sous forme ionique. En conséquence, de l’hydrogène gazeux est le produit qui se forme à la cathode.
Nous connaissons maintenant le produit formé à chaque électrode et pouvons revenir sur la question. Nous voulons savoir sur quelle(s) électrode(s) un métal est déposé. Nous pouvons voir que la seule électrode où un métal solide est déposé est la cathode dans la cellule de droite. C’est l’électrode D. Par conséquent, l’électrode où un métal est déposé lorsque de l’électricité passe dans le circuit donné est l’électrode D.
