Réaction d`oxydoréduction

Réaction d'oxydoréduction
Exercice 1
Les demi-équations d'oxydoréduction sont
Al3+(aq) + 3e-
= Al(s)
MnO4-(aq) + 8H+(aq) + 5e- = Mn2+(aq) + 4H2O
NO3-(aq) + 4H+(aq) + 3e-
= NO(g) + 2H2O
MnO4-(aq) +4H+(aq) + 3e-
= MnO2(s) + 2H2O
Exercice 2
Conventionnellement un couple rédox s'écrit: oxydant / réducteur (oxydant à gauche et réducteur à
droite). Il faut donc repérer l'oxydant et le réducteur du couple . Pour cela il faut savoir qu'un
oxydant est une espèce capable de capter un ou plusieurs électron(s). On écrit:
Oxydant + ne- = réducteur
les couples s'écrivent:
H+(aq) / H2(g)
Au3+(aq) / Au(s)
Fe3+(aq) / Fe2+(aq)
Exercice 3
Un oxydant est une espèce capable de capter un ou plusieurs électron(s).
Un réducteur est une espèce capable de donner un ou plusieurs électron(s).
•
Cu(s) est une espèce capable de donner deux électrons en devenant l'ion cuivre (II) selon la
demi-équation d'oxydoréduction:
Cu(s) = Cu2+(aq) + 2e-
•
2+
Fe (aq) est une espèce capable de donner un électron en devenant l'ion fer (III) selon la demiéquation d'oxydoréduction:
Fe2+(aq) = Fe3+(aq) + e-
•
2+
Fe2+(aq) est donc un oxydant.
3+
Fe (aq) est une espèce capable de capter un électron en devenant l'ion fer (II) selon la demiéquation d'oxydoréduction:
Fe3+(aq) + e- = Fe2+(aq)
•
Fe2+(aq) est donc un réducteur.
Fe (aq) est aussi une espèce capable de capter deux électrons en devenant un atome de fer
selon la demi-équation d'oxydoréduction:
Fe2+(aq) + 2e- = Fe
•
Cu(s) est donc un réducteur
Fe3+(aq) est donc un oxydant.
Fe(s) est une espèce capable de donner deux électrons en devenant l'ion fer (II) selon la demiéquation d'oxydoréduction:
Fe(s) = Fe2+(aq) + 2e•
Fe(s) est donc un réducteur.
2-
S4O6 (aq) est une espèce capable de capter deux électrons en devenant l'ion thiosulfate selon
la demi-équation d'oxydoréduction:
S4O62-(aq) + 2e- = 2S2O32-(aq)
S4O62-(aq) est donc un oxydant.
Exercice 4
1. L'élément dont le symbole est Hg est le mercure (appelé jadis Hydrargyre ou vif argent).
2. Les couples mis en jeu dans cette réaction sont:
S2O82-(aq) / SO42-(aq)
et
Hg2+(aq) / Hg22+(aq)
3. Les demi-équations d'oxydoréduction correspondantes sont:
S2O82-(aq) + 2e- = 2SO42-(aq)
2Hg2+(aq) + 2e- = Hg22+(aq)
4. L'équation chimique de la réaction étudiée est obtenue en faisant la somme membre à membre
des deux demi-équations redox après avoir inversé le sens de la seconde.
S2O82-(aq) + 2e-
=
Hg22+(aq)
=
S2O82-(aq) + Hg22+(aq)
2SO42-(aq)
2Hg2+(aq) + 2e2SO42-(aq) + 2Hg2+(aq)
2-
L'oxydant est l'espèce qui capte les électrons. Il s'agit donc de l'ion S2O8 (aq).
2+
Le réducteur est l'espèce qui donne les électrons. Il s'agit de l'ion Hg2 (aq).
Exercice 5
1. Les demi-équations d'oxydoréduction sont:
2ClO-(aq) + 4H+(aq) + 2e- = Cl2(g) + 2H2O
Cl2(g) + 2e-
= 2Cl-(aq)
2. En faisant la somme membre à membre de l'inverse de la première demi-équation et de la
deuxième et après avoir simplifier par 2 on a:
Cl2(g) + 2H2O
Cl2(g) + 2eCl2(g) + H2O
=
2ClO-(aq) + 4H+(aq) + 2e-
=
2Cl-(aq)
ClO-(aq) + Cl-(aq) + 2H+(aq)
3. La réaction acidobasique entre les ions oxonium et les ions hydroxyde s'écrit:
2H+(aq) + 2HO-(aq)
2H2O
4. En faisant la somme membre à membre des deux dernières équations et après simplification
+
par H et par H2O on a:
Cl2(g) + H2O
ClO-(aq) + Cl-(aq) + 2H+(aq)
=
2H+(aq) + 2HO-(aq)
2H2O
=
Cl2(g) + 2HO-(aq)
ClO-(aq) + Cl-(aq) + H2O
Exercice 6
1. Après simplification par H
+
(aq),
l'équation de la réaction s'écrit:
MnO4-(aq) + 8H+(aq) + 5e-
=
Mn2+(aq) + 4H2O
x2
H2O2
=
O2(g) + 2H+(aq) + 2e-
x5
2MnO4-(aq) + 5H2O2 + 6H+(aq)
2Mn2+(aq) + 8H2O + 5O2(aq)
2. On utilise la quantité de solution de permanganate de potassium juste nécessaire pour oxyder
toute l'eau oxygénée. Les deux réactifs sont limitants. Ils ont donc été mélangés dans les
proportions stoéchiométriques. On a donc:
n(MnO4(aq))
=
n(H2O2)
C0 V 0
=>
=>
=>
CV
=
2
C=
C=
5
5 C0 V 0
5x2,0.10-2x12.103
-2
-1
=> C = 3,0.10 mol.L
Exercice 7
+
+
1. La solution de chlorure d'hydrogène contient des ions oxonium H3O (aq) ou H (aq) et le gaz qui
donne lieu à une légère explosion en présence d'une flamme est le dihydrogène H2(g). Ces deux
+
espèces constituent le couple H (aq) / H2(g).
Le test d'identification des ions en solution fait apparaître un précipité vert d'hydroxyde de fer
2+
(II). Les ions en solution sont donc les ions fer (II), Fe (aq).
2+
Le fer et l'ion fer(II) constituent le couple Fe (aq) / Fe(s).
2. L'équation de la réaction, écrite sans faire apparaître les ions chlorure qui ne jouent aucun rôle
du point de vue de l'oxydoréduction ici, est:
2H+(aq) + 2e-
=
H2(g)
Fe(s)
=
Fe2+(aq) + 2e-
Fe(s) + 2H+(aq)
Fe2+(aq) + H2(aq)
3. Les quantités de matière initiales sont:
n(Fe(s))i
m
=
=>
n(H+(aq))i = C V
n(Fe(s))i
=> n(H
+
(aq))i
1,0
=
-3
= 2,0x20.10
=> n(Fe(s))i = 1,8.10-2 mol
=> n(H
+
(aq))i
-2
= 4,0.10 mol
2+
4. Le tableau d'avancement de la réaction, dans lequel on ne fait pas figurer les ions Fe
Equation de la réaction
+
2+
Fe(s) + 2H (aq)
Fe (aq) + H2(g)
+
-2
-2
n(H (aq))i=4,0.10
n(Fe(s))i=1,8.10
Etat initial (mol)
Etat à la date t
-2
+
-2
n(H (aq)=4,0.10 -2x
n(Fe(s))=1,8.10 -x
l'avancement est x
Etat final (mol)
-2
+
-2
n(Fe(s))f=1,8.10 -xmax n(H (aq)f=4,0.10 -2xmax
l'avancement est xmax
5. Les quantités de matière des réactifs sont telles que:
n(Fe(s))f
1,8.10-2-xmax
0
0
0
xmax
1,8.10
-2
xmax
2,0.10
-2
=>
=>
n(H+(aq)f
-2
4,0.10 -2xmax
0
-2
On retiendra donc la solution: xmax=1,8.10 mol.
Le volume de dihydrogène dégagé est alors:
V (H2(g)) = xmax Vm => V (H2(g)) = 1,8.10-2x24,0
=> V (H2(g)) = 0,43 L
(aq),
n(H2(g))i=0,0
n(H2(g))=x
n(H2(g))f=xmax
est: