Objectifs

• Comprendre le principe de l'électrolyse et les rôles des électrodes.
• Distinguer les cas NaCl fondu et NaCl en solution aqueuse.
• Écrire les demi-réactions et l'équation globale pour chaque cas.
• Identifier les produits à l'anode et à la cathode et leurs implications pratiques.

Rappel rapide

L'électrolyse est la décomposition d'un composé grâce à un courant électrique. Pendant l'électrolyse, les ions migrent vers les électrodes: les cations vers la cathode et les anions vers l'anode. A la cathode, réduction; à l'anode, oxydation.

Électrolyse du NaCl fondu

Cas sans eau, en milieu fondu (NaCl fondu). Les ions Na+ et Cl- migrent vers les électrodes.

Réactions aux électrodes

1. Cathode: Na+ + e- → Na(l)
2. Anode: 2 Cl- → Cl2(g) + 2 e-

Équation globale (dissociation du sel fondu): 2 NaCl(l) → 2 Na(l) + Cl2(g)

Observations: gaz Cl2 libéré à l'anode; métal Na déposé à la cathode. La température et le matériel doivent être adaptés (contraintes de sécurité).

Électrolyse de NaCl en solution aqueuse

Cas dans une solution saline; présence d'eau influence les demi-réactions.

Réactions aux électrodes

1. Cathode: 2 H2O + 2 e- → H2(g) + 2 OH-(aq)
2. Anode: 2 Cl- → Cl2(g) + 2 e-

Équation nette: 2 NaCl(aq) + 2 H2O(l) → Cl2(g) + H2(g) + 2 NaOH(aq)

Observations: gaz Cl2 à l'anode; gaz H2 à la cathode; la solution devient basique (NaOH formé).

Comparaison des deux cas

• Produits: NaCl fondu → Na métallique et Cl2; NaCl en solution → H2 et Cl2 et NaOH est formé en solution.
• Rôle de l'eau: absence d'eau dans le cas fondu; présence d'eau dans la solution.
• Applications: production de Na et Cl2 industriellement; synthèse d'hydroxyde de sodium (NaOH) dans le processus chloralkali.

Mini exercices

1. Pour l'électrolyse du NaCl fondu, écrire les demi-réactions et l'équation globale.
2. Pour l'électrolyse de NaCl en solution, écrire les demi-réactions et l'équation globale.
3. Quel gaz est produit à l'anode dans les deux cas ? et quel est le gaz à la cathode dans le cas en solution ?

Vocabulaire

• Électrolyte: substance qui conduit le courant électrique par déplacement d'ions.
• Électrodes: objets conducteurs immergés dans l'électrolyte; cathode et anode.
• Réduction et oxydation: transformations d'électrons lors de l'électrolyse.

Synthèse

Dans NaCl fondu, on obtient Na métallique et Cl2; dans NaCl en solution aqueuse, on obtient H2 et Cl2 et NaOH est formé, ce qui modifie le pH et les produits.