Bonjour, je suis bloqué a la question I.B.1) je devrais trouver une oxydation a l'anode et une reduction a la cathode cependant je trouve ceci:

anode: Na+ + 3 Cl- --> 2 Cl2 + NaCl + 2e-

cathode:

2 Na+ + Cl- + OH- --> H2 + NaCl + NaOH

liste des choses que je en comprends pas :

1/ Dans l'énoncé "Industriellement trois procédés permettent de produire du dichlore Cl2, de la soude NaOH et du dihydrogène H2à partir de solutions concentrées de chlorure de sodium NaCl " donc le NaCl est un réactif et pourtant sur le schéma(en bas a gauche) on voit que le NaCl est ejecter donc c'est un produit ?

2/ "si la concentration en ions chlorure Cl-diminue trop, on observe un dégagement de dioxygène O2" Pourquoi ? les ions chlorure ne sont d'après moi pas lié avec ceux de dioxygène donc je ne comprends pas du tout comment c'est possible

3/ sur le schéma que signifie les pourcentages ? je pensais que cela signifie le pourcentage de NaOH qui sort est 50 % mais comment ce pourcentage peut il changer à travers un simple tuyaux ?

https://www.concours-centrale-supelec.fr/CentraleSupelec/2016/PSI/sujets/2015-001.pdf

Merci d'avance

Bonjour,

1/ L'ion sodium n'est pas electro-actif dans cette gamme de potentiel. Usuellement on essayera de raisonner sans, dans un premier temps. Puis au propre tu pourras indiquer sa présence à gauche et à droite de l'équation. 

2/ Essaye de lister l'intégralité des composés de ton milieu réactionnel . Tu as NaOH, NaCl, mais aussi de l'eau ! Si ton but est de faire réagir exclusivement le couple Cl₂/Cl^- et H₂O/H₂, cela signifie que tu ne prend pas en compte d'autres couples pourtant existant tel que : Na⁺/Na par exemple. Et bien si tu n'avais plus assez d'ion chlorure (Cl^-) dans ta solution, ton électrode s'attaquera à une autre espèce . Dans le cas ou tu manques d'ion chlorure, ton anode essayera d'oxyder autre chose, l'eau (H₂O) peu s'oxyder d'après le couple O₂/H₂O. D'où l'apparition de dioxygène dès lors que les ions chlorures (Cl^-) ne sont plus là pour barrer la route à ce chemin réactionnel

3/ Encore une fois tu oublies qu'une concentration, c'est dans de l'eau ! On te montre sur le schéma que l'eau est extrait de la solution à 12%, ce qui a pour conséquence de concentrer la solution jusqu'à 50%/

J'espère t'avoir apporté quelques élèments de réponse.

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Edité par Blackline 27 février 2020 à 17:52:50

Merci beaucoup

Blackline a écrit: > L'ion sodium n'est pas electro-actif dans cette gamme de potentiel.

Cela signifie que on ne peut pas faire d'éléctrolyse du sodium ?

Blackline a écrit: > Essaye de lister l'intégralité des composés de ton milieu réactionnel

les reactions anodiques et cathodiques sont indépendantes et seuls les electrons s'échangent

à l'anode on a : Cl2

Cl-

Na+

NaCl

(je ne pense pas qu'il y ait de l'eau car ce n'est pas marqué mais je ne sais pas comment le savoir)

à la cathode :

H2

H2O

NaCl

Na+

Cl-

NaHO

Blackline a écrit: > Si ton but est de faire réagir exclusivement le couple Cl2/Cl- et H2O/H2,

Pourquoi ce serait mon but ? Mon but étant(d'après ce que j'ai compris) de produire du dichlore et de la soude

Blackline a écrit: > cela signifie que tu ne prend pas en compte d'autres couples pourtant existant tel que : Na+/Na par exemple.

Je ne comprends absolument pas cette phrase, j'ai l'impression que c'est comme si je voulait montrer que 2=4 et que ma démonstration était 4=2+2 on ne prend pas en compte un 2 ainsi 4=2 (je me doute que c'est pas ça mais je ne comprends pas pourquoi)

Blackline a écrit: > Dans le cas ou tu manques d'ion chlorure, ton anode essayera d'oxyder autre chose, l'eau (H2O) peu s'oxyder d'après le couple O2/H2O.

Pourquoi il y aurait de l'eau dans l'anode ?

Blackline a écrit: > Encore une fois tu oublies qu'une concentration, c'est dans de l'eau ! On te montre sur le schéma que l'eau est extrait de la solution à 12%, ce qui a pour conséquence de concentrer la solution jusqu'à 50%/

Pourquoi c'est dans de l'eau ? (d'ailleurs comment peut il y avoir de l'eau à la sortie quand la solution est à 50% alors qu'il n'y en avait pas à 12% ) La concentration est en mol/L alors que là on a un pourcentage donc je ne comprends pas vraiment le lien.

Lepke a écrit:

Cela signifie que on ne peut pas faire d'éléctrolyse du sodium ?

 Si bien sûr; c'est comme ça que l'on fabrique du sodium métallique. Mais cela demande plus de tension. Et en fait ce qui va se passer, c'est que d'abord les couples aux potentiels les plus étroits vont réagir. Et seulement en dernier recours les autres vont commencer à réagir. (Voir du coté de la notion thermodynamique : potentiel standard)

Lepke a écrit:

(je ne pense pas qu'il y ait de l'eau car ce n'est pas marqué mais je ne sais pas comment le savoir)

 Si tu regarde bien tu as une saumure, et par définition une saumure est une solution de sels (NaCl voire KNO₃ etc.) dans de l'eau. Donc tu as bel et bien de l'eau... Fais moi confiance de l'electrolyse sans eau c'est vachement compliqué, il faut un solvant polaire (eau, acétonitrile ou benzonitrile pour ceux que ça intéresse.)

Lepke a écrit:

Pourquoi ce serait mon but ? Mon but étant(d'après ce que j'ai compris) de produire du dichlore et de la soude

Et tu peux me dire comment tu compte fabriquer des ions hydroxyles (HO^-) via un couple redox ? Moi j'ai bien l'impression que c'est en faisant appel au couple H₂O/H₂ ... Du genre 

2 H₂O + 2e^-→ H₂ + 2 HO^-

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Edité par Blackline 28 février 2020 à 9:47:25

Merci pour vos explications claires

Blackline a écrit: > Et tu peux me dire comment tu compte fabriquer des ions hydroxyles (HO-) via un couple redox ?

Je ne comprends pas pourquoi vouloir fabriquer de tels ions ? Et aussi pourquoi vouloir les fabriquer dans la cathode (avec le dihydrogène ) et pas dans l'anode (grâce a l'autoprotolyse de l'eau ) ?

Tu me dis qu'il faut fabriquer NaOH_(aq), tu as déjà Na⁺, il ne te manque que HO^- pour avoir l'équation suivante :

Na⁺_(aq) + HO^-_(aq) → NaOH_(aq)

Il ne faut pas voir de différence entre "Na⁺_(aq) + HO^-_(aq)" et "NaOH_(aq)" pareillement "Na⁺_(aq) + Cl^-_(aq)" et "NaCl_(aq)" c'est la même histoire.

Pour l'histoire de l'autoprotolyse de l'eau, il faut bien faire attention à ce que ça veut dire : NaOH c'est une base, c'est réactif ça a une valeur ajouté (ça coute de l'argent)... Tu penses que quand tu mets du sel dans de l'eau tu peux spontanément fabriquer NaOH (et donc avoir du desktop dans ton verre d'eau ?). L'autoprotolyse de l'eau ça t'explique pH=7. Pour pH=14 (NaOH 50%) il te faudra beaucoup de HO^-_(aq). 

L'idée derrière l'autoprotolyse de l'eau c'est d'expliquer qu'à pH neutre (7) il y a 10^-7 mol/L d'ion HO^- ou H₃O⁺ c'est exactement le même "7" que tu vois. (pH=-log₁₀([H₃O⁺])) Et donc à pH=14, tu as 10^-14 mol/L de H₃O⁺ et 1 mol/L de HO^-

EDIT : I.B.4 il faut parler de surtension qui lui est un phénomène cinétique. 

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Edité par Blackline 28 février 2020 à 11:32:31

Blackline a écrit: > Tu me dis qu'il faut fabriquer NaOH(aq), tu as déjà Na+, il ne te manque que HO-

Ah d'accord je pensais que les élements chimique qui étaient dessiné sur le schéma étaient ceux de base, enfaite au départ on a que du NaCl et de l'eau à la cathode et à l'anode c'est bien ça ? Merci

Blackline a écrit: > Tu penses que quand tu mets du sel dans de l'eau tu peux spontanément fabriquer NaOH (et donc avoir du desktop dans ton verre d'eau ?).

Bah je vois pas pourquoi ça marcherait pas (d'après les équations dans la vrai vie je comprends bien que ça marche pas).

Je souhaites avoir du NaOh,

Je mets du sel (NaCl) dans un verre d'eau:

H20+NaCl = H3O+ + OH- + Na+ + Cl- = NaOH + H3O+ + Cl-

je vois pas où est l'erreur dans le raisonnement

Sinon pour la question I.B.1) ,

en considérant que l'on a du NaCl et de l'eau à l'anode et à la cathode:

Je souhaites obtenir du Cl2 à l'anode : NaCl + H2O = Na+ + Cl- + H20 = 1/2 Cl2 + Na+ +H2O

Je souhaites obtenir du H2 à la cathode : NaCl + H2O = NaCl + H2 +O

Bon là je suis bloqué car :

• les expressions que je trouve sont étranges (un oxygène tout seul c'est pas possible je crois)
• je sais qu'il devrait y avoir une réduction a la cathode et oxydation a l'anode mais c'est pas le cas

édit : je ne sais pas si ça a un rapport mais je ne comprends pas l'electrolyse de l'eau dans le cours de ma prof elle dit qu'à l'anode on a la réaction 2OH- + 1/2 O2 +H2O +2e et à la cathode 2H2O +2e = H2 + 2OH-

Je ne comprends pas comment pour l'electrolyse de l'eau a l'anode l'eau soit un produit et pas un réactif, je ne comprends pas non plus d'où sortent ces formules et pourquoi sur internet ( http://uel.unisciel.fr/chimie/elementsp1/elementsp1_ch03/co/chapitre3_24.html) ces formules sont différentes ?

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Edité par Lepke 28 février 2020 à 15:45:57

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Edité par Blackline 29 février 2020 à 12:20:28

Merci

Oui je comprends qu'avec ces concentrations on ne puisse pas produire de la soude.

Mais je ne comprends pas ce qui ce passe pour l'elecrolyse de l'eau (comment on obtient les équations) ?

Normalement au Bac S ou STL on voit l'oxydoréduction, ce chapitre est censé expliquer comment on passe d'un couple à une demi-équation redox.

Par exemple : Fe³⁺/Fe²⁺

 Fe³⁺ + 1e^- ⇌ Fe²⁺

Traitons étape par étape : H₂O/H₂, les hydrogènes sont en bon nombre des deux cotés donc écrivons déjà

 H₂O_(ℓ) ⇌ H_2(g), on sait qu'on doit réduire l'eau, donc ajoutons des électrons (2 parce que c'est une molécule assez symétrique "H2O" et "H2")

 H₂O_(ℓ) + 2e^- ⇌ H_2(g), pour respecter l'electroneutralité, on doit rajouter des anions, si on a enlevé des hydrogènes à l'eau quels anions attendons-nous ?

 H₂O_(ℓ) + 2e^- ⇌ H_2(g) + 2HO^-_(aq), suffit de recompter les atomes et :

 2H₂O_(ℓ) + 2e^- ⇌ H_2(g) + 2HO^-_(aq)

Merci

Blackline a écrit: > 2 parce que c'est une molécule assez symétrique "H2O" et "H2")

je ne comprends pas cette justification

Blackline a écrit: > si on a enlevé des hydrogènes à l'eau quels anions attendons-nous ?

On s'attend a avoir un O dans l'anion mais je ne sais pas pourquoi on aurait HO- ? Pourquoi on ne pourrait avoir O-- ?

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Edité par Lepke 1 mars 2020 à 21:36:54

Lepke a écrit:

je ne comprends pas cette justification

 C'est pas obligatoire, si t'en met qu'un seul tu te retrouvera à diviser tout par deux. C'est même surement plus pédagogique. Je t'avoue que j'ai pas trop réfléchis non plus. Mais si t'es en Bac +2, tu as du avoir pas mal de cours à ce sujet déjà. C'est dur de t'apporter des réponses sans connaitre tes acquis et tes lacunes honnêtement. Surtout que si tu as préparé PSI, tu as effectivement pas le cursus où la chimie est centrale.

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Pour l'anion O^2- c'est comme si t'avais enlevé 1 deuxième H⁺, plus une espèce est chargée moins elle est stable