Mise en évidence de la nécessité d`une méthode pour écrire l

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OXYDANT ET REDUCTEUR
Objectifs : réaliser des expériences afin de faire émerger les notions d’oxydant et de réducteur en chimie. Ecrire les
équations associées aux réactions d’oxydo-réduction.
I) PASSAGE RECIPROQUE DE L’OXYDANT AU REDUCTEUR
1- Tests de reconnaissance de cations métalliques
Ion recherché
Réactif caractéristique
Résultat du test
Equation du test
+
argent
Ag
Ion chlorure Cl
Précipité blanc qui noircit à la lumière
Ag+ + Cl-  AgCl
2+
2+
cuivre (II) Cu
Ion hydroxyde HO
Précipité bleu
Cu + 2HO-  Cu(HO)2
fer(II)
Fe2+
Ion hydroxyde HOPrécipité vert
Fe2+ + 2HO-  Fe(HO)2
2+
zinc
Zn
Ion hydroxyde HO
Précipité blanc
Zn2+ + 2HO-  Zn(HO)2
3+
fer (III)
Fe
Ion hydroxyde HO
Précipité « rouille »
Fe3+ + 3HO-  Fe(HO)3
2- Réaction entre une solution contenant un cation métallique et un métal
Produits à votre disposition :
 Solutions contenant des cations métalliques : solution de nitrate d’argent, solution de sulfate de cuivre, solution
de sulfate de fer(II) (appelée solution de sel de Mohr), solution de sulfate de zinc.
 Métaux : cuivre, fer, zinc (lame de cuivre, lame de zinc, limaille de fer)
Chaque binôme réalisera une des réactions ci –dessous :
binômes 1 et 2 :
binômes 3 et 4 :
Expérience 1 : réaction entre Cu et Ag+(aq)
Expérience 2 : réaction entre Zn et Cu2+(aq)
binômes 5 et 6 :
binômes 7 et 8 :
Expérience 3 : réaction entre Fe et Cu2+(aq)
Expérience 4 : réaction entre Zn et Fe2+(aq)
Expérience
Mise en évidence des produits formés
a) Quels ions métalliques la solution peut-elle contenir ?
b) Faire le test pour confirmer l’hypothèse émise (pour identifier un ion formé
en solution, transvaser dans un tube propre un peu de liquide surnageant
(sans solide métallique) et ajouter alors le réactif caractéristique).
c)
Quelle est la nature du dépôt métallique sur la lame ?
Solution d’ions.......
Métal (lame ou
poudre)
3- Emergence des notions d’oxydant, de réducteur, de couple oxydant-réducteur
a) Expérience 1 : réaction entre Cu et Ag+(aq)
Cocher les bonnes cases et compléter les phrases:
L’ion argent Ag+ a :
? gagné ?1 ? proton
? perdu ?2 ? neutron
?3 ? électronpour se transformer en ……………….
Au cours de la transformation chimique considérée :
L’atome de cuivre Cu a:
? gagné ?1 ? proton
? perdu ?2 ? neutron
?3 ? électronpour se transformer en ……………….
Traduire la transformation de Ag+ en Ag par une demi-équation : ......................................=.................................
Traduire la transformation de Cu en Cu2+ par une demi-équation : ...........................….......=.........…....................
L’équation bilan de cette réaction est :
................... +......................  .............. +................
b) Expérience 2 : réaction entre Zn et Cu2+(aq) :
Cocher les bonnes cases et compléter les phrases:
L’ion cuivre II Cu2+ a :
? gagné ?1 ? proton
? perdu ?2 ? neutron
?3 ? électronpour se transformer en ……………….
(Peut-on transformer Cu2+ en Cu ?)
Au cours de la transformation chimique considérée :
L’atome de zinc Zn a :
? gagné ?1 ? proton
? perdu ?2 ? neutron
?3 ? électronpour se transformer en ……………….
Traduire la transformation de Cu2+ en Cu par une demi-équation : ......................................=.................................
Traduire la transformation de Zn en Zn2+ par une demi-équation : ...........................….......=.........…....................
L’équation bilan de cette réaction est :
................... +......................  .............. +................
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c) Conclusion :
Définitions
A SAVOIR
Oxydant,
réducteur,
Réaction d’oxydo-réduction
Couple oxydant/réducteur et écriture formelle
II) ETUDE DE QUELQUES COUPLES OXYDANT/REDUCTEUR
Mise en évidence de la nécessité d’une méthode pour écrire l’équation d’une réaction d’oxydo-réduction
1) Réaction entre une solution de chlorure d’hydrogène, (H+ + Cl-), et le métal fer, Fe :
a) Expérience
Dans un tube à essais, introduire de la limaille de métal fer et environ 2 mL de solution de chlorure d’hydrogène.
Boucher le tube avec votre pouce .Noter vos observations.
b) Identification des produits formés
 Approcher une allumette de l’ouverture du tube. Que se passe t-il ? Quel produit met-on en évidence ?
 Ajouter au liquide surnageant de la solution d’hydroxyde de sodium concentrée. Que voit-on ? Quel autre produit
met-on ainsi en évidence ?
c) Conclusion :
 En quelle espèce chimique se sont transformés les ions hydrogène, H+ ?
 Ecrire et équilibrer la demi-équation correspondante.
 Donner le couple oxydant/réducteur correspondant.
 Mêmes questions pour les atomes de fer , Fe.
 Ecrire l’équation bilan de la réaction entre H+ et Fe et l’équilibrer.
2) Réaction entre une solution contenant des ions iodure I- et une solution contenant des ions fer (III) en solution
aqueuse
a) Expérience
Dans un tube à essais, introduire environ 4 mL de solution aqueuse d’iodure de potassium à 0,1 mol.L -1 et 2 mL de
solution aqueuse de chlorure de fer (III) à 0,1 mol.L-1. Agiter. Noter vos observations.
b) Identification des produits formés
 Ajouter 1 à 2 mL de cyclohexane. Boucher, agiter et laisser reposer. On obtient deux phases. Qu’observe-t-on dans
la phase supérieure ? Quel est le produit contenu dans cette phase ?
 On élimine la phase supérieure et on ajoute à la phase restante quelques gouttes de soude à 1 mol.L -1. Quel produit
met-on ainsi en évidence ?
c) Conclusion :
 En quelle espèce chimique se sont transformés les ions iodure, I- ?
 Ecrire et équilibrer la demi-équation correspondante.
 Donner le couple oxydant/réducteur correspondant.
 Mêmes questions pour les ions fer (III) , Fe3+.
 Ecrire l’équation bilan de la réaction entre I- et Fe3+ et l’équilibrer.
3) Réaction entre une solution de diiode I2 et une solution contenant des ions thiosulfate S2O32a) Expérience
Introduire, dans un tube à essais, 2 mL de la solution de diiode I2 à 0,05 mol.L-1 et 2 mL de solution d’ions thiosulfate
S2O32- à 0,05 mol.L-1 . Ajouter encore 5 mL de la solution d’ions thiosulfate S2O32-.
Les produits obtenus sont des ions iodure et des ions tétrathionate S4O62-.
b) Conclusion :
 Ecrire les demi équations correspondant aux transformations qui ont lieu.
 Quels sont les couples oxydant-réducteur mis en jeu dans chaque demi équation ?
 Ecrire l’équation-bilan de la réaction.
 Expliquer la différence de couleur observée après chaque ajout.
4) Réaction entre une solution contenant des ions permanganate MnO4- et une solution contenant des ions fer(II)
Fe2+
a) Expérience
Introduire, dans un tube à essais, 2 mL de la solution d’ions permanganate MnO4- à 0,05 mol.L-1, puis ajouter quelques
gouttes d’acide sulfurique, ajouter alors progressivement la solution d’ions fer(II) Fe 2+ à 0,1 mol.L-1 jusqu’au
changement de couleur. Noter vos observations.
b) Identification des produits formés
Ajouter quelques gouttes de soude. Quel produit met-on ainsi en évidence ?
Les ions permanganate se transforment en ions manganèse Mn2+.
c) Conclusion :
 Ecrire les demi équations correspondant aux transformations qui ont lieu (à l’aide de la méthode fournie).
 Quels sont les couples oxydant-réducteur mis en jeu dans chaque demi équation ?
 Ecrire l’équation-bilan de la réaction.