Exercice III Anodisation de l'aluminium (4 points)

Bac S 2012 Amérique du nord EXERCICE III : ANODISATION DE L'ALUMINIUM (4
points)
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1. Principe de l'anodisation
1.1.
















1.2. La cathode est le siège d'une réduction, de plus il se produit un
dégagement gazeux. Seul le couple H+(aq)/H2(g) convient car H+ est un
oxydant et au cours de la réduction cathodique il se formera du dihydrogène
gazeux : 2 H+(aq) + 2 e- = H2(g).

1.3. La pièce d'aluminium pour être oxydée, c'est-à-dire subir une
oxydation, doit se trouver à l'anode. La borne + du générateur « aspire »
les électrons produits par l'oxydation. Voir schéma du 1.1..

1.4. 2 Al(s) + 3 H2O(l) = Al2O3(s) + 6 e- + 6 H+(aq)

1.5. oxydation 2Al(s) + 3H2O(l) = Al2O3(s) + 6 e- + 6H+(aq)
(×1)
réduction 2H+(aq) + 2e- = H2(g)
(×3)

2Al(s) + 3H2O(l) + 6H+(aq) = Al2O3(s)+ 6H+(aq) + 3 H2(g)
Soit : 2Al(s) + 3H2O(l) = Al2O3(s) + 3 H2(g)

1.6. Il s'agit d'une transformation forcée. Le générateur fournit l'énergie
électrique nécessaire pour que la réaction ait lieu.

2. Étude quantitative de l'électrolyse

2.1. Soit N le nombre d'électrons échangés alors Q = N.e = n(e-).NA.e,
d'autre part Q = I.(t.
n(e-) = [pic]

2.2. D'après la demi-équation (vue en 1.4.) 2Al(s) + 3H2O(l) = Al2O3(s) + 6
e- + 6H+(aq)
n(Al2O3) = [pic]
2.3. mmax = m(Al2O3) = n(Al2O3).M(Al2O3)
Or n(Al2O3) = [pic] et n(e-) = [pic]
mmax = [pic].M(Al2O3)
mmax = [pic] = 2,3×10-2 g
2.4. Rendement r = [pic] donc [pic] = r.mmax
[pic] = 0,90 × 2,3×10-2 = 2,1×10-2 g

2.5.1. V'(Al2O3) = S.d avec S en cm2 et d = 7,0µm = 7,0×10-
6m = 7,0×10-4 cm
V'(Al2O3) = 9,0×7,0×10-4 = 6,3×10-3 cm3

2.5.2. m'(Al2O3) = ((Al2O3).V'
m'(Al2O3) = 4,0×6,3×10-3 = 2,5×10-2 g

2.5.3. Si l'épaisseur d'alumine n'est pas obtenue, c'est que la masse
déposée est trop faible.
Or : m(Al2O3)réelle = r . [pic].M(Al2O3)
Seules l'intensité du courant et la durée de l'électrolyse sont variables,
on peut donc augmenter I ou augmenter (t pour que l'épaisseur d'alumine
augmente.
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I



e-



CATHODE



ANODE



Bâton de graphite





Pièce d'aluminium