→ Zn2+

Thème : chimie générale
OXYDOREDUCTION
I) EXPERIENCE N°1 : COUPLE OXYDANT / REDUCTEUR :
expérience :
observations : récipient n°1 : rien
récipient n°2 : dépôt de cuivre sur la lame de zinc, la solution devient incolore
conclusion : dans le récipient n°2, il y a oxydoréduction. Les ions Cu
2+
se transforment en cuivre Cu métal et la lame de
zinc se transforme en ions Zn
2+
. La réaction inverse n’est pas possible.
Oxydation : Zn → Zn
2+
+ 2e− (un atome de zinc perd deux électrons)
Réduction : Cu
2+
+ 2e− → Cu (un ion cuivre récupère ces deux électrons et devient atome de cuivre)
Oxydoréduction : Zn + Cu
2+
→ Cu + Zn
2+
Zn est le réducteur et Cu
2+
est l’oxydant.
bilan :
Un OXYDANT est un corps qui peut capter des électrons : il est réduit.
Un REDUCTEUR est un corps qui perd des électrons : il est oxydé.
Une OXYDATION est une réaction chimique avec perte d’électrons : le réducteur perd des électrons.
Une REDUCTION est une réaction chimique avec gain d’électrons : l’oxydant gagne des électrons.
Une OXYDOREDUCTION est une réaction de transfert d’électrons entre deux couples oxydants/réducteurs : le réducteur du
couple n°1 perd des électrons qui sont récupérés par l’oxydant du couple n°2.
Dans une demi-équation rédox, on trouve l’oxydant et le réducteur d’un couple donné et les électrons du coté de l’oxydant.
Dans une équation d’oxydoréduction, l’oxydant d’un couple réagit avec le réducteur d’un autre couple. (les électrons
n’apparaissent pas dans l’équation d’oxydoréduction). C’est une équation à sens unique.
Cf doc : classification des couples oxydants / réducteurs.
Règle du GAMMA pour trouver dans quel sens à lieu la réaction d’oxydoréduction :
L’oxydant d’un couple donné oxyde les réducteurs de tous les couples situés au dessous de lui.
exemple :
Zn + Cu
2+
→ Cu + Zn
2+
Comment équilibrer les demi-équations redox :
1) On applique d’abord le principe de conservation des atomes. Si l’élément oxygène est en défaut d’un côté, on ajoute
des molécules d’eau H
2
O et de l’autre côté de l’équation on rajoute des ions H
+
.
2) Puis on applique le principe de la conservation des charges. Pour que le bilan des charges électriques soit le même
dans les deux membres, on ajoute le nombre d’électrons nécessaires. Attention : on ajoute les électrons toujours du
côté de l’oxydant.
Lame de
cuivre Cu
Sulfate de zinc
(Zn
2+
, SO
42−
)
Lame de zinc
Zn
Sulfate de cuivre
(Cu
2+
, SO
42−
)
Récipient n°1 Récipient n°2
Cu
Zn
Cu
2
+
Zn
2
+
Pouvoir oxydant croissant
Pouvoir réducteur croissant

II) EXPERIENCE N°2 : ATTAQUE DES METAUX PAR L’ACIDE CHLORHYDRIQUE : LE COUPLE H
3
O
+
/ H
2
expérience :
On verse de l’acide chlorhydrique sur différents métaux.
Observations et interprétations :
observations interprétations
Tube a)
rien
Le cuivre n’est pas oxydé par l’acide
chlorhydrique
Tube b)
Effervescence, détonation avec la flamme de l’allumette.
Précipité blanc lorsqu’on verse de la soude
dégagement de dihydrogène H
2
présence d’ions Zn
2+
le zinc est oxydé par l’acide chlorhydrique, il y a
oxydoréduction
Zn + 2H
3
O
+
→ Zn
2+
+ H
2
+ 2H
2
0
Tube c)
Effervescence, détonation avec la flamme de l’allumette.
Précipité vert foncé lorsqu’on verse de la soude
dégagement de dihydrogène H
2
présence d’ions Fe
2+
le fer est oxydé par l’acide chlorhydrique, il y a
oxydoréduction
Fe + 2H
3
O
+
→ Fe
2+
+ H
2
+ 2H
2
0
Tube d)
Effervescence, détonation avec la flamme de l’allumette.
Précipité blanc lorsqu’on verse de la soude
dégagement de dihydrogène H
2
présence d’ions Mg
2+
le magnésium est oxydé par l’acide
chlorhydrique, il y a oxydoréduction
Mg + 2H
3
O
+
→ Mg
2+
+ H
2
+ 2H
2
0
Place du couple H
3
O
+
/ H
2
dans la classification des couples oxydants / réducteurs : cf doc
L’acide chlorhydrique oxyde tous les métaux situé au dessous de son couple, c’est-à-dire, tous les métaux plus réducteur que
H
2
.
III) EXPERIENCE N°3 : FABRICATION DE PILES : Classification quantitative des couples oxydants/réducteurs.
expérience :
On fabrique une pile avec deux demi-piles. Une demi-pile est composée par une solution d’ions métalliques et un métal,
représentant un couple oxydant/réducteur.
Acide
chlorhydrique
H
3
0
+
, Cl
−
Acide
chlorhydrique
H
3
0
+
, Cl
−
Acide
chlorhydrique
H
3
0
+
, Cl
−
Acide
chlorhydrique
H
3
0
+
, Cl
−
Cuivre Cu
Zinc Zn
Fer Fe
Magnésium Mg
a)
b
)
c)
d
)
V
Fonction DC
Lame de
Zinc Zn Lame de cuivre Cu
Pont salin
(Papier imbibé de chlorure
de potassium)
Sulfate
de cuivre
Ions Cu
2+
Sulfate
de zinc
Ions Zn
2+

mesures et analyses :
piles Tension Pôle + Equation au pôle + Pôle − Equation au pôle −
Zn
2+
/Zn avec Cu
2+
/Cu 1,07V cuivre Cu
2+
+ 2e− → Cu
zinc Zn
→ Zn
2+
+ 2e−
Zn
2+
/Zn avec Fe
2+
/Fe 0,5V fer Fe
2+
+ 2e− → Fe
zinc Zn
→ Zn
2+
+ 2e−
Zn
2+
/Zn avec Mg
2+
/Mg 0,6V zinc Zn
2+
+ 2e− → Zn
magnésium Mg
→ Mg
2+
+ 2e−
Pour chacune des piles, écrire l’équation d’oxydoréduction lorsque la pile alimente un récepteur :
Zn + Cu
2+
→ Cu + Zn
2+
Zn + Fe
2+
→ Fe + Zn
2+
Mg + Zn
2+
→ Zn + Mg
2+
A chaque couple oxydant/réducteur on associe un potentiel d’oxydoréduction E° en volt (V), le couple H
3
O
+
/ H
2
ayant pour
potentiel E° = 0V (référence).
La tension aux bornes de la pile est la différence de potentiel suivante : U = E°
(pôle +)
− E°
(pôle −)
(en V)
Applications de l’oxydoréduction :
- Fabrication de piles (Leclanché, alcaline, bouton, lithium…)
- Alcootest (changement de couleur de la substance dans le tube à l’entrée du ballon si positivité)
- Recouvrement métallique en surface de métaux à protéger contre la corrosion
- Nettoyage, entretien de surfaces recouvertes d’impuretés
- Neutralisation de mauvaises odeurs par réaction d’oxydoréduction....etc
Pouvoir réducteur croissant
Pouvoir oxydant croissant
Au
3+
/ Au
Ag
+
/ Ag
Cu
2+
/ Cu
H
3
O
+
/ H
2
Fe
2+
/ Fe
Zn
2+
/ Zn
Al
3+
/ Al
1,42V
0,80V
0,76V
0V
−
0,13V
−
0,14V
−
0,44V
−
0,76V
−
1,66V
Pb
2+
/ Pb
Sn
2+
/ Sn