TP -‐COURS 1STD2A TP M 01 C IV. a) Définition Une réaction d
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TP -­‐COURS 1STD2A THÈME MONDE DE LA MATIERE / MONDE OBJET TP M 01 C CH. III RÉACTIONS CHIMIQUES ENTRE UN MÉTAL ET UN ION PAGE 1 / 7 RÉACTIONS D’OXYDORÉDUCTION IV. RÉACTION D’OXYDO RÉDUCTION a) Définition Une réaction d’oxydoréduction met en jeu un transfert d’électrons entre deux espèces chimique appartenant à deux couples d’oxydoréduction. Ox1 /Red1 et Ox2/Red2 Demi équations électroniques Ox1/Red1 : Ox1 + n1e- Red1 Ox2/Red2 : Ox2 + n2e–Red2 L’oxydant Ox1 d’un couple oxyde le réducteur Red2 d’un autre couple Les demi équations s’écrivent alors (on inverse l’écriture du couple de l’espèce réductrice) Ox1/Red1 : Ox1 + n1e- Red1 (a) Ox2/Red2 : Red2 Ox2 + n2e– (b) b) Écriture d’une équation d’oxydo-réduction À retenir Le nombre d’électron échangé par l’espèce oxydante et l’espèce réductrice doit être le même Il faut alors multiplier les deux demi équations électroniques par des coefficients afin de faire apparaître un nombre identique d’électrons échangés Exemple : On sait que l’ion argent Ag+ oxyde le cuivre métallique Cu pour donner des atomes d’argent 1/ Inventorier les couples mis en jeu et demi équations électroniques correspondantes Couples mis en jeu Ag+ /Ag : demi équation pour l’espèce oxydante : Ag+ +e - Ag (a) Cu2+ /Cu : demi équation pour l’espèce réductrice : Cu Cu2+ + 2e– (b) 2/ Multiplier les deux membres de chaque équation afin que le nombre d’électrons échangés soit le même (a)×2 2 Ag+ + 2 e - 2 Ag (b)×1 Cu Cu2+ + 2e– 3/ Ajouter membre à membre les deux demi équations en tenant compte des coefficients multiplicatifs (a)×2 + (b)×1 2 Ag+ + Cu + 2 e - 2 Ag + Cu2++2e– 4/ Supprimer les électrons qui doivent apparaître en même nombre dans les deux membres de l’équation 2 Ag+ + Cu 2 Ag + Cu2+ c) Exercices L’ion cuivre Cu2+ oxyde l’aluminium métallique Al : écrire l’équation de la réaction d’oxydoréduction correspondante, dire qui est l’oxydant et qui est le réducteur On donne les couples d’oxydo-réduction correspondant Cu2+ /Cu et Al3+ /Al ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ V. CLASSIFICATION QUALITATIVE DES COUPLES REDOX. a) Comparaison des couples Cu2+ / Cu et Ag+ / Ag : - Si on plonge un fil de cuivre dans une solution contenant des ions Ag+, le fil de cuivre se recouvre d’argent : …………… Il y a une réaction spontanée : 2 Ag+ + Cu 2 Ag + Cu2+ - Mais si on plonge un fil d'argent dans une solution contenant des ions Cu2+, il ne se passe rien : il n’y a pas de réaction spontanée Ag + Cu2+ rien On constate donc que : - les ions Ag+ ………………….. le métal Cu mais les ions Cu2+ n’oxydent pas le métal Ag : on dit que les ions Ag+ sont plus …………………… que les ions Cu2+. - le métal Cu ………………. les ions Ag+ mais le métal Ag ne réduit pas les ions Cu2+ : on dit que le métal Cu est plus ………………………... que le métal Ag. b) Classification des couples On traduit cela en classant les 2 couples sur un axe vertical, les oxydants à gauche et les réducteurs à droite. (voir ci contre) Une méthode permettant de trouver rapidement cette réaction spontanée est la règle du gamma : La branche descendante du γ relie les réactifs tandis que la branche ascendante indique les produits de la réaction spontanée possible. TP -­‐COURS 1STD2A I. THÈME MONDE DE LA MATIERE / MONDE OBJET CH. IV RÉACTIONS D’OXYDORÉDUCTION ACTION DES ACIDES SUR LES MÉTAUX TP M 01 C PAGE 3 / 7 OBJECTIFS. Les acides peuvent-ils avoir une action sur les métaux ? On se propose d’étudier l’action de l’acide chlorhydrique sur différents métaux. Les réactions chimiques, lorsqu’elles ont lieu, sont des réactions d’oxydoréduction. Quels sont alors les couples redox mis en jeu? I. RAPPELS SUR LES SOLUTIONS ACIDES. On sait qu’une solution acide (dont le pH est …… à 7) contient des (ions hydronium) …………. en grande quantité. L’ion H3O+ (aq) étant simplement un ion hydrogène …… hydraté (H+ + H2O ………), pour simplifier, on notera les formules des solutions acides en utilisant H+ (aq): - solution d'acide chlorhydrique ………………….. - solution d'acide sulfurique ………………….. II. EXPÉRIENCE 1 : ACTION DE L’ACIDE CHLORHYDRIQUE SUR LE ZINC Dans un tube à essais, introduisez quelques grenailles de zinc puis verser environ 1 mL d’acide chlorhydrique. Faire un schéma légendé, indiquer les observations. 1- Quel est le gaz qui se forme ? Décrire l’expérience permettant de mettre en évidence une caractéristique de ce gaz ? ........................................................................................ ........................................................................................ ........................................................................................ 2- Laisser le dégagement se poursuivre quelques minutes, puis verser un peu de la solution dans un autre tube à essais. Dans ce tube, ajoutez-y une solution d’hydroxyde de sodium goutte à goutte. a) Qu’observe-t-on ? ........................................................................................ ........................................................................................ ........................................................................................ c) Écrire l’équation bilan de cette réaction de précipitation. ........................................................................................ ........................................................................................ b) Quelle est l’espèce chimique qui est caractérisée ici par ........................................................................................ la solution d’hydroxyde de sodium ? ........................................................................................ ........................................................................................ ........................................................................................ ........................................................................................ 3- Interprétation de l’action de l’acide chlorhydrique sur le zinc. La solution d’acide chlorhydrique contient des ions H+ et des ions Cl- Lors de l’action de l’acide, deux espèces chimiques se sont formées. ........................................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................................................... Écrire l’équation bilan de la réaction chimique entre le zinc et l’acide. ........................................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................................................... 4- Identifier l’espèce chimique qui est l’oxydant et celle qui est oxydée (le réducteur) ? ........................................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................................................... 5- Quels sont les couples d’oxydo-réduction mis en jeu ? ........................................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................................................... III. EXPÉRIENCE 2 : ACTION DE L’ACIDE CHLORHYDRIQUE SUR LE FER Dans un tube à essais, introduisez une pointe de spatule de fer en poudre puis verser environ 1 mL l’acide chlorhydrique. Faire un schéma légendé, indiquer les observations. ................................................................................................... ................................................................................................... ................................................................................................... 1-Quel est le gaz qui se forme ? ................................................................................................... ................................................................................................... 2-Laisser le dégagement se poursuivre quelques minutes, puis verser un peu de la solution dans un tube à essais. Dans ce tube, ajoutez-y une solution d’hydroxyde de sodium goutte à goutte. a) Qu’observe-t-on ? ................................................................................................... ................................................................................................... b) Quelle espèce chimique est caractérisée par la solution d’hydroxyde de sodium ? ................................................................................................... ................................................................................................... ................................................................................................... IV. c) Écrire l’équation bilan de cette réaction de précipitation. ........................................................................................... ........................................................................................... ........................................................................................... EXPÉRIENCE 3 : ACTION DE L’ACIDE CHLORHYDRIQUE SUR LE CUIVRE Dans un tube à essais, introduisez un copeau de cuivre puis verser de l’acide chlorhydrique. Noter vos observations. Verser un peu de la solution dans un tube à essais. Dans ce tube, ajoutez-y une solution d’hydroxyde de sodium goutte à goutte. Faire un schéma légendé, indiquer les observations. a) Qu’observe-t-on ? ................................................................................................... ................................................................................................... ................................................................................................... b) Rédiger une conclusion. ................................................ ........................................................................................... ........................................................................................... c. III. CONCLUSION : Sur une classification électrochimique, on reportera les couples redox suivant Zn 2+/Zn, Fe2+/Fe, Cu2+/Cu, H+/H2. On utilisera une flèche vers le haut pour le pouvoir oxydant croissant et une flèche vers le bas pour le pouvoir réducteur croissant. THÈME MONDE DE LA MATIERE / MONDE OBJET EXERCICES CH. III RÉACTIONS CHIMIQUES ENTRE UN MÉTAL ET UN ION RÉACTIONS D’OXYDORÉDUCTION TP M 01 C PAGE 5 / 7 Exercice 1 Ajuster les équations suivantes qui traduisent des réactions d’oxydoréduction spontanées (on dit aussi naturelles) …Au3+ + …Al ⎯⎯⎯→ Au + Al3+ …Hg2+ + …Al ⎯⎯⎯→ …Hg +…Al3+ …Au3+ + …Hg ⎯⎯⎯→ …Au + …Hg 2+ a) Pour les équations 1 et 2, indiquer : - l’oxydant, le réducteur - les couples d’oxydoréduction concernés - Les demi-équations électroniques mises en jeu b) Classer les réducteurs et les oxydants respectivement par pouvoir réducteur et oxydant croissants c) Le cuivre est plus réducteur que le mercure Hg. L’ion Cu2+ est plus oxydant que l’ion Al3+ Indiquer la position relative des quatre couples d’oxydoréduction mis en jeu dans la classification électrochimique qualitative (sur un axe vertical) d) Y a-t-il réaction si on plonge une lame de cuivre dans une solution de chlorure d’or (Au3++ 3Cl–) ? e) Et si on plonge une lame de cuivre dans une solution de sulfate d’aluminium (2Al3+ + 3SO42– ) ? Exercice 2 Soit l’équation bilan non ajustée ci-dessous Cr 2++ Al ⎯⎯⎯→ Cr + Al3+ a) Ajuster cette réaction b) Identifier les couples d’oxydoréduction mis en jeu ; en déduire les demi-équations électroniques correspondantes Exercice 3 Dire si les affirmations ci-dessous sont exactes ou fausses. Justifier. Dans le cas ou l’affirmation est exacte et qu’il y a réaction, écrire l’équation bilan. Données : Les couples suivants sont classés dans l’ordre des pouvoirs réducteurs croissants Fe2+/Fe Sn2+/Sn H+/H2 Ag+ /Ag 1) De l’argent dans une solution de nitrate de fer II donne un dépôt de fer 2) Du fer dans une solution d’acide chlorhydrique donne un dégagement de dihydrogène 3) De l’étain dans une solution de chlorure de fer II donne un dépôt de fer 4) L’argent ne réagit pas avec l’acide chlorhydrique 5) De l’étain dans une solution de nitrate d’argent donne un dépôt d’argent CLASSIFICATION DES COUPLES RÉDOX.
