TD réactions d’oxydoréduction - PCSI-PSI AUX ULIS

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TD 10 : Réactions d’oxydo-réduction

Nombre d’oxydation

Exercice 1 : En analysant la variation des nombres d’oxydation, déterminer si les couples suivants sont des couples acido-basiques ou rédox : ClO4-/Cl2O ; SO2Cl2/SO32- ; Mn2O7/MnO4

-Equilibrer des réactions rédox

Exercice 2 : Equilibrer les réactions suivantes en milieu acide a- ClO4- + I- = HIO + Cl-

b-NO3- + Al = NH3 + Al3+

c- Cr2O72- + I- = Cr3+ + I3-

d- Sn2+_{+ Hg}2+_{= Sn}4+_{+ Hg} 22+

Exercice 3 : Equilibrer les réactions suivantes en milieu basique a- BrO3- + I2 = BrO- + IO3

-b-NO3- + S2- = NO2- + S

Etude de piles

Exercice 4 :

On considère la pile suivante : Pt 2+_{, Hg}

22+ 4+, Sn2+

a- Déterminer la polarité de la pile et l’équation-bilan de fonctionnement. b- Calculer la constante K de cette réaction. Commenter.

c- Quand la pile ne débite plus, calculer la quantité d’électricité totale ayant traversé le circuit et les concentrations dans chaque compartiment.

Données : E1° (Hg2+_/Hg22+_{)=0,91V et E2° (Sn}4+_{/ Sn}2+_)=0,15V

Les concentrations initiales sont [Hg2+_{]0= [Sn}2+_{]0=1,0 mol.L}-1_{et [Hg2}2+_{]0= [Sn}4+_]0=1,0.10-2_mol.L-1

Chaque compartimenta un volume V=100 mL.

Exercice 5 :

On considère la pile suivante : +_{(c), NO}

3- 2+(c’), 2 NO3- avec c=0,18 mol.L-1 et

c’=0,30 mol.L-1_{. Le compartiment de gauche a un volume V=100 mL et celui de droite V’=250 mL. Le}

pont salin est constitué d’une solution gélifiée de nitrate d’ammonium. a- Déterminer la force électromotrice de cette pile.

b- Ecrire la réaction de fonctionnement qui se produit lorsqu’on ferme le circuit extérieur. Quelle est l’anode ? la cathode ? Schématiser le déplacement des porteurs de charge dans chaque partie de la pile lorsqu’elle débite du courant.

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c- Calculer la constante d’équilibre de la réaction de fonctionnement puis déterminer la lorsque la pile est totalement usée .

d-Quelle quantité d’électricité a-t-elle débitée ?

e- Lorsque la pile est totalement usée, que vaut Edroite ? En déduire la concentration en ions argent(I).

Données : E1° (Ag+_{/ Ag)=0,80V et E2° (Zn}2+_/Zn)=-0,76V

Exercice 6 :

On considère la pile suivante : 2+_{,2 Cl}- +_{, Cl}-_{, AgCl} (s)

a- Déterminer le pôle + et le pôle – de la pile.

b- Ecrire les équations des réactions aux électrodes en faisant intervenir les espèces effectivement présentes, puis l’équation de fonctionnement de la pile.

c- Calculer la fem de cette pile e.

d- Déterminer le produit de solubilité de AgCl.

Données : E1° (Zn2+_{/Zn)=-0,76V ; E2° (AgCl/ Ag)=0,22V ; E3° (Ag}+_{/ Ag)=0,80V}

Les concentrations initiales sont [Zn2+_{]0=c0=0,1 mol.L}-1_{et une concentration en ions chlorure} égale dans les 2 compartiments [Cl-_{]0=2 c0=0,2 mol.L}-1

Détermination de la composition d’un système à l’équilibre

Exercice 7 :

On prépare une solution contenant initialement c0=1 mol.L-1 de MnO4- et c0’=0,1 mol.L-1 de Br -, en

présence d’acide sulfurique. A l’équilibre, à 25°C, il ne reste que 1% de la quantité initiale de Br -_.

a- Ecrire l’équation-bilan de la réaction.

b- Calculer la valeur de la constante d’équilibre. c- Calculer le pH de cette solution à l’équilibre.

d- A-t-on intérêt à opérer à un pH plus grand pour rendre la réaction plus quantitative ?

Données : E1° (MnO4-_/Mn2+_{)=1,51 V ; E2° (Br2/ Br}-_)=1,08V

Titrages rédox

Exercice 8 :

On veut titrer en milieu très acide V0=100 mL de solution de sulfate de fer (II) de concentration c0=

5,00.10-2_mol.L-1_{par une solution de peroxodisulfate de potassium (K}

2(S2O8)) de même concentration.

Soit V, le volume versé.

a- Déterminer les nombres d’oxydation des atomes dans les espèces intervenant dans ce dosage. b- Ecrire la réaction de dosage.

c- Calculer la valeur de la constante d’équilibre et conclure.

d- Faire un schéma du montage. Combien d’électrodes sont nécessaires ? Quels sont leurs rôles ? e-Quel est le volume équivalent Veq ?