Classification des couples REDOX M N+ /M et H + /H 2

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1 CHIMIE NOM : T. P. n Prénom : Classe : Classification des couples REDOX M N+ /M et H + /H 2 Matériel disponible : Quatre tubes à essais Quatre béchers ou pots en verre Un dispositif de filtration (entonnoir, papier filtre, support). Un agitateur en verre Du papier Joseph Une pince en bois Un dispositif de chauffage Une spatule Des solutions : d acide chlorhydrique à 0.1 mol / L d hydroxyde de sodium à 0,1 mol/l de sulfate de fer II à 0,1 mol / L de sulfate de cuivre à 0,1 mol / L De la tournure de cuivre Du fer en poudre Une pissette d eau distillée Une lame d argent et un verre à pied sur la paillasse professeur 1

2 Ce symbole signifie «Appeler le professeur» 1. Rappel 1.1 Forme oxydée, forme réduite d un métal, couple rédox : Ecrire la forme oxydée de l argent : Ecrire sa forme réduite : Quel est le couple rédox de l argent : 1.2 Demi-équation, équation d oxydo-réduction : Compléter la demi-équation suivante : Ag + + Ag Ecrire et équilibrer l équation bilan de la réaction d oxydo-réduction qui se produit lorsque l on plonge une lame de cuivre (Cu) dans une solution de nitrate d argent (Ag + ; NO 3 ). 2

3 2. Contre expériences de la séance précédente : 2.1. Expérience 1 Observer sur le bureau l expérience dont le schéma est reproduit ci-dessous : Qu observez-vous? 2.2. Expérience 2 Réaliser l expérience dont le schéma est reproduit ci-dessous : Qu observez-vous? 3

4 3. Classification électrochimique : 3.1 D après les résultats des réactions d oxydo-réduction précédentes, classer sur l axe ci-dessous les couples étudiés Mn / Mn + précédemment dans les expériences d oxydo-réductions que vous avez réalisées. Pouvoir oxydant réducteur 3.2. Réaction entre le fer métal et l acide chlorydrique. a) Mode opératoire (sous hotte) En présence du professeur, réaliser les expériences conformément aux schémas ci-dessous : acide chlorhydrique 1 2 Poudre de fer Qu observez-vous? : en 1 en 2 b) Interprétation : Quel est le gaz qui se dégage en 1? En 2 le précipité obtenu met en évidence la présence de quel ion? Quels sont les ions constituant l acide chlorhydrique? 4

5 Quelle espèce chimique, autre que l eau, contient l élément hydrogène en début d expérience? Sous quelle espèce chimique se transforme-t-il? Traduire cela par une demi-équation rédox : Quel est l état de l élément fer en début d expérience? Sous quelle forme se trouve le fer en fin d expérience? Traduire cela par une demi-équation rédox : Écrire l équation bilan de cette réaction d oxydo-réduction? Classer les couples oxydo-réducteur qui interviennent dans la réaction sur l axe ci-dessous oxydant réducteur 3.3. Réactions entre le cuivre et l acide chlorhydrique a) Mode opératoire ( sous hotte) En présence du professeur, réaliser l expérience conformément au schéma cidessous : Qu observez-vous? 5

6 b) Interprétation Quels couples oxydo-réducteurs sont susceptibles d intervenir dans l expérience? Grâce au résultat de cette expérience, classer ces deux couples? oxydant réducteur c) Classification récapitulative En vous servant des différentes classifications que vous avez établies précédemment, placer tous les couples rédox que vous avez utilisés sur le même axe. Pouvoir oxydant Pouvoir réducteur 3.4. Prévisions de l attaque d un métal M par les acides. Les acides dilués utilisés seront l acide chlorhydrique, ou l acide sulfurique ; donc l ion responsable de l attaque éventuelle du métal sera le cation H +. En vous servant de la classification électrochimique de l annexe 1, complétez le tableau ci-dessous en mettant le chiffre un (1) si le métal est attaqué ou le chiffre zéro (0) dans le cas contraire. Métal Ag Cu Fe Zn Attaque 6

7 CLASSIFICATION ELECTROCHIMIQUE DES COUPLES OXYDO-REDUCTEURS Au 3+ / Au Pt 2+ / Pt Hg 2+ / Hg Pd 2+ / Pd Ag + / Ag Cu 2+ / Cu H + / H 2 Pb 2+ / Pb Sn 2+ / Sn Pouvoir oxydant de l ion M n+ Ni 2+ / Ni Fe 2+ / Fe Cr 3+ / Cr Zn 2+ / Zn Pouvoir réducteur du métal M Al 3+ / Al Mg 2+ / Mg Na + / Na Ca 2+ / Ca K + / K Li + / Li Annexe 1 7

8 T. P. n CHIMIE Classification des couples REDOX M N+ /M et H + /H 2 Matériel disponible : Quatre tubes à essais Quatre béchers ou pots en verre Un dispositif de filtration (entonnoir, papier filtre, support). Un agitateur en verre Du papier Joseph Une pince en bois Un dispositif de chauffage Une spatule Des solutions : d acide chlorhydrique à 0.1 mol / L d hydroxyde de sodium à 0,1 mol/l de sulfate de fer II à 0,1 mol / L de sulfate de cuivre à 0,1 mol / L De la tournure de cuivre Du fer en poudre Une pissette d eau distillée Une lame d argent et un verre à pied sur la paillasse professeur

9 Classification des couples REDOX M N+ /M et H + /H 2 Auteur : Pierre Pariaud Classes Concernées : Sections de B.E.P. Pré-requis : Les élèves auront étudié précédemment les notions d oxydant, de réducteur, de couple rédox, d oxydoréduction Objectifs : Etre capable de : Prévoir le sens d une réaction entre deux couples Redox, et de le mettre en application. Etablir une classification des couples rédox M n+ / M et H + / H 2 à partir de résultats. Utiliser cette classification pour prévoir si un métal est attaquable par un acide à anion non oxydant. Conditions : En autonomie partielle (classe-labo) Matériel mis à disposition sur chaque table ; documents autorisés. Temps : 2 heures ; les élèves manipulent par binôme Performances : Concentration : Réaliser les expériences Exécuter le protocole expérimental proposé. Compléter, avec soin, le compte-rendu du T.P. [HCl] 0,1 mol/l pour les élèves Sécurité : Les élèves portent des lunettes de sécurité Remarques : Pour l ion hydronium, on acceptera les écritures H + et H 3 O +

10 1. Rappel 1.1 Forme oxydée, forme réduite d un métal, couple rédox : Ecrire la forme oxydée de l argent : Ag + Ecrire sa forme réduite : Ag Quel est le couple rédox de l argent : Ag + / Ag 1.2 Demi-équation, équation d oxydo-réduction : Compléter la demi-équation suivante : Ag + + e - Ag Ecrire et équilibrer l équation bilan de la réaction d oxydo-réduction qui se produit lorsque l on plonge une lame de cuivre (Cu) dans une solution de nitrate d argent (Ag + ; NO 3 ). Cu + 2 Ag + Cu Ag 2. Contre expériences de la séance précédente : 2.1. Expérience 1 Observer sur le bureau l expérience dont le schéma est reproduit ci-dessous : Qu observez-vous? rien

11 2.2. Expérience 2 Réaliser l expérience dont le schéma est reproduit ci-dessous : Qu observez-vous? rien 3. Classification électrochimique : 3.1 D après les résultats des réactions d oxydo-réduction précédentes, classer sur l axe ci-dessous les couples étudiés Mn + / Mn précédemment dans les expériences d oxydo-réductions que vous avez réalisées. Cu 2+ Ag + Pouvoir oxydant réducteur Cu Ag 3.2. Réaction entre le fer métal et l acide chlorydrique. a) Mode opératoire (sous hotte) En présence du professeur, réaliser les expériences conformément aux schémas ci-dessous : acide chlorhydrique 1 2 limaille de fer

12 Qu observez-vous? : en 1 Il y a une petite détonation en 2 un précipité vert sombre b) Interprétation : Quel est le gaz qui se dégage en 1? H 2 En 2 le précipité obtenu met en évidence la présence de quels ions? Fe 2+ Quels sont les ions constituant l acide chlorhydrique? H + et Cl - Quelle espèce chimique, autre que l eau, contient l élément hydrogène en début d expérience? H Cl Sous quelle espèce chimique se transforme-t-il? H 2 Traduire cela par une demi-équation rédox : 2H + + 2e - H 2 (gaz) Quel est l état de l élément fer en début d expérience? Fe métal Sous quelle forme se trouve-t-il en fin d expérience? Fe 2+ Traduire cela en demi-équation rédox : Fe Fe e - Quelle est l équation bilan de cette réaction d oxydo-réduction? 2 H + + Fe Fe 2+ + H 2 Classer les couples oxydo-réducteur qui interviennent dans la réaction sur l axe ci-dessous Fe 2+ H + oxydant réducteur Fe H 2

13 3.3. Réactions entre le cuivre et l acide chlorhydrique a) Mode opératoire ( sous hotte) Qu observez-vous? rien b) Interprétation Quels couples oxydo-réducteurs sont susceptibles d intervenir dans l expérience? H + / H 2 et Cu 2+ / Cu Grâce au résultat de cette expérience, classer ces deux couples? H + Cu 2+ oxydant réducteur H 2 Cu c) Classification récapitulative En vous servant des différentes classifications que vous avez établies précédemment, placer tous les couples rédox que vous avez utilisés sur le même axe. Pouvoir Fe 2+ H + Cu 2+ Ag + oxydant Pouvoir réducteur Fe H 2 Cu Ag 3.4. Prévisions de l attaque d un métal M par les acides.

14 Les acides dilués utilisés seront l acide chlorhydrique, ou l acide sulfurique ; donc l ion responsable de l attaque éventuelle du métal sera le cation H +. En vous servant de la classification électrochimique de l annexe 1, complétez le tableau ci-dessous en mettant le chiffre un (1) si le métal est attaqué ou le chiffre zéro (0) dans le cas contraire. Métal Ag Cu Fe Zn Attaque CLASSIFICATION ELECTROCHIMIQUE DES COUPLES OXYDO-REDUCTEURS Au 3+ / Au Pt 2+ / Pt Hg 2+ / Hg Pd 2+ / Pd Ag + / Ag Cu 2+ / Cu

15 Pouvoir oxydant de l ion M n+ Pouvoir réducteur du métal M Annexe 1

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