Classification électrochimique des métaux

Manipulation
Classification électrochimique des
métaux
I.
Réaction entre le métal fer et une solution de sulfate de
cuivre II.
A.
Mode opératoire
Verser dans un bécher une solution de sulfate de cuivre II.
Y introduire une lame de fer préalablement décapée (ou de la limaille
de fer).
lame de fer
solution de sulfate de cuivre (SO, Cu2+)
(minimum 0,5 mol/L)
B.
Observations :
Après quelques instants :
La lame de fer se couvre d’un dépôt rouge de cuivre.
La couleur de la solution change, elle devient verte.
C.
Interprétation :
Quels sont les éléments présents au début de l’expérience ?
Les ions (SO42-), (Cu2+)
Le métal fer (Fe)
Quels sont les éléments présents à la fin de l’expérience ?
Le métal cuivre (Cu) (mis en évidence avec acide nitrique HNO3, vapeurs rousses)
La couleur verte provient des ions fer II Fe2+(mis en évidence par un précipité vert clair en présence d’une
solution de soude)
D.
Conclusion :
Le métal fer est devenu ion fer II Fe2+ et les ions cuivre Cu2+ sont devenus métal cuivre Cu.
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E.
Analyse
 L’ion cuivre Cu2+ s’est transformé en atome de cuivre en gagnant deux électrons.
Cela s’écrit :
Cu2+ + 2e-

Cu
On dit que l’ion cuivre a été réduit ou qu’il a subit une réduction.
Donc :
Réduction = Gain d’électrons
 L’ion fer II Fe2+ provient de l’atome de fer qui a perdu deux électrons.
Cela s’écrit :
Fe

Fe2+ + 2e-
On dit que l’atome de fer s’est oxydé ou qu’il a subit une oxydation
Donc :
Oxydation = Perte d’électrons

En faisant le bilan des réactions chimiques dans le bêcher, on peut écrire :
Réduction
Cu2+ + Fe

Cu + Fe2+
Oxydation
Cette réaction chimique s’appelle une oxydoréduction.
L’atome de fer (Fe) a cédé deux électrons à l’ion cuivre (Cu2+).
L’oxydoréduction est donc un transfert d’électrons.
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II.
Expériences : comparaison du fer, du zinc, et du cuivre.
A.
Fer et cuivre
Mode opératoire :
lame de fer
lame de cuivre
solution aqueuse de sulfate de cuivre
(minimum 0,5 mol/L)
solution aqueuse de sulfate de fer
A
B
Observations :
A
On observe un dépôt rouge de cuivre sur la lame de fer. Réaction spontanée
d’oxydoréduction.
B
Il ne se passe rien.
Conclusions :
Un atome de cuivre ne peut pas céder 2 électrons à un ion fer II Fe2+.
Seul le fer a agi comme réducteur.
On dit que le fer est plus réducteur que le cuivre.
B.
Fer et zinc
Mode opératoire :
lame de zinc
lame de fer
solution aqueuse de sulfate de zinc
solution aqueuse de sulfate de fer
C
D
Observations :
C
A priori il ne se passe rien.
D
Dépôt de fer.
Conclusions :
Un atome de fer ne peut pas céder 2 électrons à un ion zinc Zn2+.
Un atome de zinc cède 2 électrons à un ion fer II Fe2+.
Seul le zinc a agi comme réducteur. On dit que le zinc est plus réducteur que le fer.
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C.
Zinc et cuivre
Mode opératoire :
lame de zinc
lame de cuivre
solution aqueuse de sulfate de zinc
solution aqueuse de sulfate de cuivre
E
F
Observations :
E
Dépôt de cuivre.
F
A priori il ne se passe rien.
Conclusions :
Un atome de zinc cède 2 électrons à un ion cuivre Cu2+.
Un atome de cuivre ne peut pas céder 2 électrons à un ion zinc Zn2+.
Seul le zinc a agi comme réducteur. On dit que le zinc est plus réducteur que le cuivre.
III. Classification du cuivre, du fer, du zinc comme
réducteurs
D’après les expériences précédentes, proposer une classification des métaux :
Pouvoir oxydant croissant
Zinc
Fer
Cuivre
Pouvoir réducteur croissant
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