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Problème 3

Un volume de 200 cm3^3 d'une solution de chlorure de sodium 2 N (ρ=1,10\rho = 1{,}10 g cm−3^{-3}) a été électrolysé sous agitation permanente dans une cellule à électrodes de cuivre. L'électrolyse a été arrêtée lorsque 22,4 dm3^3 de gaz (aux conditions normales) se sont dégagés à la cathode. Calculer le pourcentage massique de NaCl dans la solution après électrolyse. Masses atomiques relatives : Ar(H)=1A_r(\text{H}) = 1 ; Ar(O)=16A_r(\text{O}) = 16 ; Ar(Na)=23A_r(\text{Na}) = 23 ; Ar(Cl)=35,5A_r(\text{Cl}) = 35{,}5 ; Ar(Cu)=64A_r(\text{Cu}) = 64.
Étape 3 sur 3 : Pourcentage massique final
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m(NaCl)=2×0.200×58.5=23.4 g;m(solution)=200×1.10−36=184 g;w=23.4184=12.7 %m(\text{NaCl}) = 2 \times 0.200 \times 58.5 = 23.4\ \text{g}; \quad m(\text{solution}) = 200 \times 1.10 - 36 = 184\ \text{g}; \quad w = \dfrac{23.4}{184} = 12.7\ \%
Analyse

NaCl initial : 0,2×2=0,40{,}2 \times 2 = 0{,}4 mol = 23,4 g (inchangé par le cycle). Masse initiale de solution 200×1,10=220200 \times 1{,}10 = 220 g ; moins 36 g d'eau décomposée : 184 g, donc w(NaCl)=23,4/184=12,7w(\text{NaCl}) = 23{,}4/184 = 12{,}7 %.

Erreur fréquente. Le piège est de supposer que NaCl est consommé ; avec des électrodes de cuivre il est régénéré et seule la masse de solvant diminue.