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Vidéo question :: Identifier le produit formé à la cathode lors d'une expérience d’électrolyse Chimie • Troisième année secondaire

Le métal X est plus réactif que l’hydrogène. Si une solution aqueuse contenant un sel de métal X ayant la formule XCl₂ est électrolysée, quelle substance devrait être produite à la cathode ?

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Transcription de la vidéo

Le métal X est plus réactif que l’hydrogène. Si une solution aqueuse contenant un sel de métal X ayant la formule XCl2 est électrolysée, quelle substance devrait être produite à la cathode ? (A) de la vapeur, (B) de l'hydrogène gazeux, (C) de l'oxygène gazeux, (D) du chlore gazeux, (E) du métal X.

La question nous demande de prédire le produit d’une réaction d’électrolyse impliquant un sel en solution aqueuse. Nous pouvons y répondre en utilisant la série de réactivité. La série de réactivité représente un classement des métaux communs et de certains non-métaux en fonction de leur réactivité. De façon générale, l’hydrogène constitue une référence utile dans cette série pour classer la réactivité des autres métaux. Les métaux situés au-dessus de l’hydrogène dans la série sont généralement très réactifs, tandis que les métaux situés en dessous de l’hydrogène sont généralement peu réactifs.

Lors d'une réaction d’électrolyse typique, le produit désiré consiste en une forme pure d’un élément particulier. Or, pour qu’une réaction d’électrolyse fonctionne, la solution dans laquelle se trouvent les éléments doit être en mesure de conduire l’électricité et de permettre aux ions de se déplacer librement dans la solution. Nous utilisons donc souvent un sel en solution aqueuse pour assurer la mobilité des ions.

Cette solution complexifiera souvent les produits potentiels de la réaction en introduisant d’autres ions dans le mélange d’électrolytes. Nous pouvons toutefois utiliser une série de réactivité pour nous aider à déterminer rapidement quels produits seront libérés par les différentes solutions salines. De façon générale, tout métal qui est situé au-dessus de l’hydrogène dans une série produira de l’hydrogène gazeux à la cathode lors d’une réaction. Tout élément situé en dessous de l’hydrogène produira plutôt sa forme élémentaire pure à la cathode.

Par exemple, dans notre question, nous utilisons un élément inconnu X dans la formule XCl2. Nous avons seulement besoin de connaître sa réactivité par rapport à l’hydrogène afin de déterminer le produit qui se formera à la cathode. Puisque la question nous indique que notre métal inconnu est plus réactif que l’hydrogène, nous savons que nous pouvons nous attendre à ce que de l’hydrogène gazeux se forme en tant que produit à la cathode au cours de notre réaction. Des exemples réels de cette situation pourraient être du chlorure de magnésium ou du chlorure de zinc, qui dégageraient tous les deux de l’hydrogène gazeux à la cathode étant donné que ces métaux sont plus réactifs que l’hydrogène.

En examinant les choix de réponse, nous pouvons constater que le choix de réponse (B) mentionne l’hydrogène gazeux. Nous pouvons donc affirmer que ce choix de réponse est le bon. Examinons toutefois les autres choix de réponse pour nous en assurer.

Le choix de réponse (A) mentionne la vapeur. Nous pouvons éliminer ce choix de réponse étant donné que la vapeur ne constitue pas un produit typique au niveau des électrodes lors d'une réaction d’électrolyse.

Le choix de réponse (C) mentionne l’oxygène gazeux. Cependant, comme l’oxygène gazeux n’est pas un métal et qu'il est généré dans les réactions d’électrolyse à partir des ions hydroxyde négatifs, nous ne pouvons pas nous attendre à ce que ce gaz soit généré à la cathode négative.

Le choix de réponse (D) mentionne le chlore gazeux en tant que produit. Cependant, comme le chlore représente l’anion de notre sel en solution aqueuse, il migrera plutôt vers l’anode et non pas vers la cathode. Le chlore ne pourra donc pas constituer un produit à la cathode.

Le choix de réponse (E) mentionne notre métal inconnu X comme produit à la cathode. Cependant, étant donné que le métal X est plus réactif que l’hydrogène, nous savons que ce cation ne formera pas un produit élémentaire pur à la cathode.

L’hydrogène gazeux est la bonne réponse.

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