Oxydo-réduction 2 Exercices - Exercices corriges
Soit les réactions dont les équations sont données ci-dessous. Compléter les
phrases proposées : 1) Cu2+(aq) + Pb(s) Cu(s) + Pb2+ (aq) L'ion Cu2+ est un ...
part of the document
couple ?
Ecrire la demi-équation rédox correspondant au couple 2
Quel est le réducteur de ce couple ?
Quelle est la réaction redox spontanée entre ces deux couples ? Quel rôle y joue leau oxygénée ?
Une eau oxygénée est dite « à 10 volumes » si un litre de cette solution est susceptible de libérer 10 litres de gaz O2 par la réaction du 3 (volume mesuré dans les conditions normales de température et de pression : température 0°C, pression 1 atm, volume molaire normal = 22,4 L.mol-1).
Quelle est la concentration C dune solution deau oxygénée à 10 volumes ?
Exercice 4 :
On réalise les piles suivantes :
Cu/Cu2+-Sn2+/Sn et Cu/Cu2+-Pb2+/Pb
et l'on mesure avec un voltmètre leur f.e.m. ; on trouve :
e(Cu-Sn) = 0,48 V et e(Cu-Pb) = 0,47 V.
1) Quelle est la f.e.m. de la pile plomb-étain ?
2) Quelle conclusion en tire-t-on quant aux propriétés réductrices du plomb et de l'étain ?
Exercice 5 :
Le bilan de fonctionnement dune pile fer-argent est : Fe + 2 Ag+ ! Fe2+ + 2 Ag
Faire le dessin du montage correspondant.
Quelle est la polarité de cette pile ?
Pendant le fonctionnement de la pile, la masse de l électrode de fer a diminué de
m(Fe) = 50 mg. Quelle est la quantité d électricité Q débitée par la pile ?
Déterminer m(Ag) la variation de masse correspondante de l électrode d argent.
Solutions des exercices :
Exercice 1 :
1) Classons les couples rédox concernés et entourons les espèces mises en présence :
E0(V)
Ag+ 0,80 Ag
Zn2+ -0,76 Zn
Le potentiel de loxydant Ag+( 0,80 V) est supérieur au potentiel du réducteur Zn ( -0,76V). Par conséquent la réaction entre ces deux composés est spontanée.
La réaction sécrit :
2 Ag+ + Zn ( 2 Ag + Zn2+
2) Calculons la quantité de matière initiale en ion Ag+ :
EMBED Equation.30= 1,0.10-2mol
On obtient la même quantité de matière en argent métal , calculons la masse dargent correspondante
mAg = nAg x MAg = 1,0.10-2 x 108= 1,08g d'Ag déposé
Daprès léquation-bilan quand un mole de zinc disparaît, deux moles dion Ag+ :
n(Zn) =n(Ag+)/2 = 0,50.10-2 mol
On en déduit la masse de zinc qui disparaît :
m(Zn) = n(Zn).M(Zn) =0,50.10-2.65,4 = 0,33g
Exercice 2 :
1) Les espèces en présence sont : Sn2+, Cl-, Zn qui interviennent dans les couples rédox suivants :
E0(Zn2+/Zn) = -0,76 V E0(Sn2+/Sn) = -0,14 V E0(Cl2/Cl-) = 1,36 V
Classons ces couples en entourant les espèces mises en présence :
E0(V)
Cl2 1,36 Cl-
Sn2+ -0,14 Sn
Zn2+ -0,76 Zn
Il y a deux réducteurs présents, celui qui réagit est le plus puissant, cest à dire celui qui a le potentiel le plus bas : Zn.
De plus, le potentiel de loxydant Sn2+est supérieur au potentiel du réducteur Zn ( -0,76V). Par conséquent la réaction entre ces deux composés est spontanée.
La réaction sécrit
Sn2+ + Zn (((((> Sn + Zn2+
2) Calculons la concentration molaire de la solution de chlorure détain. Cette solution a pour formule (Sn2+ + 2Cl-).
C(SnCl2) = t(SnCl2)/ M(SnCl2) = 12/190 = 0,063 mol.L-1
Calculons la quantité de matière apportée en ion étain :
n(Sn2+) = C(SnCl2) .V = 0,063.0,050 =3,1.10-3 mol.L-1
La quantité de matière en étain qui va se déposer est la même, calculons la masse détain correspondante :
m(Sn) = n(Sn).M(Sn) = 3,1.10-3.119 = 0,38g
Exercice 3 :
1) H2O2 + 2 H+ + 2 e- ( 2 H2O Loxydant de ce couple est leau oxygénée
2) H2O2 ( O2 + 2H+ + 2e- Le réducteur de ce couple est leau oxygénée
La réaction spontanée va faire intervenir une molécule deau oxygénée en tant que oxydant avec une autre molécule deau oxygénée en tant que réducteur .Le potentiel de loxydant est bien supérieur au potentiel du réducteur. On additionne les deux demi-équations précédentes :
2 H2O2 ( O2 + 2 H2O
Calculons la quantité de matière en dioxygéne libérée par 1 litre de solution deau oxygénée à 10 volumes :
n(O2) = V(O2)/Vm = 10/22,4 = 0,45 mol
Or , daprès léquation-bilan du 3), 2 moles deau oxygénée donnent 1 mole de dioxygéne:
n(H2O2) = 2. n(O2) = 2.0,45 = 0,90 mol
Cette quantité de matière est contenue dans un litre, on en déduit la concentration :
C(H2O2) = 0,90 mol.L-1
Exercice 4 :
e(Cu-Sn) = 0,48 V = e(Cu) e(Sn)
et e(Cu-Pb) = 0,47 V = e(Cu) e(Pb)
Si on construit la pile plomb-étain e(Pb-Sn) = e(Pb) e(Sn) = e(Cu-Sn) e (Cu-Pb) = 0,48-0,47 = 0,01V
2) La différence de potentiel étant très faible entre le plomb et létain, on peut en déduire que les propriétés réductrices de ces deux métaux sont très proches.
Exercice 5 :
1)
Fe Ag
Pont salin
-4
Solution contenant solution contenant
des ions Fe2+ des ions Ag+
2) Dans la demi-pile correspondant au couple (Fe2+/Fe) , il y la demi-équation redox suivante daprès lénoncé : Fe ( Fe2+ + 2e-. Les électrons partent donc de la borne du fer : cest la borne négative.
Dans la demi-pile correspondant au couple (Ag+/ Ag) : Ag+ + e- ( Ag. Les électrons arrivent sur cette borne, cest donc la borne positive
La masse de lélectrode de fer a diminué de 50 mg . Calculons la quantité de matière en fer qui a réagi :
n(Fe) = m(Fe)/M(Fe) = 50.10-3/55,8 = 8,9.10-4 mol
Or 1 mole de fer qui réagit fait circuler 2 moles délectrons : Fe ( Fe2+ + 2e-
n(e-) = 2.n(Fe) = 2. 8,9.10-4 = 1,78.10-3 mol
Or chaque mole délectrons contient le nombre dAvogadro Na = 6,02.1023 électrons.
Le nombre délectrons déplacé est égal ainsi à :
N(e-) = n(e-).Na = 1,78.10-3. 6,02.1023 = 1,07.1021 électrons
De plus , chaque électron est porteur dune charge élémentaire en valeur absolue égale à qe= 1,6.10-19 C
La quantité délectricité Q débitée par la pile en fonctionnement est par conséquent égale à
Q = N(e-).q(e-) = 1,07.1021. 1,6.10-19 = 171,4 C
Simultanément, lélectrode dargent subit un dépôt dargent, sa masse va donc augmenter.
D après l équation-bilan : Fe + 2 Ag+ ! Fe2+ + 2 Ag, 2 moles d argent sont formées quand une mole de fer réagit :
n(Ag) = 2.n(Fe) = 2. 8,9.10-4 = 1,78.10-3 mol
m(Ag) = n(Ag).M(Ag) = 1,78.10-3.107,9 = 0,19 g. Celà correspond à l augmentation en masse de lélectrode dargent.
R
