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Etude quantitative du fonctionnement d'un électrolyseur

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Objectif : Un électrolyseur est un récepteur électrique parcouru par un courant continu d'intensité I, fourni par un générateur extérieur.
Au sein de l'électrolyseur, se produit une réaction d'oxydoréduction forcée au cours de laquelle les électrons fournis par la borne négative du générateur sont captés à une électrode et retransmis au circuit extérieur à l'autre.
Quelle est la relation entre la quantité d'électrons échangés au cours de la réaction d'oxydoréduction forcée et l'intensité I du courant parcourant l'électrolyseur ?

1. Relation quantité d'électrons échangés et intensité I

2. Relation entre avancement x de la réaction, intensité I et durée de l'électrolyse

3. Cas particulier : l'électrolyse à anode soluble

L'essentiel

La quantité d'électrons échangés, n(e^–)_éch (en mol), pendant une durée Δt (en s) d'électrolyse, est :

n(e^–)_éch= I × Δt / F ;
avec I (en A), l'intensité du courant continu qui parcourt l'électrolyseur.
Grâce à l'équation chimique de la réaction d'électrolyse et de celles des réactions ayant lieu aux électrodes et grâce à la relation : n(e^–)_éch = I × Δt / F ; on peut relier l'avancement x de la réaction, les quantités de matière des espèces formées ou consommées au cours de l'électrolyse, l'intensité I du courant et la durée Δt de fonctionnement.
Une électrolyse à anode soluble est une électrolyse au cours de laquelle :
– la cathode est un support métallique sur lequel on souhaite déposer un métal M ;
– l'anode est une électrode en métal M à déposer ;
– l'électrolyte contient le cation Mⁿ⁺ du métal M à déposer.