autre cours reaction redox.
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Réaction redox et corrosion Objectifs : Etre capable de : Ecrire l’équation bilan d’une réaction d’oxydoréduction Réaliser une expérience de corrosion et en expliquer le mécanisme Justifier une méthode de protection et réaliser l’expérience Activité 1 :TP sur les réaction d’oxydoréduction Activité 2 : Bilan des réactions d’oxydoréduction Activité 3 :TP sur la corrosion Activité 4 :Bilan sur la corrosion Activité 5 :Exercices 1 Activité 1 Vision "romantique" de la chimie.. Roméo à Juliette: Tu as vu, certains ions métalliques, dès qu'ils sont en présence d'une quantité suffisante d'ions hydroxyde OH- ne restent pas célibataires et s'associent à ces ions hydroxyde pour former un précipité parfois de couleur magnifique! C'est beau l'amour! Juliette: Oui, mais parfois un excès de tes fameux ions OH- peut provoquer la destruction du beau précipité! Alors, faut pas rêver, tes ions OH- , je ne les apprécie pas trop car ils sont de plus présents dans des substances corrosives comme la soude NaOH. Moi, je préfère les métaux purs: l'or, l'argent..(!) mais je me demande ce qui pourrait se passer si on les trempait dans une solution d'un autre ion métallique. Peut il exister une réaction spontanée entre un ion métallique et un autre métal? Pouvez vous apporter une réponse à l'interrogation de Juliette? Bien sûr, vous n'aurez pas en classe les métaux précieux et coûteux que sont l'or et l'argent, ni leurs ions mais vous disposerez des métaux cuivre(Cu), fer(Fe) et Zinc(Zn)ainsi que de trois solutions : l'une, de sulfate de cuivre contenant l'ion cuivre(II) Cu2+, et l'autre de sulfate de fer contenant l'ion fer (II) (Fe2+).et la dernière contenant du sulfate de zinc II (Zn2+).Les métaux purs sont disponibles en lame ou en poudre. (Un métal en poudre, donc finement divisé se présentera sous une surface nettement plus grande, ce qui accroît la vitesse de réaction éventuelle avec une autre espèce). INSTRUCTIONS GÉNÉRALES : PRÉVOIR - une démarche expérimentale. - le matériel nécessaire. SOUMETTRE votre projet au professeur pour approbation. RÉALISER votre projet. FAIRE DES SCHÉMAS légendés rendant compte de vos observations avant et après réaction éventuelle. Si une réaction est décelée, ÉMETTRE UNE HYPOTHÈSE sur ce qui a pu se passer. PRÉVOIR - une démarche expérimentale - le matériel nécessaire pour confirmer votre hypothèse. CONCLURE. 2 Activité 2 I Réaction d’oxydoréduction Lorsqu’on plonge une lame de fer dans une solution aqueuse de sulfate de cuivre II . Au début de la réaction, le tube contient des atomes de fer et des ions Cu2+ A la fin de la réaction le tube contient des ions Fe2+ et des atomes de Cu Nous pouvons écrire 2 demi équations électroniques Cu2++2 eCu 2+ Fe Fe +2 eOxydation Le bilan de la réaction s’écrit Fe + Cu2+ Fe2++Cu Réduction Il fait intervenir simultanément l’oxydation du fer et la réduction du Cu2+ L’oxydation est une perte d’électrons La réduction est un gain d’électron. Un atome ,un ion, une molécule qui peut gagner un ou plusieurs électron est un oxydant. Un atome, un ion, une molécule qui peut perdre un ou plusieurs électron est un réducteur. II Classification électrochimique des métaux Si on plonge une plaque de cuivre dans une solution de sulfate de fer il ne se passe rien. Un atome de cuivre ne peut pas céder deux électrons à un ion Fe2+. Le fer est donc plus réducteur que le cuivre. On peut dresser le tableau suivant Fe Fe2+ Cu2+ Réagit Zn2+ Ne réagit pas Cu Zn Ne réagit pas Réagit Réagit Ne réagit pas On peut classer ces métaux par pouvoir réducteur croissant Zn Fe Cu II Classification des couples rédox VOIR DERNIERE FEUILLE 3 Activité 3 1) La rouille est un corps dont la composition n’est pas parfaitement définie elle est essentiellement constituée d’oxyde de fer III hydraté. En règle générale, la corrosion est un phénomène préjudiciable qui peut avoir des conséquences dramatiques (ERIKA, Crash d’avion etc..).On dit souvent que la rouille est une « oxydation du fer ».Proposer un protocole expérimental et le réaliser pour mettre en évidence ce phénomène d’oxydation. Essayer d’expliquer le phénomène d’oxydation du fer. ? 2) Comment peut on se protéger de la corrosion ? Proposer une expérience qui permette de visualiser ce phénomène de protection . Interprétez les résultats ? Proposer un procédé industriel qui permette de lutter contre la corrosion ? Dans les deux questions travailler suivant les instructions suivantes INSTRUCTIONS GÉNÉRALES : PRÉVOIR - une démarche expérimentale. - le matériel nécessaire. SOUMETTRE votre projet au professeur pour approbation. RÉALISER votre projet. FAIRE DES SCHÉMAS légendés rendant compte de vos observations avant et après réaction éventuelle. Si une réaction est décelée, ÉMETTRE UNE HYPOTHÈSE sur ce qui a pu se passer. PRÉVOIR - une démarche expérimentale pour confirmer votre hypothèse. - le matériel nécessaire CONCLURE. 4 Activité 4 I Corrosion du fer Le contact du fer avec de l’eau atmosphérique ,de l’eau de mer provoque la formation de piles de corrosions . Le fer se transforme en ion Fe2+suivant la réaction 2Fe +O2 +2H2O 2Fe2++4OH- Les ions Fe2+ réagissent au contact de l’atmosphère pour donner des composés de fer appelés rouille. La rouille est poreuse et n’isole pas le fer contre la corrosion. II Protection contre la Corrosion Pour lutter contre la corrosion des aciers (mélange de fer et de carbone) On utilise trois méthodes : Isolement de la surface des aciers :galvanisation ,phosphatation etc Protection électrochimique :le fer est protégé par un métal plus réducteur que lui (anode sacrificielle sur les bateaux). Inversion de la polarité du fer : on réalise une pile dont le fer est le pole plus ;la pièce en acier ne subit pas de corrosion. 5 f o r t s p l u s e n p l u s d e O x y d a n t s réducteur E0 (V) F2 S2O82H2O2 PbO2 MnO4PbO2 Cl2 Cr2O72MnO2 O2 Br2 NO3Hg2+ NO3Ag+ Fe3+ O2 I2 Cu2+ CH3CHO SO42S4O62H+ CH3COOH Pb2+ Sn2+ Ni2+ Co2+ PbSO4 Cd2+ Fe2+ Zn2+ Al3+ AlO2Mg2+ Na+ K+ Cs+ FSO42H2O PbSO4 Mn2+ Pb2+ ClCr3+ Mn2+ H2O BrNO Hg NO2Ag Fe2+ H2O2 ICu CH3CH2OH SO2 S2O32H2 CH3CHO Pb Sn Ni Co Pb Cd Fe Zn Al Al Mg Na K Cs 2,87 2,01 1,77 1,69 1,51 1,45 1,36 1,33 1,23 1,23 1,08 0,96 0,85 0,84 0,80 0,77 0,68 0,62 0,34 0,19 0,17 0,08 0,00 -0,12 -0,13 -0,14 -0,23 -0,29 -0,36 -0,40 -0,44 -0,76 -1,66 -2,35 -2,37 -2,71 -2,92 -3,02 Réducteurs de plus en plus forts oxydant 6
