EXERCICE I : UN BIJOU PEU COUTEUX (6,5 points)
Antilles 09/2009 http://labolycee.org
L’argenture est un procédé encore très utilisé qui consiste à déposer une fine couche d’argent sur un métal moins noble, par exemple du cuivre pour la fabrication de bagues bon marché. Le protocole consiste à réaliser une électrolyse en utilisant une solution aqueuse de nitrate d’argent
(Ag+(aq) + NO3
–(aq)) afin de déposer sur cette bague en cuivre de l’argent sous forme solide. Le volume de la solution S de nitrate d’argent introduite dans l’électrolyseur sera V = 500 mL et sa concentration en soluté apporté C = 4,00×10-3 mol.L-1. La bague en cuivre, préalablement décapée, est complètement immergée dans la solution et reliée par un fil conducteur à un générateur comme le décrit le schéma ci-dessous.
Une électrode de graphite (considéré comme inerte) plongée dans la solution, permet la circulation d’un courant électrique. L’électrolyse commence lors de la fermeture de l’interrupteur K. Le générateur délivre alors pendant une durée notée Dt un courant électrique d’intensité I constante. Au niveau de l’électrode de graphite, on observe un dégagement gazeux et sur l’électrode constituée par la bague, seul un dépôt d’argent apparaît distinctement. On considèrera que les anions nitrate
NO3
– ne subissent aucune transformation chimique au cours de l’électrolyse. Ils contribuent seulement au passage du courant électrique dans l’électrolyseur.
Données
Couple oxydo-réducteur : Ag+(aq)/Ag(s) H+(aq)/H2(g) O2(g)/H2O( ℓ )
Constante de Faraday F = 96500 C.mol-1 ;
Masses molaires en g.mol-1 : M(Ag) = 107,9 M(H) = 1,0 M(O) = 16,0
1- Bilan de l’électrolyse
1.1. La bague en cuivre constitue-t-elle l’anode ou la cathode pour cette électrolyse ? Justifier votre réponse. Doit-elle être reliée à la borne positive ou négative du générateur de tension présent dans le montage ?
1.2. Quelle autre demi-équation d’oxydoréduction est susceptible de se produire à