I – Réactions d`oxydo-réduction, oxydant, réducteur
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COURS VII : LES REACTIONS D’OXYDO-REDUCTION I – RÉACTIONS D’OXYDO-RÉDUCTION, OXYDANT, RÉDUCTEUR 1 – Exemples Voir TP 2 – Définitions Définition d’une réaction d’oxydo-réduction : C’est une réaction caractérisée par un transfert d’électrons entre un oxydant et un réducteur. Ex : réaction entre Fe et Cu2+(aq) Fe(s) + Cu2+(aq) Fe2+(aq) + Cu(s)m Définition d’un oxydant : Un oxydant est une espèce chimique (molécule ou ion) capable de capter un ou plusieurs électrons lors d’une réaction chimique. Définition d’un réducteur : Un réducteur est une espèce chimique (molécule ou ion) capable de céder un ou plusieurs électrons lors d’une réaction chimique. Définition d’une oxydation : Une oxydation est une perte d’électrons. Définition d’une réduction : Une réduction est un gain d’électrons. 3 – Oxydants et réducteurs dans la classification périodique En classe de 2nde, nous avons vu qu’un élément dont la dernière couche n’est pas remplie complètement tend à acquérir la structure du gaz rare le plus proche. - S’il tend à gagner des électrons, c’est un oxydant. - S’il tend à perdre des électrons, c’est un réducteur. Exemples : Na (gaz rare le plus proche Ne) : tend à perdre 1 é ; c’est le réducteur du couple Na+/Na. I2 (gaz rare la plus proche Xe) : tend à gagner 1 é ; c’est l’oxydant du couple I2/I-. oxydants réducteurs II – COUPLE OXYDANT-REDUCTEUR 1- Définition Un couple oxydant/réducteur est constitué d’un oxydant et d’un réducteur qui se transforment l’un en l’autre par un transfert d’électrons. Oxydant + né = réducteur Exemples : - couple Fe2+/Fe Fe2+ + 2é = Fe (oxydant) (réducteur) - couple I2/II2 + 2é = 2I2 – Equilibre d’une demi-équation associée à un couple La demi-équation respecte les même règles d’ajustement de la stoechiométrie que les équations chimiques. Méthode d’équilibre d’une demi équation redox en milieu acide : - Ecrire la demi-équation sous la forme Ox + né = red - Assurer, si nécessaire la conservation des éléments autres que H et O. - Assurer la conservation de l’élément O avec des molécules d’eau. - Assurer la conservation de l’élément H avec des protons H+. - Assurer la conservation de la charge avec des électrons. Méthode d’équilibre d’une demi équation redox en milieu basique : - Equilibrer la demi-équation en milieu acide. - Ecrire l’autoprotolyse de l’eau avec autant d’H+ que dans l’équation précedente Autoprotolyse de l’eau : H+ + HO- H2O - Additionner les deux équations précédentes de manière à éliminer les H+. a) Exemples de couples cation métallique / métal Cu2+(aq) + 2é = Cu(s) Zn2+(aq) + 2é = Zn(s) Pb2+(aq) + 2é = Pb(s) b) Exemple de couple cation métallique / cation métallique Fe3+(aq) + é = Fe2+(aq) c) Exemples de couples ion métallique / molécule 2H+(aq) + 2é = H2(g) I2(aq) + 2é = 2I-(aq) d) Exemples de couples dans lequel un élément commun s’associe à l’oxygène S2O82-(aq) + 2é = 2SO42-(aq) S4O62-(aq) + 2é = S2O32-(aq) Equilibre en milieu acide : MnO4-(aq) + 8H+ + 5e = Mn2+(aq) + 4H2O O2 + 2H+ + 2é = H2O(l) 2HClO(aq) + 2H+ + 2é = Cl2 + 2H2O Al3+(aq) + 3é = Al(s) … Cr2O72-(aq) + 14H+ + 6é = 2Cr3+(aq) + 7H2O Equilibre en milieu basique : IO3-(aq)/I-(aq) IO3- + 6é + 6H+ I- + 3H2O 6H2O 6H+ + 6HOIO3- + 6é + 3H2O I- + 6HOClO-(aq)/Cl2(g) 2ClO- + 2é + 4H+ Cl2 + 2H2O 4H2O 4H+ + 4HO2ClO- + 2é + 2H2O Cl2 + 4HOMnO4-(aq)/MnO2(s) MnO4-(aq) + 3é + 4H+ MnO2(s) + 2H2O 4H2O 4H+ + 4HOMnO4-(aq) + 3é + 2H2O MnO2(s) + 4HO- III – EQUATION CHIMIQUE D’UNE REACTION D’OXYDO-REDUCTION 1 – Caractéristiques Une réaction d’oxydo-réduction fait intervenir deux couples oxydant/réducteur. Pour obtenir l’équation d’une réaction d’oxydo-réduction, on peut additionner les deux demi-équations de chacun des couples oxydant/réducteur mis en jeu. Réaction entre un oxydant 1 et un réducteur 2 appartenant respectivement aux couples oxydant 1/ réducteur 1 et oxydant 2/ réducteur 2 : n' x (oxydant 1 + né = réducteur 1) n x (réducteur 2 = oxydant 2 + n’é) oxydant 1 + réducteur 2 + n’né réducteur 1 + oxydant 2 + nn’é oxydant 1 + réducteur 2 réducteur 1 + oxydant 2 2 – Exemples Voir TP Réaction entre la vitamine (ou acide ascorbique) C2H8O6 et le diiode Couples : C2H6O6 /C2H8O6 I2 / IC2H8O6 = C2H6O6 2é + 2H+ I2 + 2é = 2I. C2H8O6 + I2 = C2H6O6 + 2I- + 2H+ EQUILIBRE D’UNE DEMI-EQUATION ASSOCIEE A UN COUPLE La demi-équation respecte les même règles d’ajustement de la stœchiométrie que les équations chimiques. Méthode d’équilibre d’une demi équation redox en milieu acide : - Ecrire la demi-équation sous la forme Ox + né = red - Assurer, si nécessaire la conservation des éléments autres que H et O. - Assurer la conservation de l’élément O avec des molécules d’eau. - Assurer la conservation de l’élément H avec des protons H+. - Assurer la conservation de la charge avec des électrons. Méthode d’équilibre d’une demi équation redox en milieu basique : - Equilibrer la demi-équation en milieu acide. - Ecrire l’autoprotolyse de l’eau avec autant d’H+ que dans l’équation précedente Autoprotolyse de l’eau : H+ + HO- H2O - Additionner les deux équations précédentes de manière à éliminer les H+. Ecrire les demi-équation pour les couples suivants : a) Exemples de couples cation métallique / métal Cu2+(aq)/Cu(s) :…………………… Zn2+(aq)/Zn(s) : …………………… Pb2+(aq)/Pb(s) : …………………… Al3+(aq)/Al(s) : …………………… b) Exemple de couple cation métallique / cation métallique Fe3+(aq)/Fe2+(aq) : …………………… c) Exemples de couples ion métallique / molécule H+(aq)/H2(g) : …………………… I2(aq)/I-(aq) : …………………… d) Exemples de couples dans lequel un élément commun s’associe à l’oxygène S2O82-(aq)/SO42-(aq) : ………………………. S4O62-(aq)/S2O32-(aq) : …………………… Equilibre en milieu acide : MnO4-(aq)/Mn2+(aq) : ………………………………………………….. O2/H2O(l) : …………………………………………………………… HClO(aq)/Cl2 : ……………………………………………………….. Cr2O72-(aq)/Cr3+(aq) : ………………………………………………….. Equilibre en milieu basique : IO3-(aq)/I-(aq) : ClO-(aq)/Cl2(g) : MnO4-(aq)/MnO2(s) : EXERCICES SUR LES OXYDANTS ET LES REDUCTEURS Exercice 1 : I- Ecrire les demi-équations électroniques des 4 couples suivants. MnO4-(aq) / Mn2+(aq) ; NO3- (aq) / NO(g) ; SO42-(aq) / SO2(aq) ; Cr2O72-(aq) / Cr3+(aq). II – Ecrire l’équation chimique de la réaction d’oxydo-réduction suivante: Oxydation d’ une solution aqueuse de dioxyde de soufre par une solution de permanganate de potassium acidifiée ? III– Préciser dans l’équation chimique de la réaction d’oxydo-réduction 2 S2O3 2- (aq) + I2 (aq) 2 I-(aq) + S4O62- (aq) 1- Par 2 flèches annotées : l’oxydation et la réduction. 2- Le nom de l’oxydant, le nom du réducteur. 3- Le nom du réducteur conjugué de l’oxydant. 4- Préciser la ou les espèces colorées. IV - Une eau-forte est une gravure obtenue en dessinant sur la plaque de cuivre recouverte d’un vernis protecteur à l’aide d’une pointe qui met le cuivre à nu. On verse alors de l’acide nitrique (H+(aq) + NO3-(aq)) qui agit comme un burin chimique attaquant le cuivre non protégé. Au cours d’une opération de gravage, du monoxyde d’azote est dégagé. 2NO3 - (aq) + 3 Cu (s) + 8H+(aq) 2 NO(g) + 3 Cu2+(aq) + 4 H2O 1- Donner les couples oxydant-réducteurs et les demi-équations permettant d’obtenir l’équation de cette réaction. 2- Retrouver l’équation 3- Donner le nom de l’oxydant ; du réducteur. Exercices livre : 9, 13, 14, 16, 22, 24, 29, 30 p 97 à 100. oxydants réducteurs oxydants réducteurs oxydants réducteurs oxydants réducteurs oxydants réducteurs oxydants réducteurs oxydants réducteurs
