70 Tester ses compétences Applicatio - STI2D

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70 • CHAPITRE 15 - Qu’est-ce qu’une réaction d’oxydoréduction ?
Tester ses compétences
1. Reconnaître l’oxydant et le réducteur de
couples oxydant/réducteur
a. Dans le couple ion mercure II/mercure métal-
lique, Hg2+(aq)/Hg(l), l’oxydant est l’ion Hg2+(aq) et le
réducteur, Hg(l).
La demi-équation électronique correspondante
s’écrit :
Hg2+ (aq) + 2e– = Hg(l).
b. Les trois couples oxydant/réducteur sont:
Mg2+(aq) / Mg (s) ; Al3+(aq)/ Al (s) ; H+(aq)/ H2 (g).
c. La demi-équation électronique correspondant à
chaque couple s’écrit :
Mg2+(aq) + 2e– = Mg (s)
Al3+(aq) + 3e– = Al (s)
2H+(aq) + 2e– = H2 (g).
2. Compléter les phrases
a. L’ion cuivre II, Cu2+ est un oxydant car il capte
2 électrons au cours de la transformation.
Le métal fer est un réducteur car il cède des électrons
au cours de la transformation.
b. L’ion Ag+ est un oxydant car il capte un électron au
cours de la transformation alors que le métal cuivre
est un réducteur car il cède des électrons au cours de
la transformation.
3. Écrire des demi-équations électroniques
Les demi-équations électroniques sont :
a) Zn 2+ (aq) / Zn (s) : Zn 2+ (aq) + 2e– = Zn (s)
b) I2 (aq) / I– (aq) : I 2 (aq) + 2e– = 2I– (aq)
c) Al3+ (aq) / Al (s) : Al 3+ (aq) + 3e– = Al (s)
d) Cl2 (aq) / Cl – (aq) : Cl2 (aq) + 2e– = 2Cl–(aq).
4. Action de l’aluminium sur le nitrate de cuivre
a. Demi-équations électroniques :
Al3+(aq) + 3e– = Al (s)
Cu2+ (aq) + 2e– = Cu (s).
b. Équation d’oxydoréduction représentant la trans-
formation :
3Cu2+(aq) + 2Al (s)→ Cu (s) + Al3+(aq).
5. Action du diiode sur le thiosulfate de sodium
a. Demi-équations électroniques :
I2 (aq) + 2e– = 2I– (aq)
S4O6
2–(aq) + 2e– = 2S2O3 2–(aq).
b. Équation de la réaction :
I2 (aq) + 2S2O3
2–(aq) →2I– (aq) + S4O6 2–(aq).
6. Action de l’eau de Javel sur les ions iodure
a. Demi-équation électronique mettant en jeu le
couple I2/I– :
I2 + 2e– = 2I–.
b. Équation de réaction de la transformation :
2I– + ClO– + H2O → Cl– + I2 + 2OH–.
c. L’agent actif de l’eau de Javel est l’ion hypochlorite
qui est un oxydant.
Applications technologiques
7. Établir l’équation d’une réaction
d’oxydoréduction
Équation de la réaction qui se produit en milieu acide
entre :
a. Le fer métallique et les ions fer III, Fe 3+ (aq) :
Fe3+ (aq) / Fe2+ (aq): Fe3+ (aq) + e– = Fe2+ (aq);
Fe2+ (aq) / Fe (s) : Fe2+ (aq) + 2e– = Fe (s)
2Fe3+ (aq) + Fe (s) → 3Fe2+ (aq).
b. Le diiode, I2 (aq), et le dioxyde de soufre, SO2 (aq) ;
I2 (aq) / I – (aq) : I2 (aq) + 2e– = 2I– (aq)
SO4
2– (aq) / SO2 (aq) :
SO4
2– (aq) + 4H+ + 2e– = SO2 (aq) + 2H2O
I2 (aq) + SO2 (aq) + 2H2O → 2I– (aq) + SO4
2– (aq) + 4H+.
c. Les ions nitrate, NO3– (aq), et le cuivre métal, Cu.
Cu2+ (aq) / Cu (s) : Cu2+ (aq) + 2e– = Cu(s).
NO3– (aq) / NO (g) :
NO3– (aq) + 4H+ + 3e– = NO (g) + 2H2O
3Cu(s) + 2NO3– (aq) + 8H+ → 3Cu2+ (aq)+ 2NO (g) + 4H2O.
8. Préparation de l’eau de Javel
Cl2 + 2e– = 2Cl–
Cl2 + 4OH– = 2ClO– + 2H2O + 2e–.
a. Couples redox : Cl2 / Cl– ; ClO– / Cl2
b. En ajoutant membre à membre les deux demi-
équations et en divisant par 2, on retrouve l’équation
chimique de la synthèse de l’eau de Javel.
c. Cette réaction chimique est la dismutation du
dichlore, car il est à la fois oxydant et réducteur.
9. Précautions d’emploi de l’eau de Javel
a. Demi-équations électroniques :
2ClO–(aq) + 2e– + 4H+(aq) = Cl2(g) + 2H2O(l)
2Cl–(aq) = Cl2(g) + 2e–
b. On obtient l’équation chimique
2ClO–(aq) + 4H+(aq) + 2Cl–(aq) → 2Cl2(g) + 2H2O(l)
soit
ClO–(aq) + 2H+(aq) + Cl–(aq) → Cl2(g) + H2O(l).
c. Il se dégage du dichlore.
d. Il s’est dégagé 48 × 0,25 = 12 L de dichlore.
10. Principe de l’éthylotest
Demi-équations électroniques :
Cr2O72– + 14H+ + 6e– = 2Cr 3+ + 7H2O (× 2)
CH3CH2OH + H2O = CH3COOH + 4H+ + 4e– (× 3)
On obtient l’équation chimique
2Cr2O72– + 28H+ + 3CH3CH2OH + 3H2O
→ 4Cr 3+ + 14H2O + 3CH3COOH + 12H+
2Cr2O72– + 16H+ + 3CH3CH2OH
→ 4Cr 3+ + 11H2O + 3CH3COOH
70 • CHAPITRE 15 - Qu’est-ce qu’une réaction d’oxydoréduction ?
Tester ses compétences
1. Reconnaître l’oxydant et le réducteur de
couples oxydant/réducteur
a. Dans le couple ion mercure II/mercure métal-
lique, Hg2+(aq)/Hg(l), l’oxydant est l’ion Hg2+(aq) et le
réducteur, Hg(l).
La demi-équation électronique correspondante
s’écrit :
Hg2+ (aq) + 2e– = Hg(l).
b. Les trois couples oxydant/réducteur sont:
Mg2+(aq) / Mg (s) ; Al3+(aq)/ Al (s) ; H+(aq)/ H2 (g).
c. La demi-équation électronique correspondant à
chaque couple s’écrit :
Mg2+(aq) + 2e– = Mg (s)
Al3+(aq) + 3e– = Al (s)
2H+(aq) + 2e– = H2 (g).
2. Compléter les phrases
a. L’ion cuivre II, Cu2+ est un oxydant car il capte
2 électrons au cours de la transformation.
Le métal fer est un réducteur car il cède des électrons
au cours de la transformation.
b. L’ion Ag+ est un oxydant car il capte un électron au
cours de la transformation alors que le métal cuivre
est un réducteur car il cède des électrons au cours de
la transformation.
3. Écrire des demi-équations électroniques
Les demi-équations électroniques sont :
a) Zn 2+ (aq) / Zn (s) : Zn 2+ (aq) + 2e– = Zn (s)
b) I2 (aq) / I– (aq) : I 2 (aq) + 2e– = 2I– (aq)
c) Al3+ (aq) / Al (s) : Al 3+ (aq) + 3e– = Al (s)
d) Cl2 (aq) / Cl – (aq) : Cl2 (aq) + 2e– = 2Cl–(aq).
4. Action de l’aluminium sur le nitrate de cuivre
a. Demi-équations électroniques :
Al3+(aq) + 3e– = Al (s)
Cu2+ (aq) + 2e– = Cu (s).
b. Équation d’oxydoréduction représentant la trans-
formation :
3Cu2+(aq) + 2Al (s)→ Cu (s) + Al3+(aq).
5. Action du diiode sur le thiosulfate de sodium
a. Demi-équations électroniques :
I2 (aq) + 2e– = 2I– (aq)
S4O6
2–(aq) + 2e– = 2S2O3 2–(aq).
b. Équation de la réaction :
I2 (aq) + 2S2O3
2–(aq) →2I– (aq) + S4O6 2–(aq).
6. Action de l’eau de Javel sur les ions iodure
a. Demi-équation électronique mettant en jeu le
couple I2/I– :
I2 + 2e– = 2I–.
b. Équation de réaction de la transformation :
2I– + ClO– + H2O → Cl– + I2 + 2OH–.
c. L’agent actif de l’eau de Javel est l’ion hypochlorite
qui est un oxydant.
Applications technologiques
7. Établir l’équation d’une réaction
d’oxydoréduction
Équation de la réaction qui se produit en milieu acide
entre :
a. Le fer métallique et les ions fer III, Fe 3+ (aq) :
Fe3+ (aq) / Fe2+ (aq): Fe3+ (aq) + e– = Fe2+ (aq);
Fe2+ (aq) / Fe (s) : Fe2+ (aq) + 2e– = Fe (s)
2Fe3+ (aq) + Fe (s) → 3Fe2+ (aq).
b. Le diiode, I2 (aq), et le dioxyde de soufre, SO2 (aq) ;
I2 (aq) / I – (aq) : I2 (aq) + 2e– = 2I– (aq)
SO4
2– (aq) / SO2 (aq) :
SO4
2– (aq) + 4H+ + 2e– = SO2 (aq) + 2H2O
I2 (aq) + SO2 (aq) + 2H2O → 2I– (aq) + SO4
2– (aq) + 4H+.
c. Les ions nitrate, NO3– (aq), et le cuivre métal, Cu.
Cu2+ (aq) / Cu (s) : Cu2+ (aq) + 2e– = Cu(s).
NO3– (aq) / NO (g) :
NO3– (aq) + 4H+ + 3e– = NO (g) + 2H2O
3Cu(s) + 2NO3– (aq) + 8H+ → 3Cu2+ (aq)+ 2NO (g) + 4H2O.
8. Préparation de l’eau de Javel
Cl2 + 2e– = 2Cl–
Cl2 + 4OH– = 2ClO– + 2H2O + 2e–.
a. Couples redox : Cl2 / Cl– ; ClO– / Cl2
b. En ajoutant membre à membre les deux demi-
équations et en divisant par 2, on retrouve l’équation
chimique de la synthèse de l’eau de Javel.
c. Cette réaction chimique est la dismutation du
dichlore, car il est à la fois oxydant et réducteur.
9. Précautions d’emploi de l’eau de Javel
a. Demi-équations électroniques :
2ClO–(aq) + 2e– + 4H+(aq) = Cl2(g) + 2H2O(l)
2Cl–(aq) = Cl2(g) + 2e–
b. On obtient l’équation chimique
2ClO–(aq) + 4H+(aq) + 2Cl–(aq) → 2Cl2(g) + 2H2O(l)
soit
ClO–(aq) + 2H+(aq) + Cl–(aq) → Cl2(g) + H2O(l).
c. Il se dégage du dichlore.
d. Il s’est dégagé 48 × 0,25 = 12 L de dichlore.
10. Principe de l’éthylotest
Demi-équations électroniques :
Cr2O72– + 14H+ + 6e– = 2Cr 3+ + 7H2O (× 2)
CH3CH2OH + H2O = CH3COOH + 4H+ + 4e– (× 3)
On obtient l’équation chimique
2Cr2O72– + 28H+ + 3CH3CH2OH + 3H2O
→ 4Cr 3+ + 14H2O + 3CH3COOH + 12H+
2Cr2O72– + 16H+ + 3CH3CH2OH
→ 4Cr 3+ + 11H2O + 3CH3COOH

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DOSAGE!:!
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CHAPITRE 15 - Qu’est-ce qu’une réaction d’oxydoréduction ? • 71
11. Un polluant, l’acide oxalique
Demi-équations électroniques :
Cr2O72– + 14H+ + 6e– = 2Cr 3+ + 7H2O
H2C2O4 = 2CO2 + 2H+ + 2e– ( × 3)
On obtient l’équation chimique :
Cr2O72 – + 14H+ + 3H2C2O4
→ 2Cr3+ + 7H2O + 6CO2 + 6H+
Cr2O72 – + 8H+ + 3H2C2O4 →2Cr3+ + 7H2O + 6CO2.
Demi-équations électroniques :
Cr2O72 – + 14H+ + 6e– = 2Cr3+ + 7H2O
Fe2+ = Fe3+ + e– ( × 6)
On obtient l’équation chimique
Cr2O72– + 14H+ + 6Fe2+ → 2Cr 3+ + 7H2O + 6Fe3+
12. Oxydation de l’alcool dans l’organisme
a. La demi-équation électronique du couple faisant
intervenir l’éthanol est :
CH3–CH2–OH = CH3–CHO + 2H+ + 2e–.
b. La demi-équation électronique du couple faisant
intervenir l’enzyme s’écrit :
NAD+ + H+ + 2e– = NADH.
c. L’équation de réaction de la transformation
chimique de l’éthanol en éthanal dans l’organisme
s’écrit :
CH3–CH2–OH + NAD+ → CH3–CHO + NADH + H+.
d. L’équation de réaction de la transformation
chimique du méthanol en méthanal dans l’orga-
nisme :
NAD+ + H+ + 2e– = NADH
CH3–OH = HCHO + 2H+ + 2e–
CH3–OH + NAD+ → HCHO + NADH + H+.
13. Les dangers de l’alcool
a. Demi-équations d’oxydoréduction :
Cr2O72– + 14H+ + 6e– = 2Cr3+ + 7H2O (× 2)
CH3–CH2–OH + H2O = CH3–COOH + 4H+ + 4e– (× 3)
b. Équation de la réaction chimique entre l’éthanol
et les ions dichromate :
2Cr2O72– + 28H+ + 3CH3–CH2OH + 3H2O
→ 4Cr3+ + 14H2O + 3CH3COOH + 12H+
2Cr2O72– + 16H+ + 3CH3–CH2OH
→ 4Cr3+ + 11H2O + 3CH3COOH.
c. Le troisième réactif nécessaire est de l’acide sulfu-
rique.
d. Dans l’air expiré, la valeur maximale de la masse
d’alcool est :
0,5 ⁄ 2000 = 2,5 × 10– 4 g.L– 1.
e. Pour 3 moles d’alcool, il faut 2 moles de dichro-
mate de potassium.
Quantité d’alcool dans 1 L d’air expiré :
2,5 × 10 – 4 ⁄ (24 + 16 + 6) = 5,43 × 10– 6 mol.
Quantité de dichromate de potassium nécessaire :
2 × 5,43 × 10– 6 ⁄ 3 = 3,62 × 10– 6 mol.
f. La formule du dichromate de potassium solide est
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
vitamine C et le diiode :
C6H8O6 (aq) + I2 (aq) → C6H6O6 (aq) + 2I– (aq) + 2H+aq (aq).
5. a. Quantité de matière de diiode ajoutée :
0,25 × 11 × 10– 3 = 2,75 × 10– 3 mol.
b. Quantité de matière d’acide ascorbique ayant
réagi : 2,75 × 10– 3 mol.
c. M(C6H8O6) = 176 g.mol– 1.
Masse d’acide ascorbique :
2,75 × 10– 3 × 176 = 0,48 g ≈ 0,5 g.
15. Obtention de l’indigo à partir du pastel
a. Une réaction d’oxydo-réduction est une réaction
chimique au cours de laquelle se produit un transfert
d’électrons entre une espèce chimique, appelée oxy-
dant, qui capte les électrons et celle qui les cède,
appelée réducteur.
b. Un oxydant est une espèce chimique qui capte des
électrons.
c. Demi-équation électronique pour le couple
O2/H2O : O2 + 4H+ + 4e– = 2H2O.
d. La demi-équation électronique du couple
indoxyle-indigo est :
+ 4H++ 4e–
O
NN
HO
H
2=
OH
N
H
soit : 2C8H7ON = C16H10O2N2 + 4H+ + 4e–.
e. L’oxydant du couple indoxyle-indigo est l’indigo.
16. Le Tardyferon
a. Demi-équations électroniques :
Fe3+ + e– = Fe2+ ; Ce4+ + e– = Ce3+.
b. Équation de la réaction d’oxydoréduction entre le
sulfate de fer II et le sulfate de cérium IV :
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.
72 • CHAPITRE 15 - Qu’est-ce qu’une réaction d’oxydoréduction ?
d. Quantité de matière en ion fer II, contenue dans
un comprimé :
n( Fe2+) = n( Ce4+) = 1,43 × 10– 3 mol.
e. Masse d’élément fer présente dans un comprimé
de Tardyferon :
m = 1,43 × 10– 3 × 55,8 = 79,8 × 10– 3 g = 79,8 mg.
17. La Bétadine
1. Les deux demi-équations électroniques sont :
Oxydation: I2 (aq) + 2e– = 2I– (aq)
Réduction: 2S2O3
2– (aq) = S4O6 2–(aq) + 2e–
2. L’oxydant est le diiode et le réducteur est l’ion
thiosulfate. L’équation de la réaction chimique qui se
produit entre le diiode et les ions thiosulfate s’écrit :
I2 (aq) + 2S2O3
2 – (aq) → 2I– (aq) + S4O6 2 – (aq).
3. a. Calcul de la quantité de matière d’ions thiosul-
fate ayant réagi:
n(S2O3
2–) = C’ . V’,
n(S2O3
2–) = 1,0 × 10– 1 × 8,2 × 10– 3 = 8,2 × 10– 4 mol.
b. Calcul de la quantité de matière de diiode qui a
réagi avec le thiosulfate de sodium :
n(I2) = ½ . n(S2O3
2–), n(I2) = 4,1 × 10– 4 mol.
c. Calcul de la concentration molaire en diiode de la
Bétadine:
C = n(I2) ⁄V = 4,1 × 10– 4 ⁄ (10 × 10– 3)
C = 4,1 × 10– 2 mol.L– 1.
d. Masse de polyvidone iodée :
4,1 × 10– 2 × 100 × 10– 3 × 2362,8 = 9,69 g.
18. Dosage du dioxyde de soufre SO2 dans un
vin mousseux
1. Demi-équations électroniques :
SO2 (aq)+ 2H2O = SO4
2– (aq)+ 4H+ + 2e– : oxydation de SO2.
I2 (aq) + 2e– = 2I– (aq) : réduction du diiode
2. Équation de la réaction chimique qui se produit
entre le diiode et le dioxyde de soufre :
I2 (aq) + SO2 (aq) + 2H2O(l) → 2I– (aq) + SO4
2– (aq) + 4H+.
3. a. Quantité de matière de diode :
n(l2) = 17,0 × 10– 3 × 2,00 × 10– 3 = 3,40 × 10– 5 mol.
Quantité de matière de dioxyde de soufre :
n(SO2) = 3,40 × 10– 5 mol dans 20,0 mL.
b. Concentration molaire en SO2 de ce vin :
3,40 × 10– 5 ⁄ 20,0 × 10– 3 = 1,70 × 10– 3 mol.L– 1.
Concentration massique en SO2 du vin :
1,70 × 10– 3 × 64,1 = 0,109 g.L– 1
= 109 mg.L– 1 = 0,109 g.L– 1.
4. Ce vin respecte les normes car
0,109 g.L– 1 < 0,225 g.L– 1.
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.