Oxydoréduction

ACTIVITES

A1 : Modéliser par une réaction d'oxydoréduction.

A partir du XVII^ème siècle, les chimistes se sont intéressés au phénomène de "végétation métallique", ces arborescences de métal spectaculaires observables dans la nature, comme l'arbre de Diane ou de Saturne.

Comment expliquer ce phénomène de "végétation métallique" ?

Doc1 : Fiches produits.

Doc 3 : expérience 2 et résultats.   De la tournure de cuivre a été introduite dans une solution de nitrate d'argent   $\left ( Ag^{+}_{(aq)} ; NO^{-}_{3(aq)} \right ) $ incolore à la concentration $c_3 \ = \ 0,1 \ mol.L^{ \ -1}$

$\bullet$ Avant toute manipulation, observer les fiches produits, adopter les mesures de sécurité nécessaires et faire valider par l'enseignant.

$\bullet$ Réaliser l'expérience 1, noter les résultats et faire le bilan des espèces présentes en fin de réaction.

$\bullet$Pour l'expérience 2, noter les résultats et faire le bilan des espèces présentes en fin de réaction.

$\bullet$ Ecrire l'équation bilan de l'expérience 1.

$\bullet$ Pour chaque réaction, identifier les particules (protons, neutrons électrons) gagnées ou perdues par les espèces chimiques au cours des transformations observées.

$\bullet$ Compléter les demi-équations d'oxydoréductions suivantes et indiquer comment retrouver l'équation bilan de l'expérience 1.

$Cu^{2+}_{(aq)} + .......... = Cu_{(s)} \ et \ Fe_{(s)}= Fe^{2+}_{(aq)} + ..........$

$\bullet$ Proposer l'équation bilan de l'expérience 2 et interpréter à l'aide des deux réactions d'oxydoréduction.

$\bullet$ Proposer une méthode pour établir l'équation d'une réaction d'oxydoréduction à partir des couples oxydant/réducteur.

A2 : Corrosion des navires.

Le dioxygène est un oxydant qui réagit avec le fer pour donner de la rouille. Ils sont d'autant plus rapides que le milieu est plus humide. Des réactions d'oxydoréduction permettent de modéliser certaines des transformations mises en jeu.

Comment schématiser l'écriture des équations de réaction associée à ces transformations ?

$\bullet$ Visionner la vidéo à l'adresse proposée, puis déterminer l'équation de la réaction de la transformation mettant en jeu un atome de fer à la surface du métal, en faisant intervenir l'ion formé et les électrons. Cette équation est appelée demi-équation électronique.

$\bullet$ De même, déterminer la demi-équation électronique associée à la transformation mettant en jeu le dioxygène O₂ dissous et formant de l'eau.

$\bullet$ Déterminer l'espèce non précisée dans les couples cités mais utilisée pour satisfaire la conservation de l'élément hydrogène dans les demi-équations électroniques.

$\bullet$ Déterminer la demi-équation électronique faisant intervenir les deux espèces $Fe(OH)_3$ et $Fe^{ \ 2+}$, en utilisant l'eau pour satisfaire à la conservation de l'élément oxygène.

$\bullet$ En vous aidant successivement des couples $Fe^{2+}_{(aq)} / Fe_{(s)}$, $O_{2} / H_2O $ et $Fe(OH)_3 / Fe^{2+} $, rédiger une fiche synthétique donnant une méthode générale permettant d'écrire la demi-équation électronique d'un couple oxydant/réducteur (Ox/Red).

EXERCICES n° 9,10 ; 11 ; 12 ; 14 ; 15 ; 16 ; 29

P 52 à 60

COURS

C1 : Oxydant et réducteur.

C2 : Réaction d'oxydoréduction.

$\begin{matrix}
0.& & MnO^-_{4(aq)}&\overrightarrow{\longleftarrow}& Mn^{2+}_{(aq)} \\
1.& & Mn\color{blue}{O^-_{4(aq)}}&\overrightarrow{\longleftarrow}&Mn^{2+}_{aq}& + & \color{blue}{4 \ H_2O}
\end{matrix}$
$\color{blue}{ \left ( 4 \ atomes \  d'oxygène \  à \  gauche \  donc \ : \  4 \  molécules \  d'eau \  à \  droite \right )}$

$\begin{matrix}
\color{#00ff00}{2.}& & MnO^-_{4(aq)}& + & \color{#00ff00}{8 \ H^+_{(aq)}} \overrightarrow{\longleftarrow}& Mn^{2+}_{aq} & \color{#00ff00}{4 \ H_2}O_{(l)}\\
\end{matrix}
$$\color{#00ff00}{ \left ( 8 \ atomes \  d'hydrogène \ à \  droite \  donc \ : \  8 \  ions \  H^+ \  à \  gauche \right )}$

$\begin{matrix}
\color{red}{3.}& & MnO^{\color{red}{-}}_{4(aq)}& + & \color{red}{8} H^{\color{red}{+}} & + & \color{red} {5 \ e^-} \overrightarrow{\longleftarrow}& Mn^{\color{red}{{2+}}}_{aq} & + &4 H_2O_{(l)}\\
\end{matrix}$
$\color{red}{ \left (on \ équilibre \ la \ charge \  avec \  les \ électrons \ : -1+8-5 = +2 \right )}$

Exemple : Oxydation de l'ion iodure $I^{-}_{(aq)}$  par l'ion permanganate $MnO^{-}_{4(aq)} $ 

Couples : $I_{2(aq)} / I^{-}_{(aq)} \ et \ MnO^{-}_{4(aq)} / Mn^{2+}_{(aq)} $

$
\begin{matrix}
& & & & I^-_{(aq))}&\overrightarrow{\longleftarrow}& I_{2(aq)} & + & \color{#00ff00}{2} \ e^- & & \color{red}{\times 5}\\
MnO^-_{4(aq)}& + & 8 \ H^{+}_{aq} & + & \color{red}{5} \ e^-&\overrightarrow{\longleftarrow}& Mn^{2+}_{(aq)} & + & 4 \ H_2O_{(l)}& & \color{#00ff00}{\times 2}
\end{matrix}$$
$$\overline{
  10 \ I^-_{(aq))} +  2 \ MnO^-_{4(aq)} \ +  16 \ H^+_{(aq)} \ \longrightarrow \ 5 \ I_{2(aq)} \ + \ 5 I_{2(aq)}  + \ 2\ Mn^{2+}_{(aq)} \ + \ 8 \ H_2O_{(l)}\\
}$

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