2) En milieu acide

(1)

1

Exercice 2 de la série 2 Exercice.2.

1. Préciser les nombres d’oxydation de chacun des éléments dans :

PbO43-; P2O5; ClO4-; H2O2; LiH; SO42-; N2O5; MnO4-; Cr2O72-;Cl2O3;ClO3-; Mn2O72-

MnO2 ; SO2Cl2 ; SO32- ; AsO2-(aq) ;AgO(s) ; Ag2O(s) ; CrO4- ; SO2; S2O82-. et HNO2, Dans le cas de SO2Cl2 on donneNO(Cl) =-1

2. Ecrire les demi-équations des couples oxydant/réducteur suivants en milieu acide et milieu basique :

MnO4-(aq) / Mn²⁺(aq) ; MnO4-(aq)/ MnO2(s) ; MnO2(aq) / Mn²⁺(aq) ; NO3-(aq)/

NO(g) ; ClO^-/ Cl2(g) ; AgO(s) /Ag2O(s) ; FeO42- (aq) / FeO(OH)(s) Rappel :

Le nombre d’oxydation (N.O)

Le nombre d’oxydation (NO) d’un atome représente la charge élémentaire (la charge formelle) qui apparaît sur un constituant comme si l’entité est formée par des ions.

Détermination du nombre d’oxydation

Les règles permettant de déterminer le nombre d'oxydation NO d'un élément sont : 1- Le NO d’un élément simple est nul. Ex: NO (Cu)=0 ; NO (Fe)=0.

2- Le NO d’un ion monoatomique est égal à sa charge. Ex : NO (Fe²⁺) = 2; NO (Cl^-) = -1;

NO (Ce⁴⁺) = 4.

3- En général le NO de l’oxygène dans les composés oxygénés est égal à (-2). Ex : CO2 NO (O)= -2.

Exception :

* - Dans les peroxydes (H2O2 ; K2O2 ; Na2O2...) NO (O)= -1

** - Dans F2O le NO(O) = 2.

4- En général Le n.o de l’Hydrogène dans les composés hydrogénés est égal à 1 Exception :

* - Dans les hydrures (LiH; NaH; KH; ....) NO(H) = -1

5 La charge portée par un composé chimique est la somme des NO de tous les éléments qui le constituent. Ex : H2O NO(O) + 2NO(H) =0 ; CO32- NO(C) + 3NO(O) =-2.

Equilibrage d’une demi-réaction d’oxydoréduction

L’Equilibrage d’une réaction met en évidence la conservation de la matière et de la charge électrique. Pour équilibrer une demie-réaction ox-red on peut suivre les étapes suivantes :

a- Écrire la demi-équation sous la forme :

+

^-

é

⇌ é

é

b- S’il existe, équilibrer l’élément autre que H et O dont le NO varie.

c- Déterminer le nombre d’électrons échangés en calculant la variation de NO

d- Equilibrer les charges par addition des ions H⁺ à gauche si le milieu est acide ou OH^- à droite si le milieu est basique.

e- Equilibrer Les H et les O en ajoutant H2O à droite si le milieu est acide ou à gauche si le milieu est basique.

(2)

2

Correction 2

1)

- PbO43- :

Règle 5 NO(Pb)+4×NO(O)= -3

NO(Pb)+4× (-2)= -3

Règle 3 NO (O)= -2 NO(Pb)+ -8= -3

NO(Pb) = -3+8

NO(Pb) = 5

- P2O5 : Règles 5 et 3 2×NO(P)+5×NO(O)=0 2×NO(P)- 10 =0 2×NO(P) =10 NO(P) =10/2 NO(P) = 5

- ClO4- : Règles 5 et 3 NO(Cl)+4×NO(O)= -1 NO(Cl)-8= -1

NO(Cl) = 7

- H2O2 : Règles 5 et 4 2×NO(H)+2×NO(O)=0 2 +2×NO(O)=0

NO(O)=-1(conforme à l’exception 3*) - LiH : Règles 5 et 4* (NO(H)= -1) NO(Li)+NO(H)=0

NO(Li)-1=0 NO(Li)=1

- SO42- : Règles 5 et 3 NO(S)+4×NO(O)= -2 NO(S) -8 = -2

NO(S) = 6

- N2O5 : Règles 5 et 3 2×NO(N)+5×NO(O)=0 2×NO(N)-10=0

NO(N) = 5

-MnO4- : Règles 5 et 3 NO(Mn)+4×NO(O)= -1 NO(Mn)-8= -1

NO(Mn) = 7

-Cr2O72- : Règles 5 et 3 2×NO(Cr)+7×NO(O)= -2 2×NO(Cr)-14= -2

NO(Cr) = 6

(3)

3

-Cl2O3: Règles 5 et 3 2×NO(Cl)+3×NO(O)=0 2×NO(Cl) - 6=0

NO(Cl) =3

-ClO3- Règles 5 et 3 NO(N)+3×NO(O)=-1

NO(N) - 6 =-1 NO(N) = 5

-Mn2O72-: Règles 5 et 3 2xNO(Mn)+7xNO(O)= -2

2xNO(Mn)-14 = -2

NO(Mn) = 6

-MnO2: Règles 5 et 3 NO(Mn)+2xNO(O)=0

NO(Mn) - 4 =0

NO(Mn) = 4

-SO2Cl2: Règles 5 et 3 NO(S)+2×NO(O) +2×NO(Cl)= 0

NO(S)- 4- 2=0

NO(S) = 6

-SO32-: Règles 5 et 3 NO(S)+3×NO(O)= -2

NO(S)- 6= -2

NO(S) = 4

-AsO2-(aq): Règles 5 et 3 NO(As)+2×NO(O)= -1

NO(As) - 4 = -1

NO(As) = 3

-AgO(s): Règles 5 et 3 NO(Ag)+ NO(O)=0

NO(Ag) - 2=0

NO(Ag) =2

-Ag2O(s): Règles 5 et 3 2xNO(Ag)+ NO(O)=0 2x NO(Ag)- 2=0 NO(Ag) =1

-CrO^-: Règles 5 et 3 NO(Cr)+4×NO(O)= -1

NO(Cr)-8= -1 NO(Cr) = 7

-SO2: Règles 5 et 3 NO(S)+2×NO(O)= 0

NO(S) -4 = 0 NO(S) = 4

-S2O82-: Règles 5 et 3 2xNO(S)+8×NO(O)= -2 2xNO(S) -16 = -2

(4)

4

NO(S) = 7

-HNO2: Règles 5, 4 et 3 NO(H)+NO(N)+2xNO(O)=0

1+NO(N) - 4 =0 NO(N) = 3 Cas supplémentaires

-FeOOH : Règles 5, 4 et 3 NO(Fe) +2xNO(O) +NO(H)=0 NO(Fe) – 4+1 =0

NO(Fe) = 3

-FeO42- : Règles 5 et 3 NO(Fe) +4xNO(O) =-2 NO(Fe) - 8 =-2

NO(Fe) = 6

-NO3- : Règles 5 et 3 NO(N) +3xNO(O) =-1 NO(N) - 6 =-1

NO(N) = 5

2) En milieu acide

-MnO4-(aq) / Mn²⁺(aq)

- Etape a ₍ ₎

+

^-⇌ ₍ ₎

- Etape b Mn est bien équilibré

- Etape c pour le NO(Mn)=7 et pour NO(Mn)=2 la variation de NO est de 2-7 =-5. Il faut ajouter 5e^-à gauche. La demi-réaction devient

( )

+

^-⇌ ₍ ₎

- Etape d à gauche la charge est de (−1)

( )

+ (−5)

= −6

À droite la charge est de + La différence est de 2 – (-6) = 8 Donc il faut ajouter 8 H⁺ à gauche

( )

+

⁺

+

^-⇌ ₍ ₎

- Etape e Il faut 4 H20 à droite pour équilibrer les 8H+ de gauche

( )

+

⁺

+

^-⇌ ₍ ₎+

(5)

5 MnO4-(aq)/ MnO2(s)

Etape a ₍ ₎

+

^- ⇌ _{( )}

Etape b est vérifiée

Etape c Réactif (à gauche): NO(Mn) =7 Produit (à droite) NO(Mn) =4 la différence est de 4-7 =-3. Donc n =3

( )

+

^-⇌ _{( )}

Etape d Charge à gauche (-4) et à droite 0. Dont il faut ajouter 0-(-4)=4 H⁺ à gauche

( )

+ - + ⇌

_{( )}

Etape e Il faut 2 H20 à droite pour équilibrer les 4H+ de gauche

( )

+ - + ⇌

_{( )}

+

MnO2(aq) / Mn²⁺(aq)

Etape a ₍ ₎

+ - ⇌

₍⁺₎

Etape b est vérifiée (même nombre de Mn des deux côtés)

Etape c à gauche: NO(Mn) = 4 à droite NO(Mn) =2 la différence est de 2-4 = -2.

Donc n = 2

( )

+ - ⇌

₍⁺₎

Etape d La charge à gauche est (-2) et à droite 2. Dont il faut ajouter 2-(-2) = 4 H⁺ à gauche

( )

+ - + ⇌

₍⁺₎

( )

+ - + ⇌

₍⁺₎ + NO3-(aq)/ NO(g)

Etape a ₍ ₎

+ - ⇌

_{( )}

Etape b est vérifiée (même nombre de N des deux côtés)

Etape c à gauche: NO(N) = 5 à droite NO(N) =2 la différence est de 2-5 = -3. Donc n = 3

( )

+ - ⇌

_{( )}

( )

+ - + ⇌

_{( )}

(6)

6

( )

+ - + ⇌

_{( )}

+

ClO^-/ Cl2(g)

Etape a ₍ ₎

+ - ⇌

_{( )}

Etape b On doit équilibrer le nombre de Cl (un à gauche et deux à droite)

( )

+ - ⇌

_{( )}

Etape c à gauche: NO(Cl) = 1 à droite NO(Cl) =0 la différence est de 0-1 = -1.

Chaque Cl gagne 1e^-nous avons deux Cl donc 2e^- sont échangés.

( )

+ - ⇌

_{( )}

( )

+ - + ⇌

_{( )}

( )

+ - + ⇌

_{( )}

+

AgO(s) /Ag2O(s)

Etape a _{( )}

+ - ⇌

_{( )}

Etape b On doit équilibrer le nombre de Ag (un à gauche et deux à droite)

( )

+ - ⇌

_{( )}

Etape c à gauche: NO(Ag) = 2 à droite NO(Ag) =1 la différence est de 1-2 = -1.

Chaque Ag gagne 1e^-nous avons deux Ag donc 2e^- sont échangés

( )

+ - ⇌

_{( )}

( )

+ - + ⇌

_{( )}

( )

+ - + ⇌

_{( )}

+

FeO42- (aq) / FeO(OH)(s)

Etape a ₍ ₎

+ - ⇌

( )_{( )}

(7)

7 Etape b est vérifiée (même nombre de Fe des deux côtés)

Etape c à gauche: NO(Fe) = 6 à droite NO(Fe) =3 la différence est de 3-6 = -3.

Donc n = 3

( )

+ - ⇌ ( )

_{( )}

( )

+ - + ⇌ ( )

_{( )}

Etape e Il faut 2 H20 à droite pour équilibrer les 5H+ de gauche car à droit il y a un H

( )

+ - + ⇌ ( )

_{( )} +

En milieu basique Il y a deux méthodes

1^ere méthode -MnO4-(aq) / Mn²⁺(aq)

- Etape a ₍ ₎

+

^-⇌ ₍ ₎

- Etape b Mn est bien équilibré

- Etape c pour le NO(Mn)=7 et pour NO(Mn)=2 la variation de NO est de 2-7 =-5. Il faut ajouter 5e^-à gauche. La demi-réaction devient

( )

+

^-⇌ ₍ ₎

- Etape d à gauche la charge est de (−1)

( )

+ (−5)

= −6

À droite la charge est de + La différence est de 2 – (-6) = 8 Donc il faut ajouter 8 OH^- à droite

( )

+

^-⇌ ₍ ₎+ ⁻

- Etape e Il faut 4 H20 à gauche pour équilibrer les 8 OH^- de droite

( )

+ + - ⇌

₍ ₎

+

MnO4-(aq)/ MnO2(s)

Etape a ₍ ₎

+

^- ⇌ _{( )}

(8)

8 Etape b est vérifiée

Etape c Réactif (à gauche): NO(Mn) =7 Produit (à droite) NO(Mn) =4 la différence est de 4-7 =-3. Donc n =3

( )

+

^-⇌ _{( )}

Etape d Charge à gauche (-4) et à droite 0. Dont il faut ajouter 0-(-4)=4 OH^- à droite

( )

+ - ⇌

_{( )}

+

Etape e Il faut 2 H20 à gauche pour équilibrer les 4OH^- de droite

( )

- + + ⇌

_{( )}

+

MnO2(aq) / Mn²⁺(aq)

Etape a ₍ ₎

+ - ⇌

₍⁺₎

Etape b est vérifiée (même nombre de Mn des deux côtés)

Etape c à gauche: NO(Mn) = 4 à droite NO(Mn) =2 la différence est de 2-4 = -2.

Donc n = 2

( )

+ - ⇌

₍⁺₎

Etape d La charge à gauche est (-2) et à droite 2. Dont il faut ajouter 2-(-2) = 4 OH^- à droite

( )

+ - ⇌

₍⁺₎

+

Etape e Il faut 2 H20 à gauche pour équilibrer les 4OH- de droite

( )

+ + - ⇌

₍⁺₎ + NO3-(aq)/ NO(g)

Etape a ₍ ₎

+ - ⇌

_{( )}

Etape b est vérifiée (même nombre de N des deux côtés)

Etape c à gauche: NO(N) = 5 à droite NO(N) =2 la différence est de 2-5 = -3. Donc n = 3

( )

+ - ⇌

_{( )}

( )

+ - ⇌

_{( )}

+

Etape e Il faut 2 H20 à gauche pour équilibrer les 4H de droite

( )

+ + - ⇌

_{( )}

+

(9)

9 ClO^-/ Cl2(g)

Etape a ₍

)

+ - ⇌

_{( )}

Etape b On doit équilibrer le nombre de Cl (un à gauche et deux à droite)

( )

+ - ⇌

_{( )}

Etape c à gauche: NO(Cl) = 1 à droite NO(Cl) =0 la différence est de 0-1 = -1.

Chaque Cl gagne 1e^-nous avons deux Cl donc 2e^- sont échangés.

( )

+ - ⇌

_{( )}

( )

+ - ⇌

_{( )}

+

( )

+ + - ⇌

_{( )}

+

AgO(s) /Ag2O(s)

Etape a _{( )}

+ - ⇌

_{( )}

Etape b On doit équilibrer le nombre de Ag (un à gauche et deux à droite)

( )

+ - ⇌

_{( )}

Etape c à gauche: NO(Ag) = 2 à droite NO(Ag) =1 la différence est de 1-2 = -1.

Chaque Ag gagne 1e^-nous avons deux Ag donc 2e^- sont échangés

( )

+ - ⇌

_{( )}

( )

+ - ⇌

_{( )}

+

( )

+ + - ⇌

_{( )}

+

FeO42- (aq) / FeO(OH)(s)

Etape a ₍ ₎

+ - ⇌

( )_{( )}

Etape b est vérifiée (même nombre de Fe des deux côtés)

Etape c à gauche: NO(Fe) = 6 à droite NO(Fe) =3 la différence est de 3-6 = -3.

Donc n = 3

(10)

10

( )

+ - ⇌ ( )

_{( )}

( )

+ - ⇌ ( )

_{( )}

+

Etape e Il faut 3 H20 à gauche pour équilibrer les 6H+ de droite car à droit il y a un H

( ) +

+ - ⇌ ( )

_{( )}+

2^éme méthode

On équilibre la demi-équation en milieu acide ensuite on ajoute dans les deux membres un quantité de OH^- égale à celle de H⁺

Exemple

( )

+

⁺

+

^-⇌ ₍ ₎+

Dans cette demi-équation nous avons 8H⁺ on va ajouter 8OH^- aux deux membres de l’équation

( )

+ + + - ⇌

₍ ₎

+ +

A gauche nous avons

et

à droite à près simplification on obtient la demi-équation finale.

( )

+ + - ⇌

₍ ₎