Oxydoréduction en solution
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décerné le prix de la tulipe d'or « Alt?n Lale » aussi bien à des films ..... Barack
Obama y a réussi son examen de passage et séduit nombre des ...
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Oxydoréduction en solution
Objectifs :
Identifier loxydant et le réducteur, loxydation et la réduction
Ecrire la demi équation dun couple redox
Ecrire léquation bilan dune réaction doxydoréduction
Reconnaître les différentes parties dune pile commerciale
I - Exemple de réaction d'oxydoréduction :
1° - Expérience :
Manipulation :
Ajouter de la poudre de fer dans une solution de sulfate de cuivre (II).
Boucher puis agiter vigoureusement quelques instants.
Quelles sont les espèces chimiques mises en présence ?.....................................................................
Attendre quelques instants, puis noter les observations:
Filtrer la solution obtenue dans un troisième tube à essai.
Ajouter quelques gouttes dhydroxyde de sodium (soude) dans la solution filtrée.
Observations :
RAPPEL :
Ions
Al 3+
Fe 2+
Zn 2+
Cu 2+
Réactifs
Soude
Soude
Soude
Soude
Précipité obtenu
Blanc
Vert
Blanc
Bleu
Quel est lion mis en évidence ?.................................................................................................................
Caractérisation des produits formés :
Interprétation :
2° - Retenons :
3° - Remarques :
L'écriture des demi équations redox est fondée sur les lois de conservation des éléments et des charges électriques. La conservation de la charge électrique est assurée par les électrons.
Tous les électrons cédés par le réducteur du premier couple sont captés par l'oxydant du deuxième couple. Par conséquent il n'apparaît aucun électron dans l'équation de la réaction.
4° - Application :
Dans un tube à essai, on verse une solution de nitrate dargent (Ag+, NO3 -) et on ajoute de la tournure de cuivre.
Observations:
Verser quelques gouttes de solution dhydroxyde de sodium sur un échantillon de la solution obtenue.
Quel métal sest formé ? Quel ion est caractérisé par la formation du précipité ?
Quelle espèce chimique a perdu des électrons ? laquelle en a gagné ?
Ecrire léquation : - doxydation : ........................................................................................
- de réduction : ......................................................................................
Ecrire et équilibrer léquation bilan de cette oxydoréduction :
II Couple oxydant/réducteur :
La transformation chimique entre le métal cuivre et les ions argent Ag+, est une réaction doxydoréduction, les atomes de cuivre cèdent des électrons aux ions Ag+ et se transforment en ions Cu2+ . Le cuivre métallique est le réducteur. On constate que selon les réactions, il y a passage de lion cuivre Cu2+ (oxydant) au métal cuivre (réducteur) ou linverse. Ceci se traduit par une seule demi équation électronique :
Cu2+ + 2 e- Cu.
Les ions cuivre Cu2+ et le cuivre métallique forment un couple oxydant/réducteur appelé couple redox, noté Cu2+ /Cu.
Définition :
REGLE du "GAMMA"
EMBED Word.Picture.8
Classification électrochimique de quelques couples redox :
Mg2+ Al3+ Zn2+ Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ H+ Cu2+ Ag+ Pt2+ Au3+
Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H2 Cu Ag Pt Au
Place du couple H + / H2 : Lacide chlorhydrique, noté (H+, Cl-), réagit avec certains métaux avec un dégagement de dihydrogène. Ainsi il réagit sur le fer mais ne réagit pas sur le cuivre.
Demi équation électronique : 2 H+ + 2 e- H2
Exemple : Pour les couples Fe2+/Fe et Cu2+/Cu, loxydant le plus fort Cu2+ oxyde le réducteur le plus fort Fe.
Cu2+ Cu Equation de réduction :
..
Fe2+ Fe Equation doxydation :
.
Equation doxydoréduction :
.
III - Exemples de couples redox : Les exemples suivants sont à connaître.
CoupleOxydantRéducteurDemi-équation rédoxH+(aq) / H2(g)ion hydrogène (aq)dihydrogène2H+(aq) + 2e- ( H2(g)Mn+(aq) / M(s)cation métalliquemétalMn+(aq) + ne- ( M(s)Fe3+(aq) / Fe2+(aq)ion fer (III)ion fer (II)Fe3+(aq) + e- (Fe2+(aq)MnO4-(aq) / Mn2+(aq)ion permanganateion manganèse (II)MnO4-(aq) + 5e- + 8H+(aq) ( Mn2+(aq) + 4H2OI2(aq) / I-(aq)diiode (aq)ion iodureI2(aq) + 2e- (2I-(aq)S4O62-(aq) / S2O32-(aq)ion tétrathionateion thiosulfateS4O62-(aq) + 2e- (2S2O32-(aq)
IV - Réaction d'oxydoréduction (ou réaction redox) :
1°. Demi-équations d'oxydoréduction :
L'écriture des demi-équations redox est fondée sur les lois de conservation des éléments et des charges électriques. La conservation de la charge électrique est assurée par les électrons.
La conservation des éléments nécessite, le cas échéant, l'intervention de l'oxygène (on le trouve dans l'eau pour les solutions aqueuses) et/ou des ions H+(aq) ou H3O+(pour certaines réactions qui ont lieu en milieu acide).
a - Premier exemple : On considère le couple Fe3+(aq) / Fe2+(aq) et l'on veut écrire la demi-équation rédox correspondante.
On écrit: Fe3+(aq) ( Fe2+(aq) Les éléments sont équilibrés. Il faut équilibrer les charges. On utilise les électrons. Fe3+(aq) + e-( Fe2+(aq)
b - Deuxième exemple : On considère le couple MnO4-(aq) / Mn2+(aq) et l'on veut écrire la demi-équation d'oxydoréduction correspondante.
On écrit: MnO4-(aq) ( Mn2+(aq) L'élément manganèse est équilibré. Il faut équilibrer l'élément oxygène. En milieu aqueux cela se fait avec l'eau. MnO4-(aq) ( Mn2+(aq) + 4H2O Il faut équilibrer l'élément hydrogène introduit par l'eau. En milieu acide on utilise H+(aq) (ou H3O+) MnO4-(aq) + 8H+(aq) ( Mn2+(aq) + 4H2O Il reste à équilibrer les charges électriques. On utilise pour cela les électrons. MnO4-(aq) + 8H+(aq) + 5e- (Mn2+(aq) + 4H2O
2°. Les réactions d'oxydoréduction :
.
.
Tous les électrons cédés par le réducteur du premier couple sont captés par l'oxydant du deuxième couple. Par conséquent,
Par exemple on veut écrire l'équation de l'oxydation des ions fer (II) par les ions permanganate en milieu acide. On écrira:
Fe2+(aq) (Fe3+(aq) + e-(x 5) MnO4-(aq) + 8H+(aq) + 5e- (Mn2+(aq) + 4H2O(x 1) 5Fe2+(aq) + MnO4-(aq) + 8H+(aq) INCLUDEPICTURE "http://www.web-sciences.com/index/fleche.gif" \* MERGEFORMATINET 5Fe3+(aq) + Mn2+(aq) + 4H2O
Oxydoréduction en solution
Objectifs :
Identifier loxydant et le réducteur, loxydation et la réduction
Ecrire la demi équation dun couple redox
Ecrire léquation bilan dune réaction doxydoréduction
Reconnaître les différentes parties dune pile commerciale
I - Exemple de réaction d'oxydoréduction :
1° - Expérience :
Manipulation :
Ajouter de la poudre de fer dans une solution de sulfate de cuivre (II).
Boucher puis agiter vigoureusement quelques instants.
Quelles sont les espèces chimiques mises en présence ? Fe, (Cu2+, SO42-)
Attendre quelques instants, puis noter les observations:
Au bout de quelques secondes on observe alors sur la poudre de fer un dépôt brun rouge
Au bout d'une durée suffisamment longue on observe la décoloration de la solution de sulfate de cuivre (II).
Filtrer la solution obtenue dans un troisième tube à essai.
Ajouter quelques gouttes dhydroxyde de sodium (soude) dans la solution filtrée.
Observations :
Il se forme un précipité vert
RAPPEL :
Ions
Al 3+
Fe 2+
Zn 2+
Cu 2+
Réactifs
Soude
Soude
Soude
Soude
Précipité obtenu
Blanc
Vert
Blanc
Bleu
Quel est lion mis en évidence ? Lion mis en évidence est lion ferreux Fe 2+
Caractérisation des produits formés :
Le dépôt rouge est un dépôt de cuivre métallique. Lhydroxyde de sodium a mis en évidence est lion ferreux Fe 2+. L'équation de la réaction peut alors s'écrire: Fe(s) + Cu2+(aq) INCLUDEPICTURE "http://www.web-sciences.com/index/fleche.gif" \* MERGEFORMATINET Fe2+(aq) + Cu(s)
Interprétation :
Au cours de cette transformation, le fer cède deux électrons. C'est un réducteur. On écrira: Fe(s) ( Fe2+(aq) + 2e-
L'ion cuivre (II) capte deux électrons. C'est un oxydant. On écrira: Cu2+(aq) + 2e- ( Cu(s)
Il apparaît donc que cette réaction mettant en jeu un oxydant et un réducteur, ou réaction redox, consiste en un transfert de deux électrons du réducteur Fe(s) à l'oxydant Cu2+(aq).
Au cours de cette transformation le réducteur Fe(s) est oxydé et l'oxydant Cu2+(aq) est réduit.
2° - Retenons :
Un réducteur est une espèce chimique susceptible de donner un ou plusieurs électron(s) au cours dune réaction doxydation.
Un oxydant est une espèce susceptible de capter un ou plusieurs électron(s) au cours dune réaction de réduction.
Une réaction d'oxydoréduction met en jeu deux couples redox. Elle consiste en un transfert d'un ou plusieurs électron(s) du réducteur de l'un des couples à l'oxydant de l'autre couple.
Une réduction est un gain délectron (s). Une oxydation est en une perte délectron(s).
3° - Remarques :
L'écriture des demi équations redox est fondée sur les lois de conservation des éléments et des charges électriques. La conservation de la charge électrique est assurée par les électrons.
Tous les électrons cédés par le réducteur du premier couple sont captés par l'oxydant du deuxième couple. Par conséquent il n'apparaît aucun électron dans l'équation de la réaction.
4° - Application :
Dans un tube à essai, on verse une solution de nitrate dargent (Ag+, NO3 -) et on ajoute de la tournure de cuivre.
Observations:
La solution prend une coloration bleue. On observe un dépôt dargent métallique sur la tournure de cuivre.
Verser quelques gouttes de solution dhydroxyde de sodium sur un échantillon de la solution obtenue.
Il se forme un précipité bleu.
Quel métal sest formé ? Quel ion est caractérisé par la formation du précipité ?
Il sest formé de largent. On a caractérisé lion cuivre Cu2+.
Quelle espèce chimique a perdu des électrons ? laquelle en a gagné ?
Au cours de cette transformation, le cuivre cède deux électrons. C'est un réducteur.
L'ion argent capte un électron. C'est un oxydant.
Ecrire léquation : - doxydation : Cu(s) ( Cu2+(aq) + 2e-
- de réduction : Ag+(aq) + 1e- ( Ag(s)
Ecrire et équilibrer léquation bilan de cette oxydoréduction :
Cu(s)(Cu2+(aq) + 2e-2Ag+(aq) + 2 e-(2Ag(s)Cu(s) + 2Ag+(aq) + 2 e-(Cu2+(aq) + 2e- + 2Ag(s)Cu(s) + 2Ag+(aq) (Cu2+(aq) + 2Ag(s)
II Couple oxydant/réducteur :
La transformation chimique entre le métal cuivre et les ions argent Ag+, est une réaction doxydoréduction, les atomes de cuivre cèdent des électrons aux ions Ag+ et se transforment en ions Cu2+ . Le cuivre métallique est le réducteur. On constate que selon les réactions, il y a passage de lion cuivre Cu2+ (oxydant) au métal cuivre (réducteur) ou linverse. Ceci se traduit par une seule demi équation électronique :
Cu2+ + 2 e- Cu.
Les ions cuivre Cu2+ et le cuivre métallique forment un couple oxydant/réducteur appelé couple redox, noté Cu2+ /Cu.
Définition : Un couple oxydant / réducteur est l'ensemble formé par un oxydant et un réducteur qui se correspondent dans la même demi équation redox.
Oxydant + ne- Réducteur
Une oxydoréduction se produit spontanément entre loxydant le plus fort et le réducteur le plus fort de deux couples redox selon la règle du gamma (³).
REGLE du "GAMMA"
EMBED Word.Picture.8
Classification électrochimique de quelques couples redox :
Mg2+ Al3+ Zn2+ Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ H+ Cu2+ Ag+ Pt2+ Au3+
Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H2 Cu Ag Pt Au
Place du couple H + / H2 : Lacide chlorhydrique, noté (H+, Cl-), réagit avec certains métaux avec un dégagement de dihydrogène. Ainsi il réagit sur le fer mais ne réagit pas sur le cuivre.
Demi équation électronique : 2 H+ + 2 e- H2
Exemple : Pour les couples Fe2+/Fe et Cu2+/Cu, loxydant le plus fort Cu2+ oxyde le réducteur le plus fort Fe.
Cu2+ Cu Equation de réduction : Cu2+(aq) + 2e- ( Cu(s)
Fe2+ Fe Equation doxydation: Fe(s) ( Fe2+(aq) + 2e-
Equation doxydoréduction: Fe(s) + Cu2+(aq) INCLUDEPICTURE "http://www.web-sciences.com/index/fleche.gif" \* MERGEFORMATINET Fe2+(aq) + Cu(s)
III - Exemples de couples redox :
Les exemples suivants sont à connaître.
CoupleOxydantRéducteurDemi-équation rédoxH+(aq) / H2(g)ion hydrogène (aq)dihydrogène2H+(aq) + 2e- ( H2(g)Mn+(aq) / M(s)cation métalliquemétalMn+(aq) + ne- ( M(s)Fe3+(aq) / Fe2+(aq)ion fer (III)ion fer (II)Fe3+(aq) + e- (Fe2+(aq)MnO4-(aq) / Mn2+(aq)ion permanganateion manganèse (II)MnO4-(aq) + 5e- + 8H+(aq) ( Mn2+(aq) + 4H2OI2(aq) / I-(aq)diiode (aq)ion iodureI2(aq) + 2e- (2I-(aq)S4O62-(aq) / S2O32-(aq)ion tétrathionateion thiosulfateS4O62-(aq) + 2e- (2S2O32-(aq)
IV - Réaction d'oxydoréduction (ou réaction redox) :
1°. Demi-équations d'oxydoréduction :
L'écriture des demi-équations redox est fondée sur les lois de conservation des éléments et des charges électriques.
La conservation de la charge électrique est assurée par les électrons.
La conservation des éléments nécessite, le cas échéant, l'intervention de l'oxygène (on le trouve dans l'eau pour les solutions aqueuses) et/ou des ions H+(aq) ou H3O+(pour certaines réactions qui ont lieu en milieu acide).
a - Premier exemple :
On considère le couple Fe3+(aq) / Fe2+(aq) et l'on veut écrire la demi-équation rédox correspondante.
On écrit: Fe3+(aq) ( Fe2+(aq) Les éléments sont équilibrés. Il faut équilibrer les charges. On utilise les électrons. Fe3+(aq) + e-( Fe2+(aq)
b - Deuxième exemple :
On considère le couple MnO4-(aq) / Mn2+(aq) et l'on veut écrire la demi-équation d'oxydoréduction correspondante.
On écrit: MnO4-(aq) ( Mn2+(aq) L'élément manganèse est équilibré. Il faut équilibrer l'élément oxygène. En milieu aqueux cela se fait avec l'eau. MnO4-(aq) (Mn2+(aq) + 4H2O Il faut équilibrer l'élément hydrogène introduit par l'eau. En milieu acide on utilise H+(aq) (ou H3O+) MnO4-(aq) + 8H+(aq) ( Mn2+(aq) + 4H2O Il reste à équilibrer les charges électriques. On utilise pour cela les électrons. MnO4-(aq) + 8H+(aq) + 5e- (Mn2+(aq) + 4H2O
2°. Les réactions d'oxydoréduction :
Une réaction d'oxydoréduction met en jeu deux couples redox. Elle consiste en un transfère d'un ou plusieurs électron(s) du réducteur de l'un des couples à l'oxydant de l'autre couple.
Tous les électrons cédés par le réducteur du premier couple sont captés par l'oxydant du deuxième couple. Par conséquent il n'apparaît aucun électron dans l'équation de la réaction.
On écrira:
réducteur 1 ( oxydant 1 + n1e-(x n2) oxydant 2 + n2e- (réducteur 2(x n1) n2.réducteur1 + n1.oxydant 2 INCLUDEPICTURE "http://www.web-sciences.com/index/fleche.gif" \* MERGEFORMATINET n2.oxydant 1 + n1.réducteur 2 Par exemple on veut écrire l'équation de l'oxydation des ions fer (II) par les ions permanganate en milieu acide. On écrira:
Fe2+(aq) (Fe3+(aq) + e-(x 5) MnO4-(aq) + 8H+(aq) + 5e- (Mn2+(aq) + 4H2O(x 1) 5Fe2+(aq) + MnO4-(aq) + 8H+(aq) INCLUDEPICTURE "http://www.web-sciences.com/index/fleche.gif" \* MERGEFORMATINET 5Fe3+(aq) + Mn2+(aq) + 4H2O
On pourra utiliser le HYPERLINK "javascript:setthefocus('../../index/elements.php')" tableau des éléments les plus courants pour déterminer les masse molaires atomiques des éléments chimiques cités dans les exercices suivants:
Classe : TP ESTH Sciences : Contrôle N°1 le : 09.10.06
Questions cours :
I Donner la définition, dun oxydant, dun réducteur, dune oxydation, dune réduction.
II En quoi consiste une oxydoréduction ?
III Quest quun couple oxydant/réducteur ?
Voici la classification électrochimique de quelques couples redox :
Mg2+ Al3+ Zn2+ Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ H+ Cu2+ Ag+ Pt2+ Au3+
Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H2 Cu Ag Pt Au
Exercices :
Exercice 1 : Ecrire les demi-équations d'oxydoréduction relatives aux couples suivants:
Cu2+(aq) / Cu(s) MnO4-(aq) / Mn2+(aq) (en milieu acide)
Exercice 2 : Ecrire les couples oxydant / réducteur relatifs aux demi-équations d'oxydoréduction suivantes:
Ag(s) (Ag+(aq) + 1e- Fe2+(aq) + 2e- (Fe(s)Exercice 3 : On réalise les expériences suivantes :
(
(On observe un dépôt de cuivre sur la partie immergée de la lame de nickelAucun dépôt nest observé sur la partie immergée de la lame de nickel
Ecrire la demi-équation du couple rédox qui permet dexpliquer le dépôt de cuivre.
Ecrire la demi-équation du couple rédox qui permet doù proviennent les électrons de la demi-réaction précédente.
Ecrire léquation bilan de la réaction chimique traduisant le dépôt métallique.
Expliquer pourquoi aucun dépôt nest observé dans lexpérience 2.
Exercice 4 : Une solution aqueuse de permanganate de potassium peut oxyder l'eau oxygénée en milieu acide. Les demi-équations de cette réaction d'oxydoréduction sont les suivantes :
(MnO4-(aq) + 8H+(aq) + 5e- ( Mn2+(aq) + 4H2O (H2O2 (O2(g) + 2H+(aq) + 2e-Ecrire les couples oxydant / réducteur relatifs aux demi-équations d'oxydoréduction.
Nommer la réaction ( et la réaction(, préciser loxydant et le réducteur.
Ecrire léquation bilan de cette réaction doxydoréduction.
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
EMBED Word.Picture.8
EMBED Word.Picture.8
Ox
Red
Ox
Plus oxydant
Ox1
Red
Ox2
Plus réducteur
Ox1
Plus oxydant
Plus réducteur
Plus oxydant
Plus réducteur
Lame de nickel
Cu2+ + SO42-
Lame de nickel
Fe2+ + SO42-
