TP : Les réactions d'oxydoréduction

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Thème 1 : CONSTITUTION ET TRANSFORMATIONS DE LA MATIÈRE TP 1ère spé Physique-Chimie

Les réactions d’oxydoréduction

Objectif : Mettre en œuvre des transformations modélisées par des réactions d’oxydoréduction et identifier leurs caractéristiques.

Compétences travaillées :

APP : Extraire et organiser l’information.

ANA-RAIS : Élaborer un protocole.

REA : Mettre en œuvre un protocole.

VAL : Analyser des résultats Notions : Réaction d’oxydoréduction

Oxydant, réducteur ; Couple oxydant / réducteur ; Demi-équation électronique ; Équation d’oxydoréduction

CONTEXTE

Un grand nombre de transformations chimiques telles que la formation de rouille peuvent être modélisées par des réactions d’oxydoréduction.

PROBLEMATIQUE Qu’est-ce qui les caractérise ? DOCUMENTS A DISPOSITION Document 1 : Réaction entre le zinc métallique

et les ions cuivre (II)

• Dans un tube à essais, verser environ 3 mL d’une solution de sulfate de cuivre (II).

• Ajouter, à cette solution, une pointe de spatule de poudre de zinc.

• Boucher avec un bouchon, agiter et laisser décanter.

Document 2 : Réaction entre le fer métallique et le diiode en solution

• Dans un tube à essais, verser environ 2 mL d’une solution de diiode.

• Ajouter, à cette solution, une pointe de spatule de limaille de fer.

• Boucher, agiter et laisser décanter.

Document 3 : Réaction entre le fer métallique et les ions H⁺ (expérience professeur)

• Dans un tube à essais, introduire une pointe de spatule de limaille de fer, puis environ 2 mL d’une solution d’acide chlorhydrique à 10 mol.L^-1.

• Boucher le tube en maintenant le bouchon quelques instants, puis déboucher en présentant une allumette enflammée à l’extrémité du tube.

Document 4 : Tests caractéristiques de différentes espèces chimiques

Espèce testée Réactif Résultat

Ion fer (II) Fe²⁺ Ion hydroxyde HO^– Précipité vert Ion fer (II) Fe³⁺ Ion hydroxyde HO^– Précipité rouille

Ion iodure I^– Ion Ag⁺ Précipité jaunâtre

Diiode Empois d’amidon Coloration bleu foncé

Ion zinc (II) Zn²⁺ Ion hydroxyde HO^– Précipité blanc

Document 5 : Couples d’oxydoréduction : Zn²⁺/Zn ; Cu²⁺/Cu ; Fe²⁺/Fe; H⁺/H2 ; I2/I^-; Fe³⁺/Fe²⁺

Document 6 : Matériel

• Tubes à essais munis de bouchons et portoir.

• Pipettes simples

• Limaille de fer Fe(s)

• Zinc en poudre Zn(s)

• Solution de sulfate de cuivre (II) (Cu²⁺(aq)+SO42–

(aq))

• Solution d’acide chlorhydrique (H⁺(aq)+Cl^–(aq)) à 10 mol.L^-1.

• Solution de diiode I2(aq)

• Solution d’iodure de potassium (K⁺(aq)+I^–(aq))

• Solution de chlorure de fer (III) (Fe³⁺(aq)+3Cl^–

(aq))

• Solution d’hydroxyde de sodium (Na⁺(aq)+HO^–(aq))

• Solution de nitrate d’argent (Ag⁺(aq)+NO3– (aq))

• Empois d’amidon

• Allumettes

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Thème 1 : CONSTITUTION ET TRANSFORMATIONS DE LA MATIÈRE TP 1ère spé Physique-Chimie TRAVAIL A RÉALISER Nom : _ _ _ _ _ _ _ _ _ ; Prénom :_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

 Réaction entre le zinc métallique et les ions cuivre (II) : 1. RÉA : Mettre en œuvre le protocole du Doc 1 et observer.

2. ANA / RÉA / VAL : Formuler des hypothèses sur les espèces formées, puis la confirmer, si possible, par des tests. En déduire la nature des réactifs et des produits.

3. VAL : En quelle espèce chimique se transforme le métal zinc ? Cette transformation, appelée oxydation, est modélisée par une demi-équation de la forme X = Y + n e^– où n est un entier et e^– désigne un électron. Écrire cette demi-équation.

4. VAL : En quelle espèce chimique se transforme l’ion cuivre (II) ? Écrire la demi-équation de cette transformation, appelée réduction.

5. VAL : Écrire l’équation de la réaction étudiée.

…...

 Réaction entre le fer métallique et le diiode I2 en solution : 6. RÉA : Mettre en œuvre le protocole du Doc 2 et observer.

8. VAL : Écrire les deux demi-équations, puis l’équation de la réaction. Quel réactif subit une oxydation ?

…...

 Réaction entre les ions fer (III) et les ions iodure I^- :

9. ANA : Proposer un protocole permettant de réaliser la réaction entre les ions fer (III) et les ions iodure, et de caractériser les produits formés.

10. RÉA : Mettre en œuvre ce protocole, après accord du professeur.

11. VAL : Écrire l’équation de cette réaction. Les ions fer (III) subissent-ils une oxydation ou une réduction ?

…...

 Réaction entre le fer métallique et les ions H⁺ :

12. RÉA : Le protocole du Doc 3 est réalisé par le professeur. Observer.

14. VAL : Écrire les deux demi-équations, puis l’équation de la réaction. Quel réactif subit une oxydation ?

…...

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Thème 1 : CONSTITUTION ET TRANSFORMATIONS DE LA MATIÈRE TP 1ère spé Physique-Chimie

fer

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Thème 1 : CONSTITUTION ET TRANSFORMATIONS DE LA MATIÈRE TP 1ère spé Physique-Chimie Pour ceux qui ont le temps :

Soufflez !

Document 1 :

(source : http:// www.ethylotest-alcootest.info/ )

Document 2 : Données nécessaires :

 L’alcool contenu dans les boissons alcoolisées (vins,

digestifs, apéritifs…) est l’éthanol, de formule brute : C2H6O.

 L’éthanol appartient au couple

 C2H4O2 /C2H6O.

 Dans l’éthylotest, l’embout par lequel il faut souffler contient des cristaux de dichromate de potassium (K2Cr2O7).

 Les ions Cr2O7 2- appartiennent au couple Cr2O7 2- /Cr³⁺

 Les ions dichromate Cr2O7 2- en solution sont orangés, alors que les ions Cr³⁺ (aq) en solution sont verts.

Questions :

1) A quoi est dû le changement de couleur observé lorsque le résultat de l’éthylotest est positif ?

2) Ecrire les 2 demi-équations redox associées aux couples Cr2O7 2- / Cr³⁺et C2H4O2 / C2H6O.

3) En déduire l’équation de la réaction qui se produit entre l’ion dichromate et l’éthanol lors d’un contrôle à l’éthylotest.

Souffler dans un éthylotest et observer la couleur prise par les cristaux qu’il contient. Conclure.