70 Tester ses compétences Applicatio - STI2D

qui est un oxydant.
1. Reconnaître l’oxydant et le réducteur de
couples oxydant/réducteur
Tester
compétences
Dans le
couple ion mercure II/mercure métala. ses
Applications technologiques
c. L’agent actif de l’eau de Javel est l’ion hypochlorite
2+
2+
Établir
l’équation d’une réaction
un oxydant.
lique, Hg (aq)/Hg(l), l’oxydant est l’ion Hg (aq) et le qui7.est
1. Reconnaître
l’oxydant
et
le
réducteur
de
d’oxydoréduction
réducteur, Hg(l).
couplesLaoxydant/réducteur
Équation de la réaction
qui se produit en milieu acide
demi-équation électronique correspondante Applications
technologiques
le couple
ion
mercure
II/mercure
métala. Danss’écrit
entre
:
:
7. a.Établir
l’équationetd’une
Le fer métallique
les ionsréaction
fer III, Fe 3+ (aq) :
lique, Hg2+(aq)/Hg(l), l’oxydant
est– =l’ion
Hg2+ (aq) + 2e
Hg(l).Hg2+(aq) et le
3+
2+
3+
d’oxydoréduction
Fe (aq) / Fe (aq):
Fe (aq) + e– = Fe2+ (aq);
réducteur,
Hg(l).
b. Les
trois couples oxydant/réducteur sont:
3+
+
Mg2+(aq) / Mg
La demi-équation
électronique
(s) ; Al (aq)/ Alcorrespondante
(s) ; H (aq)/ H2 (g).
s’écrit : c. La demi-équation électronique correspondant à
chaque couple
s’écrit
Hg2+ (aq)
+ 2e: – = Hg(l).
Mg2+(aq) + 2e– = Mg (s)
b. Les trois couples oxydant/réducteur
sont:
Al3+(aq) + 3e– = Al+(s)
Mg2+(aq) / Mg (s) ; Al3++(aq)
/ Al (s)
;
H
(aq)/ H2 (g).
2H (aq) + 2e– = H2 (g)
.
c. La demi-équation électronique
correspondant à
Compléter
chaque 2.
couple
s’écrit les
: phrases
2+
2+
II,+Cu
un oxydant car il capte
a. L’ion cuivre
Mg (aq)
2e– =est
Mg
(s)
2 électronsAl
au3+cours
de–la transformation.
(aq) + 3e = Al (s)
Le métal fer est
un réducteur car il cède des électrons
2H+(aq) + 2e– = H2 (g).
2+
–
Équation
se produit
en milieu acide
Fe2+ (aq) de
/ Fela(s)réaction
:
Fequi
(aq) + 2e = Fe (s)
3+
2+
entre :
2Fe (aq) + Fe (s) → 3Fe (aq).
a. b.
LeLe
ferdiiode,
métallique
etleles
ions fer
Fe 3+SO
(aq) : ;
I
, et
dioxyde
deIII,
soufre,
2 (aq)
– 2+ : :
Fe3+
I2 (aq)
(aq) //IFe
(aq) (aq)
3+
– 2+
Fe
+ –e=– =
;
I2 (aq)(aq)
+ 2e
2IFe
(aq) (aq)
2 (aq)
2+
–
2– / Fe
Fe2+
SO(aq)
/ SO
(s) 2: (aq) : Fe (aq) + 2e = Fe (s)
4 (aq)
2–
2e–2+=(aq)
SO.2 (aq) + 2H2O
2Fe3+SO
Fe+(s)4H→+ +3Fe
4 +(aq)
(aq)
+ SO2 (aq)
+ 2H
2I (aq) +de
SOsoufre,
2 (aq)
2Ole→
4 (aq) + 4H
b. ILe
diiode,
I2 (aq)
, et
dioxyde
SO2. (aq) ;
–
2–
+
c. Les
nitrate, NO
et–le
3 (aq)
I2 (aq)
/ I –ions
I2 (aq)
+ ,2e
= cuivre
2I– (aq)métal, Cu.
(aq) :
–
2+
2–
(aq) / Cu (s) :
SOCu
4 (aq) / SO2 (aq) :
Cu2+ (aq) + 2e– = Cu(s).
NO3– (aq)
/ NO (g) : 2–
au cours de la transformation.
SO4 (aq) + 4H+ + 2e– = SO2 (aq) + 2H2O
+
NO3– (aq) + 4H+ + 3e–2–
= NO (g) + 2H2O
b. L’ion Ag
un oxydant car il capte un électron au
2. Compléter
les est
phrases
I2 (aq) + SO2 (aq) –+ 2H2O +→ 2I– (aq)
+ SO4 (aq) + 4H+.
2+
de la
alors quecar
le métal
cuivre
3Cu(s) + 2NO3 (aq) + 8H → 3Cu (aq)+ 2NO (g) + 4H2O.
cuivre
II,transformation
Cu2+ est un oxydant
il capte
a. L’ioncours
c. Les ions nitrate, NO3– (aq), et le cuivre métal, Cu.
est
un
réducteur
car
il
cède
des
électrons
au
cours
de
2 électrons au cours de la transformation.
8. Préparation de l’eau
de Javel
la transformation.
Cu2+ (aq) / Cu (s) :
Cu2+ – + 2e– – = Cu(s).
Le métal fer est un réducteur car il cède des électrons
Cl2 + 2e(aq)
= 2Cl
– = 2ClO– + 2H O + 2e–.
NO3– (aq) / NO
:
des demi-équations électroniques
Cl2(g)
+ 4OH
au cours3.deÉcrire
la transformation.
2
a. Couples redoxNO
: Cl3–2 /(aq)
Cl–+; 4H
ClO+–+/ Cl
sont
:
3e2– = NO (g) + 2H2O
b. L’ionLes
Ag+demi-équations
est un oxydantélectroniques
car il capte un
électron
au
2+
2+
–
b. En
ajoutant
membre
à membre
les deux demi–
+
2+
a) laZn
+ 2e le
= Zn
(aq) / Zn (s) : Znalors
(aq) que
(s) cuivre
cours de
transformation
métal
3Cu
(s) + 2NO3 (aq) + 8H → 3Cu (aq)+ 2NO (g) + 4H2O.
–
– = 2I–
équations
et
en
divisant
par
2,
on
retrouve
l’équation
b)
I
/
I
:
I
+
2e
2 (aq)
(aq)il cède
2 (aq) des électrons
(aq) au cours de
est un réducteur
car
3+
3+
– = Al
8.
Préparation
de
l’eau
de
Javel
chimique
de
la
synthèse
de
l’eau
de
Javel.
c)
Al
/
Al
:
Al
+
3e
(aq)
(s)
(aq)
(s)
la transformation.
– est –la dismutation du
c. Cette réaction Cl
chimique
d) Cl2 (aq) / Cl – (aq) : Cl2 (aq) + 2e– = 2Cl–(aq).
2 + 2e = 2Cl
–
–
–
dichlore,Cl
car
il est à la fois oxydant
et réducteur.
3. Écrire des demi-équations électroniques
2 + 4OH = 2ClO + 2H2O + 2e .
4. Action de l’aluminium sur le nitrate de cuivre
Les demi-équations électroniques sont :
a. Demi-équations électroniques :
– = Zn
a) Zn 2+ (aq) / Zn (s) : Zn 2+
–
(aq) ++2e
(s)
Al3+
(aq) 3e = Al (s)
– = 2I–
b) I2 (aq) / I– (aq) : I 2 (aq) Cu
+ 2e
2+
– = Cu .
(aq)
+
2e
(aq)
(s)
3+
–
c) Al3+ (aq)
/ Al (s) : Ald’oxydoréduction
b. Équation
représentant la trans(aq) + 3e = Al (s)
d) Cl2 (aq)
/ Cl – (aq): : Cl2 (aq) + 2e– = 2Cl–(aq).
formation
3Cu2+
+ 2Al
→ Cu
+ Al3+
.
(s)
(s)
(aq)
(aq)
4. Action de l’aluminium
sur le nitrate de cuivre
– / Cl
a. 9.
Couples
redox d’emploi
: Cl2 / Cl– ;de
ClO
Précautions
l’eau
de2 Javel
b. a.EnDemi-équations
ajoutant membre
à membre
les deux demiélectroniques
:
–
–
+ 2, on retrouve l’équation
équations
et en
divisant
par
2ClO
(aq) + 2e + 4H (aq) = Cl2(g) + 2H2O(l)
–
chimique de la synthèse
deCll’eau
de– Javel.
2Cl (aq) =
2(g) + 2e
On obtient
l’équation
chimique
c. b.
Cette
réaction
chimique
est la dismutation du
–
–
2ClO
4Hà+(aq)
+ 2Cloxydant
+ 2H2O(l)
dichlore,
car
il+est
la fois
et2(g)
réducteur.
(aq)
(aq) → 2Cl
soit
+
–de l’eau de Javel
d’emploi
5. Action duélectroniques
diiode sur le thiosulfate
de sodium 9. Précautions
ClO–(aq) + 2H
:
a. Demi-équations
(aq) + Cl (aq) → Cl2(g) + H2O(l).
électroniques
:
a. Demi-équations
a. c.Demi-équations
électroniques :
Il se dégage du dichlore.
Al3+ + 3e– = Al
(aq)
(s)
– = 2I–
–
d. Il2ClO
s’est dégagé
48– ×
= 12=LCl
de
dichlore.
+ 0,25
4H+(aq)
+ 2H2O(l)
(aq)
2(g)
(aq) + 2e
Cu2+ (aq)I2–2+(aq)
2e+– =2eCu
(s). 2–
–
–
–
S4O6 (aq) + 2e = 2S2O3 (aq).
2Cl
=
Cl
+
2e
2(g)
(aq)
b. Équation d’oxydoréduction représentant la trans10. Principe de l’éthylotest
b. Équation de la réaction :
b. Demi-équations
On obtient l’équation
chimique
électroniques
:
formation :
I2 (aq) + 2S2O32–(aq) →2I– (aq) + S4O62–(aq).
–
+ + + 2Cl
–
2–
–
2ClO
+
4H
→
+ 2H2O(l)
2+
3+
2(g)
(aq)
(aq)
(aq)
Cr2O7 + 14H + 6e = 2Cr 3+ 2Cl
+ 7H
3Cu (aq) + 2Al (s)→ Cu (s) + Al (aq).
2O (× 2)
+
soit
CH3CH2OH + H2O = CH3COOH + 4H + 4e– (× 3)
6. Action de l’eau de Javel sur les ions iodure
–
5. Action
du
diiode
sur
le
thiosulfate
de
sodium
+ 2H+(aq) +
Cl–(aq) → Cl2(g) + H2O(l).
On ClO
obtient
chimique
a. Demi-équation électronique mettant en jeu le
(aq)l’équation
2–
+
–
électroniques
:
a. Demi-équations
2Cr2O7du+dichlore.
28H + 3CH3CH2OH + 3H2O
couple I2/I :
c. Il se dégage
4Cr 3+ +48
14H
3CH
+ 12H+
2I–.
I2 (aq) + 2eI–2 += 2e
2I– =(aq)
d. Il s’est→dégagé
× 0,25
12 3LCOOH
de dichlore.
2O + =
2–
+
b. Équation
de réaction
de2O
la32–
transformation
:
2Cr2O7 + 16H + 3CH3CH2OH
S4O62–(aq)
+ 2e– = 2S
(aq).
10. Principe
de
– + ClO– + H O → Cl– + I + 2OH–.
3+ + 11H O + 3CH COOH
2I
→
4Crl’éthylotest
2
2
3
b. Équation de la réaction : 2
Demi-équations électroniques :
I2 (aq) + 2S2O32–(aq) →2I– (aq) + S4O62–(aq).
Cr2O72– + 14H+ + 6e– = 2Cr 3+ + 7H2O (× 2)
70
• CHAPITRE 15 - Qu’est-ce qu’une réaction d’oxydoréduction ?
CH3CH2OH + H2O = CH3COOH + 4H+ + 4e– (× 3)
6. Action de l’eau de Javel sur les ions iodure
On obtient l’équation chimique
a. Demi-équation électronique mettant en jeu le
2Cr2O72– + 28H+ + 3CH3CH2OH + 3H2O
couple I2/I– :
→ 4Cr 3+ + 14H2O + 3CH3COOH + 12H+
I2 + 2e– = 2I–.
b. Équation de réaction de la transformation :
2I– + ClO– + H2O → Cl– + I2 + 2OH–.
70 • CHAPITRE 15 - Qu’est-ce qu’une réaction d’oxydoréduction ?
2Cr2O72– + 16H+ + 3CH3CH2OH
→ 4Cr 3+ + 11H2O + 3CH3COOH
O2 + 6H+
+ 6CO2.
6Fe3+
me
K2Cr207 (s)
g. Masse molaire du dichromate de potassium :
M (K2Cr207) = 2 × 39 + 2 × 52 + 7 × 16 = 294 g. mol– 1.
Masse de dichromate de potassium contenue dans le
tube :
2 × 3,62 × 10– 6 × 294 = 2, 13 × 10– 3 g ≈ 2, 1 mg.
14. La vitamine C
1. L’acide ascorbique a des propriétés réductrices.
2. Le diiode a été réduit en ion iodure.
3. Demi-équations électroniques des couples :
C6H8O6 (aq) = C6H6O6 (aq) + 2H+ (aq) + 2e–
I2 (aq) + 2e– = 2I– (aq).
4. Équation de la transformation chimique entre la
e faisant
vitamine C et le diiode :
C6H8O6 (aq) + I2 (aq) → C6H6O6 (aq) + 2I– (aq) + 2H+aq (aq).
–.
5. a. Quantité de matière de diiode ajoutée :
e faisant
rmation
ganisme
H + H+.
rmation
s l’orga-
H+.
× 2)
4e– (× 3)
l’éthanol
H + 12H+
H3COOH.
de sulfu-
la masse
e dichro-
ol.
saire :
0,25 × 11 × 10– 3 = 2,75 × 10– 3 mol.
b. Quantité de matière d’acide ascorbique ayant
– 3matière
d. Quantité
de
18. Dosage du dioxyde de soufre SO2 dans un
réagi
: 2,75 × 10
mol. en ion fer II, contenue dans
–1
vin mousseux
comprimé
:
c.unM(C
6H8O6) = 176 g.mol .
2+
4+
–
3
1. Demi-équations électroniques :
n( Feascorbique
) = n( Ce :) = 1,43 × 10 mol.
Masse d’acide
2–
+
–
e. Masse2,75
d’élément
présente
× 10– 3 ×fer176
= 0,48 gdans
≈ 0,5un
g. comprimé SO2 (aq)+ 2H2O = SO4 (aq)+ 4H + 2e : oxydation de SO2.
–
–
I2 (aq) + 2e = 2I (aq) : réduction du diiode
de Tardyferon :
15. Obtention
de l’indigo à partir du pastel
2. Équation de la réaction chimique qui se produit
m = 1,43
DOSAGE : × 10– 3 × 55,8 = 79,8 × 10– 3 g = 79,8 mg.
a. Une réaction d’oxydo-réduction est une réaction entre le diiode et le dioxyde de soufre :
17. La Bétadine
chimique
au cours de laquelle se produit un transfert
I2 (aq) + SO2 (aq) + 2H2O(l) → 2I– (aq) + SO42– (aq) + 4H+.
demi-équations
sont : oxy1. Les deux
d’électrons
entre
une espèce électroniques
chimique, appelée
3. a. Quantité de matière de diode :
–
dant,
qui capte les électrons
Oxydation:
I2 (aq) + 2e– et
= 2Icelle
(aq) qui les cède,
n(l2) = 17,0 × 10– 3 × 2,00 × 10– 3 = 3,40 × 10– 5 mol.
appelée
réducteur.
2–
2–
–
Réduction:
2S2O3 (aq) = S4O6 (aq) + 2e
Quantité de matière de dioxyde de soufre :
b. Un oxydant est une espèce chimique qui capte des
n(SO2) = 3,40 × 10– 5 mol dans 20,0 mL.
2. L’oxydant est le diiode et le réducteur est l’ion
électrons.
b. Concentration molaire en SO2 de ce vin :
thiosulfate. L’équation de la réaction chimique qui se
c. Demi-équation électronique pour le couple
3,40 × 10– 5 ⁄ 20,0 × 10– 3 = 1,70 × 10– 3 mol.L– 1.
produit entre le diiode et les +ions thiosulfate
s’écrit :
– = 2H O.
O2/H2O : 2 O
+
4H
+
4e
2
Concentration massique en SO2 du vin :
I2 (aq) + 2S2O3 – (aq)
→ 2I– (aq) + S4O622 – (aq).
d. La demi-équation
électronique
du couple
1,70 × 10– 3 × 64,1 = 0,109 g.L– 1
3.
a.
Calcul
de
la
quantité
de
matière
d’ions
thiosulindoxyle-indigo est :
= 109 mg.L– 1 = 0,109 g.L– 1.
fate ayant réagi:
O
4. Ce vin respecte les normes car
H
n(S2O32–) =HC’ . V’,
0,109 g.L– 1 < 0,225 g.L– 1.
N
N
+
–
2–
–
1
–
3
–
4
=
+
4H
+
4e
n(S2O3 ) = 1,0 × 10 × 8,2 × 10 =N8,2 × 10 mol.
2
H
OH la quantité de matière
b. Calcul de
de diiode qui a
O
réagi avec le thiosulfate de sodium :
+
–
soit : 2C8H7ON = C16H2–
10O2N2 + 4H + 4e .
n(I2) = ½ . n(S2O3 ), n(I2) = 4,1 × 10– 4 mol.
e. L’oxydant du couple indoxyle-indigo est l’indigo.
c. Calcul de la concentration molaire en diiode de la
16.
Le Tardyferon
Bétadine:
a. Demi-équations
électroniques
: × 10– 3)
C = n(I2) ⁄V
= 4,1 × 10– 4 ⁄ (10
3+
–
2+
4+
Fe + C
e ==4,1
Fe × 10
; Ce
+ e– –=1.Ce3+.
– 2 mol.L
b.d.Équation
la réaction
d’oxydoréduction
entre le
Masse dede
polyvidone
iodée
:
sulfate de fer II et
le
sulfate
de
cérium
IV
:
4,1 × 10– 2 × 100 × 10– 3 × 2362,8 = 9,69 g.
Fe2+ + Ce4+ → Fe3+ + Ce3+.
c. Quantité de matière d’ions cérium IV introduite :
n(Ce4+) = 0,10 × 14,3 × 10– 3 = 1,43 × 10– 3 mol.
CHAPITRE 15 - Qu’est-ce qu’une réaction d’oxydoréduction ? • 71
Le coin du chercheur
L’encre sympathique
Le diiode oxyde l’acide ascorbique du citron
selon l’équation de réaction :
C6H8O6 + I2 → C6H6O6 + 2I–.
L’expéditeur obtient une solution incolore : l’écriture
est invisible.
L’eau oxygénée oxyde les ions iodure à l’état de diiode
qui fait virer au bleu l’empois d’amidon : l’écriture
réapparaît pour le destinataire.