Classification qualitative des couples redox: ion métallique métal

Transcription

1 40 Classification qualitative des couples redox: ion métallique métal Classification qualitative des couples redox: ion métallique métal I. FORCE D UN COUPLE OXYDANT RÉDUCTEUR 1. Comparaison du Fer et du cuivre a. EXPÉRIENCE 1 Préparer dans un bécher une solution aqueuse de sulfate de cuivre CuSO 4. Plonger une lame de fer dans la solution, attendre quelques instants, observer Observations: La solution bleue du sulfate de cuivre se décolore alors qu on observe un dépôt métallique de cuivre sur la lame de fer. Conclusion: Un atome de fer a cédé 2 électrons à un ion Cu 2+. Le fer a été oxydé même l ion Cu 2+ a été réduit par le fer suivant l équation: Cu 2+ + Fe Fe 2+ + Cu b. EXPÉRIENCE 2 par l'ion Cu 2+, de Préparer dans un bécher une solution aqueuse de sulfate de fer FeSO 4. Plonger y la plaque de cuivre, attendre quelques instants, observer. Observation: il ne se produit aucune réaction quelque soit la durée de l'expérience Conclusion: Un atome de cuivre ne peut pas céder 2 électrons à un ion Fe 2+. Le cuivre ne peut pas être oxydé par les ions Cu 2+, de même les ions Cu 2+ ne peuvent pas réduire le cuivre métal. Wahab Diop /membres.lycos.fr/wphysiquechimie

2 Classification qualitative des couples redox: ion métallique métal 41 c. CONCLUSION DE CES 2 E EXPÉRIENCES Le fer est plus réducteur que le cuivre et que l ion Cu 2+ est plus oxydant de l ion Fe 2+. On résume cette situation sur l axe ci-dessous. : pouvoir oxydant croissant; : pouvoir réducteur croissant. 2. Comparaison du Fer er du Zinc a. EXPÉRIENCE 3 Préparer dans un bécher une solution aqueuse de sulfate de zinc ZnSO 4. Plonger y une lame de fer. Attendre quelques instants, observer. Cu 2+ Fe 2+ Cu Fe Observations: cune réaction ne se déroule. Conclusion: Le fer ne peut pas réduire l ion Zn 2+, de même l ion Zn 2+ ne peut pas oxyder le fer. b. EXPÉRIENCE 4 Plonger dans le bécher contenan une solution de sulfate de fer FeSO 4 une lame de zinc, et attendre quelques minutes, observer. Observation: La coloration vert pâle due à la présence d ion Fe 2+ devient incolore et on observe un dépôt métallique de Fer sur la lame de Zinc. Conclusion: Un atome de Zinc cède 2 électrons à l ion Fe 2+. Le Zinc a réduit l ion Fe 2+, de même l ion Fe 2+ a oxydé l atome Zn selon l équation bilan: Zn + Fe 2+ Zn 2+ + Fe Cu 2+ Fe 2+ Zn 2+ Cu Fe Zn Wahab Diop

3 42 Classification qualitative des couples redox: ion métallique métal c. CONCLUSION DE CES 2 EXPÉRIENCES Le zinc est plus réducteur que le fer et que l ion Fe 2+ est plus oxydant de l ionzn 2+. On résume cette situation sur l axe ci-contre. 3. Généralisation Par l approche précédente, on peut classer qualitativement les couples rédox. Des expériences précises ont permis la classification électrochimique de quelques couples rédox ion métallique/métal (figure 1). 4. Couple H 3O + / Les ions hydronium ou H 3 O + réagissent avec le fer pour donner les ions Fe 2+ et un dégagement de d hydrogène selon l équation: Fe Fe e e - Fe + 2 Fe 2+ + En barbotant du dihydrogène dans une solution de chlorure de palladium (jaune orangée), celle-ci se décolore et un solide noir apparaît en suspension: c est du palladium métal finement divisée. L équation de la réaction est: 2 + 2e - Pd e - Pd Pd 2+ + Pd + 2 Ces expériences montrent qu on peut passer de à et inversement selon la demi équation électronique: 2 + 2e - ou 2H 3 O + + 2e O associée au couple oxydant réducteur / ou H 3 O + /. Figure 1: tableau de classification des quelques couples rédox M n+ /M 5. Place du couple H 3O + / dans la classification L ion hydronium oxyde certains métaux comme Pb,, Fe, Zn, Al, Mg, etc. L ion H 3 O + est un oxydant plus fort que les ions métalliques: Pb 2+,, Fe 2+, Zn 2+, Al 3+, Mg 2+, etc. En revanche, d autres métaux comme Cu, Ag, Hg, Pd, Pt,, etc., ne sont pas oxydés par les ions H 3 O +. Le dihydrogène est un réducteur plus fort que les métaux: Cu, Ag, Hg, Pd, Pt,, etc. Le classement général des couples M n+ /M permet de situer le couple / au dessus de tous les couples dont le métal est oxydable par l ion hydronium. (tableau) Wahab Diop

4 Classification qualitative des couples redox: ion métallique métal 43 II. PRÉVISION DES RÉACTIONS 1. Règle du "gamma" Dans une réaction d oxydoréduction, l oxydant le plus fort réagit avec le réducteur le plus fort pour donner l oxydant le plus faible et le réducteur le plus faible. Si on peut former un γ en reliant les deux réactifs (Ox1 et Red2) aux deux produits (Ox2 er Red1) alors la réaction est possible. Ox1 Red1 Ox2 Red2 2. Application Soient les couples /, / et 3+ /. - Dire quelles sont, a priori, toutes les réactions d oxydoréduction possibles. - Équilibrer chacune de ces réactions. Une solution: - La position relative des couples dans la classification générale est: En associant les couples deux à deux, on peut prévoir trois réactions d oxydoréduction: (a) (b) (c) - Écriture des équations: Réaction (a) Réaction (b) ( e - ) 2 ( e - ) e - + 2e Wahab Diop

5 44 Classification qualitative des couples redox: ion métallique métal Réaction (c) ( e - ) 2 ( + 2e - ) Wahab Diop