Oxydo-réduction 1 : Equilibrer une réaction d'oxydo ... - Univ-lille1
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pés puis pesés, leur masse est égale à 0,16g. Ils sont ensuite totalement immergés dans une solution de 200mL de sulfate de cuivre (II) de concentration c = 0,10 mol.L-1.
Ecrire léquation-bilan de la réaction qui a lieu.
Décrire le système final en précisant les concentrations des différents ions en solution.
Exercice 3 :
On prépare 0,5 L dune solution de sulfate daluminium(III) de façon à avoir une concentration molaire en ion Al3+ égale à 1,00.10-2 mol.L-1.
Quelle masse de sulfate daluminium(III) faut-il peser pour obtenir cette solution ?
Sachant que le magnésium est oxydé par lion Aluminium en ion Mg2+, quelle doit être la masse minimale dun ruban de magnésium afin de faire réagir tous les ions aluminium ?
Solution exercice 1 :
Demi-équation redox où leau oxygénée intervient en tant que oxydant :
H2O2 + 2 H+ + 2 e- = 2 H2O
Demi-équation redox où leau oxygénée intervient en tant que réducteur :
H2O2 = O2 + 2 H+ + 2 e-
Equation doxydo-réduction où une molécule deau oxygénée joue le rôle doxydant et où une autre molécule joue le rôle de réducteur : il suffit de superposer les deux demi-équations précédentes :
2 H2O2 ( O2 + 2 H2O
On a bien formation de dioxygène. Cette réaction seffectue dans la solution deau oxygénée mais elle est très lente ce qui explique que lon puisse garder cette solution plusieurs mois . Par contre, dés que lon est en contact avec du sang, une enzyme sanguine accélère cette réaction pour la rendre immédiate.
Solution exercice 2 :
Laluminium va être réduit en ion Al3+ :
Al = Al3+ + 3 e-
Lion cuivre va être oxydé en cuivre :
Cu2+ + 2 e- = Cu
Comme le nombre délectrons échangés nest pas le même dans les deux demi-équations, on doit placer des coefficients multiplicateurs :
2x (Al = Al3+ + 3 e-)
3x (Cu2+ + 2 e- = Cu )
Globalement :
2 Al + 3 Cu2+ ( 2 Al3+ + 3 Cu
Calculons les quantités de matière initiales en aluminium et en ion Cu2+ :
n(Al) = m(Al)/M(Al) = 0,16/27 = 5,9.10-3 mol
n(Cu2+) = c(CuSO4). V = 0,10.0,200 = 20.10-3 mol
Effectuons le bilan de matière:
2 Al + 3 Cu2+ ( 2 Al3+ + 3 Cu
Etat initial (10-3 mol) 5,9 20 0 0
Etat final (10-3 mol) 0 20-3/2.5,9 5,9 3/2.5,9
= 11,15 = 8,85
En solution, à la fin de la réaction, il reste donc des ions Cu2+ qui nont pas réagi ( ces ions étaient en excès), des ions Al3+ qui ont été formés par cette réaction.
Calculons les concentrations des ces ions :
[Al3+] = n(Al3+)/V = 5,9.10-3/0,2 = 0,029 mol.L-1
[Cu2+] = n(Cu2+)/V = 11,15.10-3/0,2 = 0,056 mol.L-1
Solution exercice 3 :
Déterminons dabord la formule du sulfate daluminium.
Ion sulfate : SO42-
Ion aluminium : Al3+
Pour que le sulfate daluminium soit électriquement neutre , il faut quil y ait 3 ions sulfate pour 2 ions aluminium.
On obtient donc la formule : Al2 (SO4)3
La réaction de dissolution du sulfate daluminium sécrit :
Al2 (SO4)3 (s) ( 2 Al3+ + 3 SO42-
La quantité dion aluminium en solution doit être égale à :
n(Al3+) = [Al3+]. V = 1,0.10-2.0,5 = 5,0.10-3 mol
Or, daprès léquation-bilan de la dissolution :
n(Al3+) = 2.n(Al2 (SO4)3) doù n(Al2 (SO4)3) = 2,5.10-3 mol
On en déduit la masse de sulfate daluminium qui a servi à préparer la solution:
m(Al2 (SO4)3) = n(Al2 (SO4)3).M(Al2 (SO4)3) = 2,5.10-3 . 342= 0,85 g
Equilibrons les deux demi-équations pour la réaction entre les ions aluminium et le magnésium :
Al3+ + 3 e- ( Al
Mg ( Mg2+ + 2 e-
Pour que le nombre délectrons échangés soit identique :
2x (Al3+ + 3 e- ( Al
3x (Mg ( Mg2+ + 2 e-
Dou léquation-bilan de la réaction :
2 Al3+ + 3 Mg ( 2 Al + 3 Mg2+
Pour que la totalité des ions aluminium disparaissent lors de cette réaction , il faut avoir la relation suivante entre les quantités de matière en ion aluminium et en magnésium :
n(Al3+)/2 = n(Mg)/3
Doù : n(Mg) = 3/2.n(Al3+) = 3/2.5,0.10-3 mol = 7,5.10-3mol
m(Mg) = n(Mg) . M(Mg) = 7,5.10-3.24,3 = 0,18 g
