Terminale S - RAPPELS - REACTIONS D`OXYDOREDUCTIONS.

Terminale S - RAPPELS - REACTIONS
D’OXYDOREDUCTIONS.
1
Introduction
• Existence de différents types de transformations
– les combustions (barbecue, moteur à explosion)
– les réactions acides-bases (digestion)
– les réactions d’oxydoréductions (feux d’artifice, formation de la rouille, préparation des métaux à partir
du minerai)
1.1
1.1.1
Exemple de réactions d’oxydoréductions
Expérience entre le métal zinc et les ions cuivre(II)
• On plonge une lame de zinc dans une solution de sulfate de cuivre(II).
• Observations :
– la partie immergée de la plaque de zinc se recouvre d’un dépôt de couleur rouge brique.
– la couleur bleue de la solution (dûe aux Cu2+ ) disparaît.
1.1.2
Interprétation
• il se forme du métal cuivre et les ions cuivre(II) disparaissent.
• Donc les ions cuivre devient des atomes de cuivre.
• CAR ils récupèrent deux électrons :
Cu2+ + 2 e− = Cu
• Les électrons proviennent de quelque part. C’est le métal Zn qui les céde :
Zn = Zn2+ + 2 e−
• Donc les atomes de zinc ont cédé deux électrons qui sont captés par les ions cuivre(II).
1.1.3
Conclusion
Il y a eu transfert d’électrons entre deux espèces chimiques.
2
Définitions et vocabulaire
Plusieurs mots clés sont associés à ce cours, il est indispensable de les maîtriser très rapidement.
1
2 Définitions et vocabulaire
2.1
2
Définition
Une réaction d’oxydoréduction est une réaction chimique au cours de laquelle se produit un échange d’électrons
entre le réducteur d’un couple d’oxydoréduction et l’oxydant de l’autre couple.
2.1.1
•
•
•
•
•
•
•
2.2
Mots-clés à maîtriser
couple d’oxydoréduction
demi équation électronique
oxydant
réducteur
réaction d’oxydation
réaction de réduction
équation de la réaction d’oxydoréduction.
Couple d’oxydoréduction ou couple oxydoréducteur.
Un couple est l’ensemble d’un oxydant et d’un réducteur de la même espèce chimique.
Il s’écrit TOUJOURS (OXYDANT/REDUCTEUR).
A chaque couple oxydoréducteur correspond une demi équation électronique
oxydant + n e− = réducteur
2.3
Exemples de couples dans l’expérience de début de cours
• Le couple Zinc/ion Zinc(II) s’écrit Zn2+ (aq)/Zn(s)
– Demi équation électronique :
Zn = Zn2+ + 2 e−
• Le couple Cuivre/ion Cuivre(II) s’écrit Cu2+ (aq)/Cu(s)
– Demi équation électronique :
Cu2+ + 2 e− = Cu
On constate que l’oxydant est toujours écrit en premier dans le couple oxydoréducteur.
2.3.1
Remarque :
• les demi équations contiennent un signe = car la réaction peut se faire dans les deux sens et elles ne représentent
pas un bilan chimique..
• l’équation de la réaction a une flèche orientée car la réaction ne se fait spontanément que dans ce sens.
2.4
Réducteur et Oxydant : le sens chimique
• Un réducteur
– est une espèce chimique qui cède des électrons.
– se trouve du côté opposé aux électrons dans la demi équation, puisqu’il cède des électrons pour
se transformer.
• Un oxydant
– est une espèce chimique qui capte des électrons.
2 Définitions et vocabulaire
3
– se trouve du côté des électrons dans la demi équation, puisqu’il capte des électrons,puis se
transforme.
• Exemple :
Cu2+ + 2 e− = Cu
2.5
Réduction et Oxydation
Le réducteur s’oxyde et l’oxydant se réduit.
• On appelle oxydation la perte d’électrons : lors d’une oxydation, on forme l’oxydant.
• On appelle réduction le gain d’électrons : lors d’une réduction, on forme le réducteur.
2.6
Exercice 1 sur les couples oxred.
1. Pour les couples rédox suivants, indiquer qui est l’oxydant et qui est le réducteur.
2. Ecrire la demi-équations rédox.
Cas “simples”
•
•
•
•
Al3+ (aq)/Al(s) : ion aluminium(III)/aluminium
F e3+ (aq)/F e2+ (aq) : ion fer(III)/ion fer(II)
H + (aq)/H2 (g) : ion hydrogène/ dihydrogène
I2 (l)/I − (aq) : diiode/ion iodure
Cas “complexes”
•
•
•
•
•
•
•
2.7
1.
2.
3.
4.
5.
2.8
IO3− (aq)/I2 (aq)
Cr2 O72− (aq)/Cr3+ (aq) : ion dichromate/ion chrome(III)
M nO4− (aq)/M n2+ (aq) : ion permanganate/ion manganèse
S4 O62− (aq)/S2 O32− (aq) : ion tétrathionate/ion thiosulfate
H2 O2 (aq)/H2 O(l)
O2 (g)/H2 O(l)
HOCl(aq)/Cl2 (g)
Méthode pour trouver les demi équations électroniques des cas “complexes”
Equilibrer tous les atomes autres que O et H
Equilibrer les O en ajoutant des molécules d’eau.
Equilibrer les H en ajoutant des H +
Compléter le nombre d’électrons pour respecter les charges électriques
Vérifier qu’on a bien oxydant + n e− = réducteur
Equation de la réaction
Une réaction d’oxydoréduction est la réaction entre l’oxydant et le réducteur de deux couples d’oxydoréduction,
pour donner le réducteur et l’oxydant associés :
ox1 + red2 → red1 + ox2
L’équation de réaction est donc établie en combinant les demi-équations redox des couples mis en jeu de façon à
ce que les électrons n’apparaissent pas dans le bilan.
2 Définitions et vocabulaire
2.8.1
4
Remarque
Les électrons n’existent pas à l’état libre en solution aqueuse.
2.9
Méthode pour écrire les réactions d’oxydoréduction
1. On écrit les deux demi équations
réducteur1 = oxydant1 + n1 e−
oxydant2 + n2 e− = réducteur2
2. On s’arrange pour avoir le même nombre d’électrons transférés dans les deux demi équations : pour cela on
multiplie par n2 la première et par n1 la seconde.
3. On additionne alors les deux demi équations, les électrons n’apparaissent plus.
2.10
Exercice 2
Pour chaque réaction décrite ci-dessous :
1. Trouver dans le cours ci-dessus les couples qui réagissent.
2. Trouver les équations des réactions suivantes.
• A. La réaction entre les ions fer(III) et le cuivre qui est utilisée pour graver des circuits imprimés.
• B. Les ions argent Ag + qui réagissent avec le plomb métallique pour former un dépôt d’argent métallique
Ag(s) et des ions plomb(II).
• C. De la grenaille d’aluminium est introduite dans une solution d’acide chlorhydrique H + (aq) + Cl− (aq)
2.11
Exercice 3
Le principe de l’alcootest est une réaction d’oxydoréduction entre l’éthanol contenu dans l’air expiré et les cristaux
de dichromate de potassium contenus dans la “paille” du ballon.
Données :
• couple éthanal / éthanol : C2 H4 O/C2 H6O
• couple dichromate / ions chrome (III) : Cr2 O72− /Cr3+
Ecrire l’équation de la réaction
2.12
Exercice 4
Ecrire l’équation de l’oxydation de l’éthanal par le permanganate de potassium.
Données :
• couple acide éthanoïque / éthanal : C2 H4 O2 /C2 H4O
• couple permanganate de potassium / manganèse : M nO4− /M n2+