Exercices sur l'anodisation de l’aluminium - correction, Exercices de Biochimie
Renee88
Renee8823 April 2014

Exercices sur l'anodisation de l’aluminium - correction, Exercices de Biochimie

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Exercices de chimie sur l'anodisation de l’aluminium - correction. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Principe de l’anodisation, Étude quantitative de l’électrolyse.
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Exercice III Anodisation de l'aluminium (4 points)

Bac S 2012 Amérique du nord EXERCICE III : ANODISATION DE L’ALUMINIUM (4 points)

1. Principe de l’anodisation 1.1.

1.2. La cathode est le siège d’une réduction, de plus il se produit un dégagement gazeux. Seul le couple H+(aq)/H2(g) convient car H+ est un oxydant et au cours de la réduction cathodique il se formera du dihydrogène gazeux : 2 H+(aq) + 2 e– = H2(g). 1.3. La pièce d’aluminium pour être oxydée, c'est-à-dire subir une oxydation, doit se trouver à l’anode. La borne + du générateur « aspire » les électrons produits par l’oxydation. Voir schéma du 1.1.. 1.4. 2 Al(s) + 3 H2O(l) = Al2O3(s) + 6 e– + 6 H+(aq) 1.5. oxydation2Al(s) + 3H2O(l) = Al2O3(s) + 6 e– + 6H+(aq) (×1) réduction 2H+(aq) + 2e– = H2(g) (×3) 2Al(s) + 3H2O(l) + 6H+(aq) = Al2O3(s)+ 6H+(aq) + 3 H2(g) Soit : 2Al(s) + 3H2O(l) = Al2O3(s) + 3 H2(g)1.6. Il s’agit d’une transformation forcée. Le générateur fournit l’énergie électrique nécessaire pour que la réaction ait lieu. 2. Étude quantitative de l’électrolyse 2.1. Soit N le nombre d’électrons échangés alors Q = N.e = n(e-).NA.e,

d’autre part Q = I.t.

n(e-) = A

I.Δt

N .e

2.2. D’après la demi-équation(vue en 1.4.) 2Al(s) + 3H2O(l) = Al2O3(s) + 6 e– + 6H+(aq)

n(Al2O3) = -n(e )

6

I

e–

CATHODE ANODE

Bâton de graphite

Pièce d’aluminium

2.3. mmax = m(Al2O3) = n(Al2O3).M(Al2O3)

Or n(Al2O3) = -n(e )

6 et n(e-) =

A

I.Δt

N .e

mmax = A

I.Δt

6.N .e .M(Al2O3)

mmax = , ,

3

23 19

120 10 18 60 102

6 6 02 10 1 6 10

   

    = 2,3×10–2 g

2.4. Rendement r =  2 3 réelle

max

m Al O

m donc  2 3 réellem Al O = r.mmax

 2 3 réellem Al O = 0,90 × 2,3×10 –2 = 2,1×10–2 g

2.5.1. V’(Al2O3) = S.d avec S en cm2 et d = 7,0µm = 7,0×10–6m = 7,0×10–4 cm

V’(Al2O3) = 9,0×7,0×10–4 = 6,3×10–3 cm3

2.5.2. m’(Al2O3) = (Al2O3).V’ m’(Al2O3) = 4,0×6,3×10–3 = 2,5×10–2 g 2.5.3. Si l’épaisseur d’alumine n’est pas obtenue, c’est que la masse déposée est trop faible.

Or : m(Al2O3)réelle = r . A

I.Δt

6.N .e .M(Al2O3)

Seules l’intensité du courant et la durée de l’électrolyse sont variables, on peut donc augmenter I

ou augmenter t pour que l’épaisseur d’alumine augmente.

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