Aurélie sept 2001

devoirs en première S

oxydo-réduction (ac. Lille)

écrire une demi équation d'oxydo-réduction

eau forte et gravure




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  1. Ecrire les demi-équations d'oxydo-réduction des 4 couples suivants.
    MnO4- / Mn2+ ; NO3- / NO ; SO42- / SO2 ; Cr2O72- / Cr3+.
  2. Ecrire l'équation chimique des réactions d'oxydo-réduction suivantes :
    - Oxydation d' une solution aqueuse de dioxyde de soufre par une solution de permanganate de potassium acidifiée ?
    - Oxydation du peroxyde d'hydrogène H2O2 par une solution de dichromate de potassium acidifiée ?

     


corrigé
l'ion permanganate, l'oxydant se réduit et gagne un ou des électron(s)

MnO4- + ? e- + ....en équilibre avec Mn2+ +....

bilan de matière sur l'élément oxygène : ajouter H20.

MnO4- + ? e- + ....en équilibre avec Mn2+ + 4 H2O

bilan de matière sur l'élément hydrogène : ajouter H+.

MnO4- + ? e- + 8H+ en équilibre avec Mn2+ + 4 H2O

bilan des charges électriques :

MnO4- + 5e- + 8H+ en équilibre avec Mn2+ + 4 H2O


l'ion nitrate, l'oxydant se réduit et gagne un ou des électron(s)

NO3- + ? e- + ....en équilibre avec NO +....

bilan de matière sur l'élément oxygène : ajouter H20.

NO3- + ? e- + ....en équilibre avec NO + 2 H2O

bilan de matière sur l'élément hydrogène : ajouter H+.

NO3- + ? e- + 4H+ en équilibre avec NO + 2 H2O

bilan des charges électriques :

NO3- + 3e- + 4H+ en équilibre avec NO + 2 H2O


l'ion sulfate, l'oxydant se réduit et gagne un ou des électron(s)

SO42-+ ? e- + ....en équilibre avec SO2 +....

bilan de matière sur l'élément oxygène : ajouter H20.

SO42-+ ? e- + ....en équilibre avec SO2 +2 H2O.

bilan de matière sur l'élément hydrogène : ajouter H+.

SO42- + ? e- + 4H+ en équilibre avec SO2 + 2 H2O

bilan des charges électriques :

SO42- + 2e- + 4H+ en équilibre avec SO2 + 2 H2O


l'ion dichromate, l'oxydant se réduit et gagne un ou des électron(s)

Cr2O72-+ ? e- + ....en équilibre avec 2Cr3+ +....

bilan de matière sur l'élément oxygène : ajouter H20.

Cr2O72- + ? e- + ....en équilibre avec 2Cr3+ +7 H2O.

bilan de matière sur l'élément hydrogène : ajouter H+.

Cr2O72- + ? e- + 14H+ en équilibre avec 2Cr3+ + 7 H2O

bilan des charges électriques :

Cr2O72- + 6e- + 14H+ en équilibre avec 2Cr3+ + 7 H2O


réduction de l'oxydant le plus fort

2 fois{ MnO4- + 5e- + 8H+ --> Mn2+ + 4 H2O}

oxydation du réducteur le plus fort

5 fois{ SO2 + 2 H2O -->SO42- + 2e- + 4H+}

les électrons n'apparaissent pas dans le bilan

2 MnO4- +16 H+ + 5 SO2 + 10 H2O--> 2 Mn2+ + 8 H2O + 5SO42- + 20 H+

2 MnO4- + 5 SO2 + 2 H2O--> 2 Mn2+ + 4 H+ + 5SO42-


réduction de l'oxydant le plus fort

Cr2O72- + 6e- + 14H+ --> 2Cr3+ + 7 H2O

oxydation du réducteur le plus fort

3 fois{ H2O2 -->O2+ 2e- + 2H+}

les électrons n'apparaissent pas dans le bilan

Cr2O72- + 3 H2O2 + 14H+ --> 2Cr3+ + 3O2+ 7 H2O+ 6H+

Cr2O72- + 3 H2O2 + 8H+ --> 2Cr3+ + 3O2+ 7 H2O




II eau forte et gravure

Données : Volume molaire = 24 L.mol-1 Masse molaire atomique du cuivre = 63,5 g.mol-1.

Une eau-forte est une gravure obtenue en dessinant sur la plaque de cuivre recouverte d'un vernis protecteur à l'aide d'une pointe qui met le cuivre à nu. On verse alors de l'acide nitrique (H+ + NO3-) qui agit comme un burin chimique attaquant le cuivre non protégé. Au cours d'une opération de gravage, le volume de monoxyde d'azote dégagé V = 240 cm3. A partir de l'équation chimique de la réaction modélisant la transformation, établir le tableau traduisant les états du système : intermédiaire, final.

NO3 - + 1,5 Cu + 4H+ --> NO + 1,5 Cu2+ + 2 H2O

  1. -Déterminer la quantité de matière de monoxyde d'azote formé ?
    -En déduire l'avancement maximal?
    -En déduire la masse de cuivre qui a réagi.
    - Cette transformation chimique est-elle une réaction acido- basique ou une réaction d'oxydo-réduction .Justifier briévement la réponse.

corrigé
quantité de matière de NO:

240 cm3 = 240 mL = 0,24 L

voume du gaz NO (L) / volume molaire (mol/L )= 0,24 / 24 = 0,01 mol.

le cuivre est en excès (pièce à graver) et l'acide est le réactif limitant


tableau d'avancement:


NO3-
+1,5 Cu
+ 4H+
-->NO
+1,5 Cu2+
+4H2O
départ , initial
nNO3- mmol
n Cu mmol
40 mmol
0
0

en cours, intermédiaire
nNO3- (- x)
n Cu -1,5x
40-4x
x
1,5x
4x
fin
nNO3- (- 10)
n Cu -15
0
10 mmol
15 mmol

l'avancement maximal est égal à 0,01 mol = 10 mmol


masse de cuivre ayant réagi :

il se forme 15 mmol d'ion Cu2+ à partir de 15 mmol de cuivre métal

masse (g) = Qté de matière (mol) fois masse molaire (g/mol)

0,015 * 63,5 = =0,952 g decuivre

réaction d'oxydo réduction : transfert d'électrons entre l'ion nitrate et le cuivre métal

1,5 fois{Cu --> Cu2+ +2e- }oxydation

NO3- + 3e- +4H+ --> NO +2H2O réduction





à suivre ...

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