Correction
Transport de matière d'une électrode à l'autre

Le but de cet exercice est de montrer que la nature des électrodes peut influencer la réaction globale d'une électrolyse.

• Grâce à l'onglet « Paramètres », simuler l'électrolyse d'une solution de sulfate de cuivre de concentration 10-1 mol · L-1. 

• Cocher la case générateur de courant et imposer 10 mA. Cela signifie que quelles que soient les conditions, l'intensité du courant circulant dans le circuit est de 10 mA.

• Mettre une électrode de graphite à droite et une électrode de cuivre à gauche.

• Dans l'onglet « Animation », afficher la représentation à l'échelle macroscopique.

1. Traduire par une équation chimique le bilan de matière de cette électrolyse.

2 Cu2+ + 2 H2O = 2 Cu + 4 H+ + O2 

2. Quelle est l'anode de cette électrolyse ? Justifier la réponse.

Anode = D car il s'y produit une réduction.

3. Remplacer l'électrode D par une électrode de cuivre et l'électrode G par une électrode de graphite. Quelle est la nouvelle réaction traduisant l'électrolyse ?

Cu2+G + Cu D = Cu G + Cu2+D .

4. Mettre en marche l'électrolyse dans ces conditions et observer les électrodes. Comment peut-on expliquer ce qui s'est produit à l'aide de l'équation chimique de la question précédente ?

L'électrode de graphite se couvre de cuivre, ce qui est en accord avec le fait qu'à l'anode (précisément cette électrode vue la polarité imposée par le circuit extérieur à la cellule d'électrolyse) il se forme du cuivre métallique.

5. Pourquoi peut-on dire que du cuivre a été transporté de l'anode à la cathode ? 
Justifier à l'aide de l'équation chimique représentant l'électrolyse ainsi qu'avec l'évolution des masses des deux électrodes.

L'équation chimique montre que l'électrode D « perd » du cuivre (Cu D est dans le membre des réactifs) alors que l'électrode G en « gagne » (Cu G est dans le membre des produits).  
L'évolution de la masse de chaque électrode confirme cela puisque la masse de l'électrode D diminue exactement d'autant que ce que la masse de l'électrode G augmente.

6. Remplacer maintenant l'électrode de gauche par une électrode de zinc. Quelle est la réponse du simulateur ? Proposer une interprétation.

« Réaction spontanée à la surface des électrodes ». Il va y avoir une réaction qui peut se dérouler sans apport d'énergie, qui est ici représentée par l'équation Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu.