15.E22 : Dépôt de rhodium sur une bague
Source : Bijouterie Harcaut
Un bijoutier souhaite donner plus d'éclat à une bague en or. Pour cela, il la recouvre d'une très fine couche de rhodium (un métal très brillant). Il réalise l'électrolyse d'une solution de nitrate de rhodium \(\ce{Rh^3+(aq) + 3 NO_3^–(aq)}\) pendant \(\pu{20 min}\) en faisant circuler un courant d'intensité constante \(I = \pu{0,40 A}\).
A la cathode, constitué par la bague, on observe un dépôt de rhodium provenant de la réduction des ions rhodium (III) selon la demi-équation : \(\ce{Rh^3+(aq) + 3 e^– = Rh(s)}\).
A l'anode, on observe un dégagement de dioxygène gazeux provenant de l'oxydation de l'eau selon la demi-réaction \(\ce{2 H2O(l) = O2(g) + 4 H^+(aq) + 4 e^–}\).
Données sur les espèces chimiques
- Constante de Faraday : \(F = \pu{96500 C}\)
- Masse molaire du rhodium : \(M = \pu{102,9 g*mol-1}\)
- Volume molaire d'un gaz dans les conditions de la manipulation : \(V_M = \pu{24,0 L*mol-1}\)
1 Déterminer la quantité d'électricité \(Q\) qui a traversé l'électrolyseur.
2 En déduire la quantité de matière d'électron qui a traversé l'électrolyseur.
3 A la cathode :
3.a Déterminer la quantité de matière de rhodium déposée sur la bague.
3.b En déduire la masse de rhodium déposée sur la baque.
4 A l'anode :
4.a Déterminer la quantité de matière de dioxygène formé.
4.b En déduire le volume de dioxygène formé.