Purification du Cuivre par Électrolyse Industrielle
Comprendre la Purification du Cuivre par Électrolyse Industrielle
Dans une usine de traitement de métaux, on utilise l’électrolyse pour purifier le cuivre. Ce processus implique l’utilisation d’une solution d’acide sulfurique comme électrolyte et des anodes en cuivre impur.
On souhaite déterminer la quantité de cuivre qui peut être déposée sur la cathode en utilisant une certaine quantité de courant électrique pendant un temps défini.
Données fournies:
- Intensité du courant électrique : \(I = 10 \, \text{A}\) (ampères)
- Durée de l’électrolyse : \(t = 2 \, \text{heures}\)
- Masse molaire du cuivre (Cu) : \(M_{\text{Cu}} = 63.5 \, \text{g/mol}\)
- Valence du cuivre dans la réaction : \(n = 2\)
Question:
Calculer la masse de cuivre \(m_{\text{Cu}}\) déposée sur la cathode.
Correction : Purification du Cuivre par Électrolyse Industrielle
Étape 1 : Conversion de la durée de l’électrolyse en secondes
- Durée donnée : 2 heures
Conversion en secondes :
\[ = 2 \, \text{heures} \times 3600 \, \text{s/heure} \] \[ = 7200 \, \text{s} \]
Étape 2 : Calcul de la charge électrique totale
- Intensité du courant : \(I = 10 \, \text{A}\)
- Temps en secondes : \(t = 7200 \, \text{s}\)
Formule de la charge :
\[Q = I \times t\]
Calcul :
\[ Q = 10 \, \text{A} \times 7200 \, \text{s} \] \[ Q = 72000 \, \text{C} \]
Étape 3 : Détermination du nombre de moles de cuivre déposé
- Charge électrique totale : \(Q = 72000 \, \text{C}\)
- Constante de Faraday : \(F = 96485 \, \text{C/mol}\)
- Valence du cuivre : \(n = 2\)
Formule du nombre de moles :
\[ n_{Cu} = \frac{Q}{F \times n} \]
Calcul :
\[ n_{Cu} = \frac{72000 \, \text{C}}{96485 \, \text{C/mol} \times 2} \] \[ n_{Cu} \approx 0.373 \, \text{mol} \]
Étape 4 : Calcul de la masse de cuivre déposée
- Nombre de moles de cuivre : \(n_{Cu} \approx 0.373 \, \text{mol}\)
- Masse molaire du cuivre : \(M_{Cu} = 63.5 \, \text{g/mol}\)
Formule de la masse :
\[ m_{Cu} = n_{Cu} \times M_{Cu} \]
Calcul :
\[ m_{Cu} = 0.373 \, \text{mol} \times 63.5 \, \text{g/mol} \] \[ m_{Cu} \approx 23.7 \, \text{g} \]
Conclusion
Après 2 heures d’électrolyse avec un courant de 10 ampères, 23.7 grammes de cuivre sont déposés sur la cathode.
Ce résultat illustre l’application pratique des lois de Faraday dans le domaine de l’électrolyse industrielle pour le raffinage du cuivre.
Purification du Cuivre par Électrolyse Industrielle
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