1-Réaction entre les ions cuivre II (Cu 2+ ) et le fer métallique (Fe)

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1-Réaction entre les ions cuivre II (Cu

²⁺

) et le fer métallique (Fe)

1-1 Expérience

On ajoute dans un tube à essai contenant une solution de sulfate de cuivre du fer métallique en poudre.

Après agitation du tube, on filtre l’ensemble.

Observation :

Un dépôt rougeâtre apparait c’est du cuivre métallique et le filtrat prend une couleur vert pâle (ions fer II : ).

La réaction est exothermique.

1-2 Interprétation de l’expérience

ÉTAT INITIAL ÉTAT FINAL

1-3 Conclusion

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2- Oxydant et Réducteur et son couple

2-1 Définition d’un oxydant

Un oxydant est une espèce chimique capable de capter un ou plusieurs électrons.

2-2 Définition d’un réducteur

Un réducteur est une espèce chimique capable de céder un ou plusieurs électrons.

Remarque : les oxydants et les réducteurs peuvent être des atomes, des molécules ou des ions.

2-3 Couple oxydo/réducteur

De manière générale deux espèces chimiques forment un couple oxydant/réducteur si l’on peut passer de l’un à l’autre par un transfert d’électrons.

Ce transfert est représenté par la demi équation d’oxydo-réduction, que l’on écrit sous la forme suivante :

Le couple s’écrit :

Exemple :

3- Oxydation et réduction

Une oxydation est une perte d’électrons, une réduction est un gain d’électrons

Réduction

Oxydation

4- Réaction d’oxydoréduction

Une réaction d’oxydo-réduction est un transfert d’électons.

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5- Réaction d’oxydo-réduction entre deux couples

On réalise l’expérience suivante : Une lame de zinc métallique est plongée dans une solution aqueuse de sulfate de cuivre .

La lame de zinc se recouvre de cuivre métallique.

Les couples oxydo/réducteur mis en jeu : et Décrire l’état initial et final. Puis écrire les réactions mise en jeu.

Quel est le métal entre le cuivre et le zinc le plus réducteur ?

6- Echelle qualitative rédox

A partir des différentes réactions d’oxydo- réduction entre les différents métaux, on peut effectuer un classement qualitatif.

Autre exemple

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7- Application

Exemple n°1

Identifier les oxydants et les réducteurs à partir des demi-équations suivantes :

; ; Ecrire les couples oxydo/réducteur pour chacune des réactions.

Exemple n°2 :

On fait réagir le métal magnésium sur l’ion cuivre II . Il se dépose du cuivre métallique sur la lame de magnésium.

Les couples rédox mis en jeu sont : et . Écrire les demi-équations puis l’équation bilan de la réaction.

Quel est le métal entre le cuivre et le magnésium le plus réducteur ?

Exemple n°3

On fait réagir le métal cuivre sur l’ion argent I . Il se dépose de l’argent métallique sur la lame de cuivre.

Les couples rédox mis en jeu sont : et . Écrire les demi-équations puis l’équation bilan de la réaction.

Quel est le métal entre le cuivre et l’argent le plus réducteur ?

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8- Cas de couples plus complexes

COMMENT EQUILIBRER UNE REACTION D’OXYDO-REDUCTION COMPLEXE

Article 1 : Ecrire l’ébauche de la demi-réaction sans les coefficients stœchiométriques Article 2 : Equilibrer les atomes de l’élément commun à l’oxydant et au réducteur.

Article 3 : Equilibrer les atomes d’oxygène en ajoutant des molécules d’eau H2O.

Article 4 : Equilibrer les atomes d’hydrogène avec les ions H⁺.

Article 5 : Equilibrer les charges électriques en utilisant des électrons e^-.

Exemples : Ecrire les demi-équations pour ces couples rédox complexes.

Couple oxydo-réducteur Ecriture de la demi-équation

MnO

4-

/Mn

²⁺

PbO

2

/Pb

²⁺

CH

3

COOH/C

2

H

5

OH

Cr

2

O

72-

/Cr

³⁺

CO

2

/(COOH)

2

Cours

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1- Généralités

Les acides peuvent réagir sur les métaux et les oxyder pour donner les ions métalliques correspondants.

L’acide chlorhydrique et l’acide sulfurique agissent par l’ion sur certain métaux pour donner un dégagement de dihydrogène gazeux .

Exemple : On fait réagir de l’acide chlorhydrique sur du fer métallique.

Écriture des réactions d’oxydo-réduction misent en jeu.

Les métaux se situant au dessus du couple ne réagissent pas sur les acides. C’est le cas du métal cuivre , de l’argent , de l’or …

2- Application

On verse de l’acide chlorhydrique dans 3 tubes à essais, numérotés de 1 à 3 et contenant respectivement dans l’ordre : du plomb , du zinc et du magnésium . Tous les métaux sont sous forme de poudre.

① Justifier le faite qu’il se produit une réaction dans chaque tube.

② Donner la nature du gaz qui se dégage et préciser comment on peut l’identifier.

③ Expliquer pourquoi la réaction est de plus en plus vive quand on passe du tube n°1 au tube n°3.

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1- La pile de type Daniell

Une pile est le siège d’une réaction d’oxydo-réduction entre deux couples rédox. C’est un générateur électrochimique.

Elle convertit de l’énergie chimique en énergie électrique.

Une pile est composée de deux demi-piles reliées par un pont salin.

Chaque demi-pile est constituée du couple oxydo-réducteur.

Dans l’exemple proposé on a :

→ Une électrode de cuivre dans une solution de . → Une électrode de zinc dans une solution de

Si l’on branche un voltmètre aux bornes de la pile, une tension apparait.

Des électrons sont libérés à l’électrode associée au pôle négatif, cette électrode est le siège d’une oxydation.

Des électrons sont captés à l’électrode associée au pôle positif, cette électrode est le siège d’une réduction.

Le pôle négatif de la pile toujours le métal le plus réducteur

.

L’écriture des réactions aux bornes de la pile : (Couples : et )

COM

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2- Construction de l’échelle des potentiels redox

2-1 L’électrode Normale à Hydrogène (E.N.H.)

C’est une électrode particulière. Cette demi-pile est constituée d’une électrode de platine et d’hydrogène gazeux, plongé dans une solution acide à pH = 0.

Sa tension de référence est égal à .

2-2 Les potentiels standards (E°) des couples rédox

En associant cette demi-pile avec une autre demi-pile on a ainsi put attribuer un potentiel standard a chaque couple rédox, ce qui nous a permis de construire l’échelle des potentiels standard (E°) pour chaque couple.

(Cf : Table page 7 du poly)

Pour mesurer la différence de potentielle d’une pile, Faire une différence entre les deux potentiels normaux de chaque demi-pile.

Pour notre pile zinc/cuivre la différence de potentiel mesurée est de :

2-3 Application

On réalise la pile suivante :

En s’aidant de la classification des couples rédox, répondre aux questions suivantes :

1- Ecrire les demi-équations et l’équation rédox de cette pile.

2- Indiquer les bornes de la pile et le sens des électrons circulant à l’extérieur de la pile.

3- Mesurer la différence de potentielle de cette pile

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Tableau des potentielles rédox