Le dépôt électrochimique de nickel métallique est largement utilisé industriellement. Ce procédé consiste à immerger une pièce en fer à revêtir dans une solution de sulfate de nickel(II) et à effectuer une électrolyse, la pièce en fer étant placée à la cathode ; l’anode est inerte. L’épaisseur de nickel déposé n’est alors pas limitée ; elle est fonction de de la densité de courant, de la durée de l’opération et de l’intervention éventuelle de réactions cathodiques parasites.

Compte rendu d’expérience ;

- Pièce traitée : disque de fer, diamètre 10 cm, épaisseur 0,5 mm (épaisseur négligée pour le calcul de l’aire totale), dépôt sur les deux faces.

- Masse initiale : 30,866 g

- Intensité du courant : 2,4 A

- Durée de l’électrolyse : 65 min

- Masse finale : 32,051 g

1- Quelle est la quantité d’électricité mise en jeu au cours de cette expérience ?

2- Quelle masse de nickel aurait-on dû obtenir si le rendement de l’opération avait été 100% ?

3- Déterminer le rendement effectif de cette opération de nickelage.

4-  Quelle est l’épaisseur du dépôt de nickel obtenu ?

5- Quelle autre demi-réaction a pu se produire à la cathode en parallèle avec la réduction de Ni2+ conduisant à la baisse du rendement ?

Le procédé de nickelage chimique autocatalytique repose sur la réduction d’un sel de nickel, non par la polarisation électrique cathodique, mais par un réducteur chimique ajouté à la solution aqueuse. L’agent réducteur est une forme protonée de l’hydrazine : N2H5+, mise en jeu dans le couple N2(g)/N2H5+ ;

6- Le diagramme intensité-potentiel ci-dessus, tracé à pH = 4, présente la courbe (1) de réduction de

Ni2+(aq). Cette courbe n’est pas modifiée quand on la trace sur diverses électrodes n(Ni, Fe, Pb). La courbe d’oxydation de N2H5+ est, elle, fortement dépendante de la nature de l’électrode. Cette oxydation est lente sur la plupart des électrodes métalliques, mais rapide sur l’électrode de nickel (ce qui a fait appeler le procédé autocatalytique). Tracer sur ce diagramme, de façon schématique, la courbe d’oxydation de N2H5+ dans les deux situations suivantes :

- Courbe (2) : oxydation rapide, pas de surtension, réduction rapide de Ni2+;

- Courbe (3) : oxydation très lente, surtension très élevée, pas de réduction possible de Ni2+.

Données à 298 K :

Constante de FARADAY : F = 96 490 C.mol-1.

Masse molaire : MNi = 58,71.10-3 Kg.mol-1.

Masse volumique du nickel métallique : ρNi = 8,90.103 Kg.m-3.

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Mathieu

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