TP Chimie n°8 :

1^ere S

TP Chimie n°8 :

Mise en évidence des réactions d'oxydoréduction

Corrigé

2008-2009

But du TP :

Ce TP avait pour objectif de réaliser les tests de reconnaissances de quelques cations métalliques afin de nous permettre de mettre en évidence les réactions d'oxydoréduction.

Au cours de ce TP, nous aborderons la notion de couple oxydant/réducteur et nous verrons comment écrire l'équation bilan d'une réaction d'oxydoréduction.

I)Test de reconnaissance des ions métalliques en solution aqueuse : 1-1) Réalisation des tests :

Schéma des expériences :

Observations :

Tube n° : 1 2 3 4 5

Cation en solution Ag⁺ Cu²⁺ Fe²⁺ Fe³⁺ Zn²⁺

Couleur en solution aqueuse incolore bleue Légèrement

verte orange incolore

Réactif du test HO^-(aq) HO^-(aq) HO^-(aq) HO^-(aq) HO^-(aq)

Observations du test ^Précipité

couleur terre Précipité bleu

Précipité vert foncé

Précipité

rouge-orangé Précipité blanc 1-2) Équations bilans des réactions chimiques :

Tube n° Équation bilan de la réaction 1 Ag⁺(aq) + HO^-(aq) AgOH(s) 2 Cu²⁺(aq) + 2 HO^-(aq) Cu(OH)2(s)

3 Fe²⁺(aq) + 2 HO^-(aq) Fe(OH)2(s)

4 Fe³⁺(aq) + 3 HO^-(aq) Fe(OH)3(s)

5 Zn²⁺(aq) + 2 HO^-(aq) Zn(OH)2(s)

II)Réaction entre le zinc métallique et le cation métallique cuivre (II) : 2-1) Expériences :

Schéma des expériences :

1/4 Quelques mL de

solution à tester Quelques gouttes (Na⁺;HO^-)_(aq)

Observations :

Lorsque l'on ajoute de la poudre de zinc à la solution de sulfate de cuivre, on constate une décoloration de la solution qui initialement bleue devient incolore.

Après filtration pour éliminer les restes solides, l'ajout de quelques gouttes d'hydroxyde de sodium provoque la formation d'un précipité blanc.

2-2) Exploitation des résultats :

2-2-1) Bilan des espèces présentes aux états initial et final :

2-2-2) Particule échangée :

Nous en déduisons donc qu'il y a eu une réaction entre les ions cuivre (II) et le zinc au cours de laquelle il y a eu un échange d'électrons.

Une réaction d'oxydoréduction est donc une réaction au cours de laquelle il y a un échange d'électrons entre deux espèces.

2-2-3) Demi-équations électroniques :

Au cours de la réaction l'ion cuivre capte deux électrons selon la demi-équation : Cu²⁺aq) + 2e^- = Cu(s)

L'atome de zinc quand a lui libère deux électrons selon la demi-équation : Zn = Zn²⁺(aq) + 2e^-

2-2-4) Équation bilan de la réaction :

On déduit l'équation bilan de la réaction des deux demi-équations d'oxydoréduction : Cu²⁺(aq) + 2e^- = Cu(s)

Zn = Zn²⁺(aq) + 2e^-

Cu²⁺(aq) + Zn(s) Cu(s) + Zn²⁺(aq)

2-3) Réaction inverse :

On tente de réaliser l'expérience inverse en introduisant des copeaux de cuivre dans une solution aqueuse de sulfate de zinc.

Schéma de l'expérience :

III) Réaction entre le cuivre métallique et le cation métallique argent (I) : 3-1) Expérience :

2/4 (Cu²⁺ ; SO₄^2-)_(aq)

Zn_(s) Quelques gouttes (Na⁺;HO^-)_(aq)

État initial :

Cu²⁺ , SO₄^2-et Zn

État final :

Cu, SO₄^2- et Zn²⁺

(Zn²⁺ ; SO₄^2-)_(aq)

Cu_(s)

Observations :

Il ne se produit aucune réaction.

On filtre pour éliminer la phase solide

Conclusion :

La réaction inverse n'est pas possible spontanément.

Schéma de l'expérience :

Observations :

Au bout de quelques instants on voit que le cuivre réagit. Il se recouvre petit a petit d'une couche grise foncée. La solution se colore peu à peu en bleu.

Après ajout de soude, on obtient un précipité bleu.

3-2) Exploitation :

3-2-1) Bilan des espèces présentes aux états initial et final :

3-2-2) Demi équations d'oxydoréduction :

L'ion argent gagne un électron pour se transformer en atome d'argent : Ag⁺(aq) + 1e^- = Ag(s)

L'atome de cuivre cède deux électrons pour se transformer en ion cuivre II : Cu = Cu²⁺(aq) + 2e^-

3-2-3 ) Équation bilan de la réaction d'oxydoréduction entre l'ion argent et le cuivre : (Ag⁺(aq) + 1e^- = Ag(s) )×2

Cu = Cu²⁺(aq) + 2e^-

2Ag⁺(aq) + Cu(s) 2Ag(s) + Cu²⁺(aq)

IV) Réaction entre le fer métallique et le cation cuivre II : 4-1) Expérience :

Schéma des expériences :

Observations :

La solution initialement bleue devient légèrement verte après l'ajout de la poudre de fer.

Après filtration pour éliminer le résidu solide, l'ajout d'hydroxyde de sodium provoque la formation d'un précipité vert foncé.

4-2) Exploitation :

4-2-1) Bilan des espèces présentes aux états initial et final :

3/4 Cu_(s) Quelques gouttes (Na⁺;HO^-)_(aq)

(Ag⁺ ; NO₃^-)_(aq)

État initial :

Ag⁺ , NO₃^- et Cu

État final :

Ag et NO₃^- et Cu²⁺

Fe_(s) Quelques gouttes (Na⁺;HO^-)_(aq)

On filtre pour éliminer la phase solide

(Cu²⁺ ; SO₄^2-)_(aq)

État initial :

Cu²⁺ , SO₄^2-et Fe

État final :

Cu , SO₄^2- et Fe²⁺

4-2-2) Demi équations d'oxydoréduction :

Au cours de la réaction l'ion cuivre capte deux électrons selon la demi-équation : Cu²⁺aq) + 2e^- = Cu(s)

Le fer cède lui deux électrons selon la demi équation : Fe(s) = Fe²⁺(aq) + 2e^- 4-2-3) Équation bilan de la réaction :

Cu²⁺aq) + 2e^- = Cu(s)

Fe(s) = Fe²⁺(aq) + 2e^-

Cu²⁺(aq) + Fe(s) Cu(s) + Fe²⁺(aq)

V) Conclusion :

Nous pouvons donc conclure en disant qu'une réaction d'oxydoréduction est une transformation chimique au cours de laquelle il y a un échange d'un ou plusieurs électrons entre deux espèces.

L'espèce qui cède des électrons est appelé réducteur, et ils s'oxyde au cours de la réaction, quand a l'espèce qui capte des électrons, on l'appelle l'oxydant et il est réduit au cours de la réaction.

Comme pour les couples acides-bases, un oxydant et son réducteur conjugué constitue un couple oxydant/réducteur noté (Ox/Red) et caractérisé par une demi-équation électronique :

Ox + ne^- = Red

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