Effect of Current on The Quantity of Products in Copper Purification Through Electrolysis

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ÉTUDE SUR L’EFFET DU COURANT COMME FACTEUR D’INFLUENCE DANS LA QUANTITÉ DE PRODUITS EN CUIVRE DURANT SA PURIFICATION AVEC UNE PILE ÉLECTROLYTIQUE

par

Félicia Latour

Travail présenté à

M. Marc Pilon dans le

cadre du cours de chimie 12e SCH 4UI-01

Collège catholique Franco-Ouest

Le mardi 5 janvier 2009


  1. BUT

La question préliminaire de ce laboratoire a demandée : « Quelles sont les facteurs qui affectent la quantité de produits formés lors de l'électrolyse? ». À partir de ceci, j’ai pu concevoir un laboratoire ayant comme but de déterminer la relation entre la quantité de produits durant la purification du cuivre avec une pile électrolytique, soit la masse de cuivre transférée, et le courant qui . Il s’agit donc de trouver une relation soit proportionnelle ou inversement proportionnelle entre le courant du circuit et la quantité de produits.

  1. HYPOTHÈSE ET THÉORIE

Une pile électrolytique s’agit d’un système composé d’électrodes, d’un électrolyte et d’un circuit extérieur portant une source de tension. Elle va consommer de l’énergie au lieu de la fournir car elle utilise l’énergie du courant fournit pour convertir de l’énergie électrique en énergie chimique. Cette pile est l’inverse de la pile galvanique et elle a une réaction globale qui est non spontanée. Une particularité de cette pile est l’inversement des signes +/- ; la cathode est maintenant la borne négative et l’anode est la borne négative. Puisque la pile électrolytique exige une source de courant pour bien fonctionner, je peux déduire que l’augmentation du courant pourra augmenter aussi la quantité de produits formés. Selon la loi de Faraday, l’intensité du courant est directement proportionnelle au nombre de moles produits par l’électrolyse dû à l’équation:

n = I ∆t  où  n correspond au nombre de moles

       F          I  correspond à l’intensité du courant

                ∆t correspond à la différence de temps et

                F correspond au nombre de Faradays, ou le nombre de moles            

            d’électrons

Dans ce laboratoire que j’ai conçu, j’implique la purification du cuivre avec deux électrodes de cuivre et une solution de sulfate de cuivre (CuSO4). Les électrons provenant de cuivre utiliseront l’électrolyte (le sulfate de cuivre) pour voyager entre les deux électrodes. Si le courant augmente, le nombre d’atomes de cuivre qui seront transférés entre les deux électrodes augmentera lui aussi. Donc, la masse de cuivre produite n’a rien à faire sauf d’augmenter elle aussi. Bref, à partir de ceci je peux prédire qu’une augmentation du courant va provoquer une augmentation nette de la quantité de produits, c'est-à-dire la masse de cuivre.

  1. VARIABLES
  1. Variable indépendante

Ma variable indépendante pour ce laboratoire est le courant qui passe par le circuit et qui est l’élément essentiel d’une pile électrolytique. La manipulation de cette variable entraîne donc le contrôle du courant (mesuré en ampères) qui parvient d’une source d’alimentation et qui passe par des fils conducteurs et mesuré et manipulé grâce à un ampèremètre.

  1. Variable dépendante

Ma variable dépendante pour ce laboratoire est la quantité de produits suite à la purification du cuivre avec une pile électrolytique, soit la quantité de cuivre transférée entre électrodes. Elle sera mesurée en grammes à l’aide d’une balance une fois qu’elle sera filtrée et séchée.

  1. Variables contrôlées

Les variables contrôlées de ce laboratoire sont :

  • Le temps et la date de la prise des données
  • La source du matériel utilisé
  • La température du laboratoire
  • La méthode de la mesure de la température du laboratoire
  • La pression du laboratoire
  • La méthode de la mesure de la pression du laboratoire
  • La concentration de la solution électrolyte
  • La masse des électrodes de cuivre
  • La méthode de préparation des solutions électrolytes
  • Le volume de la solution électrolyte
  • La méthode de la mesure du volume de l’électrolyte
  • La méthode de contrôle constant du courant
  • La provenance du courant
  • Le temps de circulation du courant
  • Le temps de filtration du cuivre produit
  • La méthode de filtration du cuivre produit
  • La méthode de la mesure de la masse des produits
  • Le montage du circuit électrique et l’emplacement de tout élément du circuit utilisé
  • La propreté et le dessèchement de tous les contenants et matériel utilisés pour le recueil des données
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  1. MATÉRIEL*
*Se référer aux Annexes 1a et 1b pour photos du matériel nécessaire

  1. MÉTHODE*
  1. Mettre vos lunettes de sécurité.
  2. Avec la balance digitale qui mesure avec trois chiffres après la virgule, mesurer avec la spatule 24, 968 g de CuSO4 ο 5H2O en poudre dans un premier contenant en plastique et 6, 245 g dans un deuxième. (voir calculs à l’Annexe 2)
  3. Préparer une première solution de CuSO4 (aq) à un volume de 1000 mL et une concentration de 0,1 mol/L dans la fiole jaugée de 1000 mL.
  4. ...

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