Electrolyse de l'eau

[T1mb3rJ4ck]

Bonjour,

j'aimerais aller plus loin dans l'explication de l'électrolyse de l'eau avec de l'eau salée, et une pile. J'ai déjà lu ici certaines explications.
Je sais que l'on provoque un dégagement de H2 à la borne négative de la pile et de Cl2 à la borne positive. Puis, l'odeur de chlore ne trompe pas.
Par contre, pourriez-vous donner l'équation de la réaction? Selon moi, ça doit donner (sans pondérer) : H2O + NaCl ->(électrolyse)-> H2 + Cl2 + NaOH
Peut-on après pondération estimer le volume produit de chaque gaz, comme on le fait pour H2 et O2 avec H2 qui est produit 2x plus?
Pourquoi dès lors est-ce que je lis un peu partout qu'on produit du H2 et O2 quand on met de l'acide sulfurique ou de la soude au lieu de l'eau salée?
Et dans une pile à combustible, on produit bien H2 et O2. Pourquoi?

Je vous remercie d'avance.
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[invite44510b00]

Et dans une pile à combustible, on produit bien H2 et O2. Pourquoi?

Non, c'est le contraire, on consomme.

[Deedee81]

Salut,

Et dans l'électrolyse, il n'y a pas formation de chlore (sauf de manière marginale). Le sel n'est là que pour rendre l'eau conductrice de courant (l'eau pure conduit assez mal le courant).
L'électrolyse c'est un dégagement de H2 et de O2, pas de Cl2.
Heureusement d'ailleurs. Déjà que c'est dangereux (explosif), si en plus on dégageait un gaz aussi toxique, on aurait des hécatombes.

[T1mb3rJ4ck]

Merci pour vos réponses.
@Fustigator : je sais, je me suis mal exprimé: je parle de la réserve de gaz qu'on produit d'abord en consommant de l'électricité, dans un modèle réduit pédagogique de type "voiture électrique".
@Deedee : donc je peux dire qu'avec de l'eau salée comme électrolyte, 2 électrodes en graphite, on produit bien H2 et O2?
Le bilan de la réaction est-il donc bien (non pondéré) : NaCl + H2O --> H2 + O2 + Cl2 + NaOH?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

@Fustigator : je sais, je me suis mal exprimé: je parle de la réserve de gaz qu'on produit d'abord en consommant de l'électricité, dans un modèle réduit pédagogique de type "voiture électrique".

Ah oui, d'accord. Attention avec ça, c'est dangereux !!!!

(tiens, y a une nouvelle pompe "truc" (je dis pas la marque, quasiment le produit blanc des pompes chez nous ) juste près de chez moi avec : essence, diesel, hydrogène, gaz et électricité.
Faut pas se tromper en faisant le plein

Le bilan de la réaction est-il donc bien (non pondéré) : NaCl + H2O --> H2 + O2 + Cl2 + NaOH?

Non, le bilan est (non pondéré) NaCl + H2O --> H2 + O2 + NaCl
Le sel n'est là que pour améliorer la conduction
(bon, je ne doute pas qu'il doit y avoir un peu d'électrolyse du sel mais ça reste heureusement marginal, les techniques d'électrolyse -> Na + Cl que j'ai vu utilisaient du sel fondu)

[moco]

Bonjour,

Non et non ! Contrairement à ce que dit Deedee81, l'électrolyse de NaCl en solution produit bien du gaz chlore Cl₂ à l'anode. Le dégagement de gaz O₂ à la même électrode est marginal, et peut même être évité.

Je reprends ce qui se passe à chaque électrode. La réaction à l'anode (pôle positif) est :

2 Cl^- --> Cl₂ + 2 e^-

Mais le chlore formé Cl₂ reste en solution dans l'eau, car il est un peu soluble. Il est vrai qu'il existe une réaction secondaire, qui produit de l'oxygène O₂, selon :

2 H₂O --> O₂ + 4 H⁺ + 4 e^-

Mais on verra que cette réaction est à éviter, car elle ne permet pas de passer à l'utilisation principale de cette électrolyse, qui est la fabrication d'eau de Javel (voir plus bas)

La réaction à la cathode (pôle négatif) est la suivante :

2 H₂O + 2 e- --> 2 OH^- + H₂

Le résultat de ce procédé est qu'il se dégage H₂ à la cathode et Cl₂ à l'anode, et que la solution se charge en NaOH (ou en ion Na⁺ et OH^-) à la cathode, et en gaz Cl₂ à l'anode.

Au bout de quelque temps, si on ne met pas de diaphragme entre les deux compartiments d'anode et de cathode, les deux solutions d'anode et de cathode se mélangent et Cl₂ réagit avec les ions OH^- de la cathode, pour produire la réaction suivante :

2 OH^- + Cl₂ --> ClO^- + Cl^- + H₂O

Et la solution contient l'ion hypochlorite ClO^- . Une telle solution forme ce qu'on appelle l'eau de Javel. Elle possède un fort pouvoir de nettoyage, à cause de l'ion hypochlorite ClO^- qu'elle contient, car cet ion oxyde facilement les impuretés. C'est ainsi que l'on fabrique l'eau de Javel dans le commerce. Et comme la réaction de Cl₂ sur OH^- n'est pas complète, on peut déceler l'odeur du chlore Cl₂ en sentant un flacon d'eau de Javel. L'odeur n'est pas très forte. Elle n'est pas dangereuse pour la santé.

La réaction secondaire produisant O₂ à la place de Cl₂ ne permet pas de former de l'eau de Javel. Il faut l'éviter au maximum, et on y arrive avec des électrodes spéciales. Voir plus bas.

Il est vrai qu'on peut électrolyser du sel fondu. Mais seuls quelques chercheurs ont fait ce genre d'électrolyse, car elle nécessite de chauffer le sel à plus de 801°C (point de fusion de NaCl), et c'est une opération coûteuse. Dans l'industrie, on électrolyse le sel NaCl en solution, en utilisant une cathode de mercure. On obtient du chlore Cl₂ à l'anode et du sodium Na à la cathode; et ce sodium se dissout dans le mercure. On place un diaphragme poreux entre les deux compartiments pour éviter que le chlore passe dans l'autre compartiment et forme de l'eau de Javel. Dans ce cas, le chlore ne réagit pas avec les ion OH-, et on le récolte pour faire des dérivés chlorés.

Dans l'industrie, on a développé des électrodes spéciales pour l'anode de manière à ce que le gaz Cl₂ qui s'y dégage ne contiennent pas de O₂. Si on les réalise en un alliage breveté contenant sauf erreur du titane et du ruthénium, il ne se dégage pas d'oxygène O₂ à l'anode, mais seulement Cl₂.

Donc le sel NaCl n'est pas là pour améliorer la conduction. Si on voulait améliorer la conduction sans produire de chlore, on devrait remplacer NaCl par un autre sel comme Na₂SO₄. Dans ce cas, on n'aurait guère que H₂ à la cathode et O₂ à l'anode

[Deedee81]

D'accord, merci moco.

En chimie je suis parfois une buse. Merci des rectifications.

[T1mb3rJ4ck]

Je vous remercie pour vos contributions.
On trouve en effet pas mal de documentation et/ou de commentaires parfois assez hasardeux sur le sujet, je viens encore d'en avoir la preuve. D'où ma confusion.

Merci à tous!