AE3 COUPLE OXYDANT RÉDUCTEUR ET REACTION D’OXYDOREDUCTION Notion

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CONSTITUTION ET TRANSFORMATION DE LA MATIERE Ch2 Réactions d’Oxydoréduction

AE3 COUPLE OXYDANT RÉDUCTEUR ET REACTION D’OXYDOREDUCTION

Notion : Transformation modélisée par une réaction d’oxydo-réduction : oxydant, réducteur, couple oxydant-réducteur, demi-équation électronique.

1 EXPERIENCE /

Dans 4 tubes à essai différents réaliser les mélanges suivants :

➢

Quelques mL d’une solution de sulfate de cuivre avec une spatule de limaille de fer.

➢

Quelques mL d’une solution de sulfate de fer avec une tournure de cuivre.

➢

Quelques mL de nitrate d’argent avec de la poudre de Zinc.

➢

Quelques mL de nitrate d’argent avec de la tournure de cuivre

Observer et décrire ce qu’il se passe. Faire un schéma légender de chacune des situations

Identifier chaque espèces présentes au début et en cours de réaction en vous aidant éventuellement d’un test d’identification des ions à l’aide d’une solution d’hydroxyde de sodium (Na

⁺

+HO

^-

)

Dans chaque cas écrire les couples oxydant / réducteur mis en jeu

Écrire les demi-équations intervenant entre une espèce et sont « conjugué » Écrire les équations bilans équilibrées se déroulant dans chaque tube.

Tube 1

➢ Quelques mL d’une solution de sulfate de cuivre avec une spatule de limaille de fer.

Espère en présence Sulfate de cuivre Cu²⁺(aq)+SO42-

(aq) Fer solide Observations

La solution bleue se décolore et devient verdâtre au bout d’un long moment Un dépôt rouge se forme au fond du tube.

Interprétation

Disparition d’ions Cu²⁺ responsables de la couleur bleue. Apparition d’ions Fe²⁺ de couleur verte qui peuvent être mis en évidence avec une solution d’hydroxyde de sodium

(Na

⁺

+HO

^-

)

. On observe un précipité vert

Le dépôt rouge est un dépôt de cuivre solide Cu(s) (attention ce n’est pas de la rouille)

Un couple oxydant-réducteur est formé des deux espèces susceptibles d’échanger des électrons entre elles.

• L’oxydant est l’espèce susceptible de capter un ou plusieurs électrons.

• Le réducteur est l’espèce susceptible de céder des électrons.

• L’oxydant est réduit, le réducteur est oxydé.

• Une réaction d’oxydation correspond à une perte d’électron, une réaction de réduction à un gain

d’électrons

• On peut écrire deux demi-équation sous la forme

Ox

1

+ n

1

e

^-

= Red

1

Red

2

=Ox

2

+n

2

e

^-

Les deux espèces oxydant et réducteurs sont dites « conjuguées » et forment un couple Oxydant/Réducteur

On écrit une équation bilan (en éliminant les électrons)

n

2

Ox

1

+ n

1

Red

2

= n

2

Red

1

+n

1

Ox

2

(2)

1

2

Schéma Dessiner un tube avec les réactifs et un tube avec les produits

Cu²⁺(aq)+SO42- (aq)

Fe

Couples Fe²⁺(aq)/Fe(s)

Cu ²⁺(aq)/ Cu(s)

Demi-équations

Fe

(s)

= Fe

²⁺(aq)

+ 2e

^-

Cu

²⁺^(aq)

+ 2e

^-

= Cu

^(s)

Equation bilan

Cu

²⁺^(aq)

+ Fe

^(s)→ Cu(s)

+ Fe

²⁺^(aq)

Ox1 Red2 Red 1 Ox2 Tube 2

➢

Quelques mL d’une solution de sulfate de fer avec une tournure de cuivre.

Il ne se passe rien

Dans le tube 2 il n’y a pas de réaction spontanée. Les réactions ne sont possibles que dans certaines conditions.

Tube 3

➢

Quelques mL de nitrate d’argent avec de la poudre de Zinc.

Espèce en présence Ag⁺(aq)+NO3-

(aq) et Zinc solide Zn(s)

Observations

Un dépôt grisâtre se forme au fond du tube.

Interprétation

La poudre de zinc diminue. Apparition d’ions Zn²⁺qui peuvent être mis en évidence avec une solution d’hydroxyde de sodium

(Na

⁺

+HO

^-

)

. On observe un précipité blanc

Le dépôt grisâtre est un dépôt d’argent solide Ag(s) Schéma

Ag⁺(aq)+NO3- (aq)

Zn(s)

Fe²⁺

dépôt Cu(s)

Décoloration de la solution bleue

Zn²⁺

dépôt Ag(s)

Précipité blanc si ajout de Na⁺+OH^-

(3)

2 Couples

Ag⁺/Ag Zn²⁺/Zn

Demi-équations

Zn

^(s)

= Zn

²⁺^(aq)

+ 2e

^-

Ag

⁺(aq)

+ e

^-

= Ag

(s)

Equation bilan

2Ag

⁺^(aq)

+ Zn

^(aq)→ 2 Ag(s)

+ Zn

²⁺^(aq)

Ox1 Red2 Red 1 Ox2 Tube 4

➢

Quelques mL de nitrate d’argent avec de la tournure de cuivre

Espèce en présence Cuivre solide Cu(s) et solution de nitrate d’argent Ag⁺(aq)+NO3- (aq)

Observations

Un dépôt grisâtre se forme autour de la tournure de cuivre.

Coloration de la solution en bleue

Interprétation

La tournure diminue de volume. Apparition d’ions Cu²⁺ de couleur bleue qui peuvent être mis en évidence avec une solution d’hydroxyde de sodium

(Na

⁺

+HO

^-

)

. On observe un précipité bleu.

Le dépôt grisâtre est un dépôt d’argent solide Ag(s) Schéma

Un dépôt grisâtre se forme au fond du tube.

Ag⁺(aq)+NO3- (aq)

Cu(s)

Couples Ag⁺(aq)/Ag(s)

Cu²⁺(aq)/Cu(s)

Demi-équations

Cu

(s)

= Cu

²⁺(aq)

+ 2e

^-

Ag

⁺^(aq)

+ e

^-

= Ag

^(s)

Equation bilan

2Ag

⁺(aq)

+ Cu

(aq) → 2 Ag(s)

+ Cu

²⁺(aq)

Ox1 Red2 Red 1 Ox2

Application

Doc B p35 . Justifier l’ordre d’installation des métaux dans une toiture.

On place les métaux dans l’ordre suivant Zinc, Fer, Cuivre car avec la pluie dans l’ordre inverse, les métaux seraient susceptibles de se transformer en ions, les ions Cu²⁺ réagissant avec le Fer solide, puis les ions Fe²⁺ avec le zinc solide.

Or nous avons vu que les ions Zinc Zn²⁺ n’attaquent pas le fer et les ions Fer Fe²⁺ n’attaquent pas le Cuivre solide.

Donc pas de risque dans l’ordre proposé Zinc, Fer, Cuivre lors du ruissellement de l’eau. Cu²⁺

dépôt Ag(s)

Coloration de la solution en bleu