Comment restaurer un canon ancien : un rapport de sécurité sur l'électrolyse

Cet exercice de spécialité, noté sur 5 points et prévu pour environ 50 minutes, prend la forme d'une résolution de problème. Un canon remonté du fond de la mer est recouvert d'une gangue ; on le restaure par électrolyse dans un bain d'eau salée. La consigne demande un rapport de sécurité destiné au chef d'entreprise : une dizaine de lignes et un schéma pour décrire le dispositif et les risques, ainsi que le volume d'un gaz dégagé. Il n'y a pas de questions intermédiaires : c'est à vous d'organiser la démarche.

Décrire le dispositif

Le canon est relié au pôle négatif du générateur : il joue le rôle de cathode. Une électrode inerte en graphite, reliée au pôle positif, sert d'anode. Le générateur impose une intensité de 7,5 A pendant environ 700 heures. Un schéma légendé, avec le sens du courant et des électrons, rend le rapport clair et répond explicitement à la consigne.

Identifier les réactions aux électrodes

À la cathode a lieu une réduction. Les ions sodium ne réagissent pas : c'est l'eau qui est réduite, avec formation de dihydrogène et d'ions hydroxyde. Le document 3 le confirme, puisque la phénolphtaléine rosit autour de la cathode. C'est le dégagement gazeux qui décolle la gangue. À l'anode a lieu une oxydation. La décoloration de l'indigo montre qu'il se forme du dichlore à partir des ions chlorure, et non du dioxygène. L'exploitation des observations expérimentales est essentielle pour choisir les bonnes demi-équations.

Calculer le volume de gaz

La charge qui traverse le circuit vaut Q = I × Δt, avec la durée convertie en secondes. On en déduit la quantité d'électrons échangés, en divisant par la charge d'une mole d'électrons. La demi-équation montre qu'il faut deux moles d'électrons par mole de dihydrogène ; le volume molaire permet de conclure : V(H₂) = 2,4 × 10³ L, soit 2,4 m³. Le même raisonnement donne un volume identique de dichlore à l'anode, mais le sujet ne demande qu'un seul gaz.

Recenser les risques

Le rapport doit conclure sur la sécurité : le dihydrogène est inflammable, donc aucune flamme ni étincelle et un local ventilé ; le dichlore est toxique, d'où une aspiration au-dessus de l'anode ; les ions hydroxyde rendent le bain corrosif, ce qui impose gants, lunettes et neutralisation avant rejet. Il faut aussi citer le risque électrique dans un milieu humide et conducteur. Une fois nettoyé, le canon doit enfin être protégé contre la corrosion.

Pièges et conseils

Trois erreurs reviennent souvent : laisser la durée en heures dans Q = I × Δt, oublier le facteur 2 entre électrons et gaz, et croire que le canon s'oxyde alors qu'il est la cathode. Exprimez le volume avec deux chiffres significatifs, comme l'intensité. Pour la forme, adoptez une vraie structure de rapport, avec des parties titrées : dispositif, réactions, calcul, risques. La méthode à retenir tient en trois temps : repérer cathode et anode, choisir les espèces grâce aux observations, puis enchaîner charge, quantité d'électrons et quantité de produit.