La classification qualitative des couples oxydants réducteurs

Documents pareils
Rappels sur les couples oxydantsréducteurs

SP. 3. Concentration molaire exercices. Savoir son cours. Concentrations : Classement. Concentration encore. Dilution :

THEME 2. LE SPORT CHAP 1. MESURER LA MATIERE: LA MOLE

EXERCICE II. SYNTHÈSE D UN ANESTHÉSIQUE : LA BENZOCAÏNE (9 points)

1 ère partie : tous CAP sauf hôtellerie et alimentation CHIMIE ETRE CAPABLE DE. PROGRAMME - Atomes : structure, étude de quelques exemples.

Fiche de révisions sur les acides et les bases

BAC BLANC SCIENCES PHYSIQUES. Durée : 3 heures 30

Physique Chimie. Réaliser les tests de reconnaissance des ions Cl -,

Application à l astrophysique ACTIVITE

Titre alcalimétrique et titre alcalimétrique complet

Décrets, arrêtés, circulaires

BTS BAT 1 Notions élémentaires de chimie 1

LABORATOIRES DE CHIMIE Techniques de dosage

Viandes, poissons et crustacés

SUIVI CINETIQUE PAR SPECTROPHOTOMETRIE (CORRECTION)

Exercices sur le thème II : Les savons

Commission juridique et technique

T4 Pourquoi éteindre les phares d une voiture quand le moteur est arrêté? Comment fabriquer une pile? un accumulateur?

Sujet. calculatrice: autorisée durée: 4 heures

TP : Suivi d'une réaction par spectrophotométrie

Mesures calorimétriques

REACTIONS D OXYDATION ET DE REDUCTION

Dr Berdj Haroutunian, 5, Chemin Gottret ch-1255 VEYRIER tél (0) berdj@haroutunian.ch

TS1 TS2 02/02/2010 Enseignement obligatoire. DST N 4 - Durée 3h30 - Calculatrice autorisée

10 en agronomie. Domaine. Les engrais minéraux. Livret d autoformation ~ corrigés. technologique et professionnel

Impacts de l'informatique : ressources, énergie, déchets ; que nous révèlent les analyses de cycle de vie?

ECO-PROFIL Production Stratifié HPL mince fabriqué par Polyrey

Physique : Thermodynamique

Une entreprise innovante

C2 - DOSAGE ACIDE FAIBLE - BASE FORTE

Le ph, c est c compliqué! Gilbert Bilodeau, agr., M.Sc.

Vitesse d une réaction chimique

Chapitre 7 Les solutions colorées

Séquence 4. Les liquides et la conduction électrique. 1 Qu est-ce qu une «solution aqueuse»? 2 Tous les liquides ne sont pas des solutions aqueuses.

Chapitre 02. La lumière des étoiles. Exercices :

FICHE 1 Fiche à destination des enseignants

K W = [H 3 O + ] [OH - ] = = K a K b à 25 C. [H 3 O + ] = [OH - ] = 10-7 M Solution neutre. [H 3 O + ] > [OH - ] Solution acide

Détermination des métaux : méthode par spectrométrie de masse à source ionisante au plasma d argon

TPG 12 - Spectrophotométrie

EXERCİCE N 1 : «Synthèse de l éthanamide» (7 pts)

Comment suivre l évolution d une transformation chimique? + S 2 O 8 = I SO 4

ACCREDITATION CERTIFICATE. N rév. 5. Satisfait aux exigences de la norme NF EN ISO/CEI : 2005 Fulfils the requirements of the standard

BREVET D ÉTUDES PROFESSIONNELLES AGRICOLES SUJET

TRAVAUX PRATIQUES D INTRODUCTION À L ÉTUDE DES RÉACTIONS ÉLECTROCHIMIQUES

SCIENCES PHYSIQUES. Durée : 3 heures. L usage d une calculatrice est interdit pour cette épreuve. CHIMIE

Site : mail : mennier@isnab.fr SUJET ES - session 2003 Page 1 68-(7(6VHVVLRQ

DÉTERMINATION DU POURCENTAGE EN ACIDE D UN VINAIGRE. Sommaire

Mesures in situ et sur site

CORRIGE. CHAP 04-ACT PB/DOC Electrolyse de l eau 1/12 1. ALIMENTATION ELECTRIQUE D'UNE NAVETTE SPATIALE

Suivi d une réaction lente par chromatographie

PHYSIQUE-CHIMIE. Partie I - Spectrophotomètre à réseau

Chapitre 5 : Noyaux, masse et énergie

LES GENERATEURS ELECTROCHIMIQUES Energie, Puissance et Technologie

(aq) sont colorées et donnent à la solution cette teinte violette, assimilable au magenta.»

EXERCICE 2 : SUIVI CINETIQUE D UNE TRANSFORMATION PAR SPECTROPHOTOMETRIE (6 points)

Synthèse et propriétés des savons.

Perrothon Sandrine UV Visible. Spectrophotométrie d'absorption moléculaire Étude et dosage de la vitamine B 6

Défi 1 Qu est-ce que l électricité statique?

A retenir : A Z m n. m noyau MASSE ET ÉNERGIE RÉACTIONS NUCLÉAIRES I) EQUIVALENCE MASSE-ÉNERGIE

U-31 CHIMIE-PHYSIQUE INDUSTRIELLES

Niveau 2 nde THEME : L UNIVERS. Programme : BO spécial n 4 du 29/04/10 L UNIVERS

Capteurs Passifs et Outils de Monitoring des Sédiments

pka D UN INDICATEUR COLORE

PHYSIQUE-CHIMIE DANS LA CUISINE Chapitre 3 : Chimie et lavage

P17- REACTIONS NUCLEAIRES

A chaque couleur dans l'air correspond une longueur d'onde.

DM n o 8 TS Physique 10 (satellites) + Chimie 12 (catalyse) Exercice 1 Lancement d un satellite météorologique

BACCALAURÉAT GÉNÉRAL PHYSIQUE-CHIMIE

TP 3 diffusion à travers une membrane

Mesures et incertitudes

Séquence 5 Réaction chimique par échange de protons et contrôle de la qualité par dosage

ACIDES BASES. Chap.5 SPIESS

(Ordonnance sur le Livre des aliments pour animaux, OLALA) Le Département fédéral de l économie (DFE) arrête:

GRILLE TARIFAIRE Service Exceptionnel. Expertise en Analyse.

Solutions pour le calibrage et l entretien Gamme complète d accessoires indispensables

Dosage des métaux lourds (As, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn et Hg) dans les sols par ICP-MS

TECHNIQUES: Principes de la chromatographie

Potentiel de valorisation d un déchet en filière métallurgique

Séquence 1. Physique Couleur, vision et image Chimie La réaction chimique. Sommaire

Principe de fonctionnement des batteries au lithium

AGREGATION DE BIOCHIMIE GENIE BIOLOGIQUE

TS 31 ATTAQUE DE FOURMIS!

Exemple de cahier de laboratoire : cas du sujet 2014

Séquence 6. Les piles électriques et l énergie chimique. Fabriquons et utilisons une pile de Volta

SECTEUR 4 - Métiers de la santé et de l hygiène

Chap 1: Toujours plus vite... Introduction: Comment déterminer la vitesse d une voiture?

TP 2: LES SPECTRES, MESSAGES DE LA LUMIERE

259 VOLUMETRIE ET TITRATION DOSAGE DU NaOH DANS LE DESTOP

Session 2011 PHYSIQUE-CHIMIE. Série S. Enseignement de Spécialité. Durée de l'épreuve: 3 heures 30 - Coefficient: 8

Demande chimique en oxygène

Épreuve collaborative

Compétence 3-1 S EXPRIMER A L ECRIT Fiche professeur

CONCOURS COMMUN 2010 PHYSIQUE

UNEP /UNESCO /UNCH / ECA

Les solutions. Chapitre 2 - Modèle. 1 Définitions sur les solutions. 2 Concentration massique d une solution. 3 Dilution d une solution

ANALYSE SPECTRALE. monochromateur

Utilisation des Pneus Usagés Non Réutilisables (PUNR) dans les ouvrages de stockage d'eaux pluviales : Impacts environnementaux

Activité 38 : Découvrir comment certains déchets issus de fonctionnement des organes sont éliminés de l organisme

FORMATION ASSURANCE QUALITE ET CONTROLES DES MEDICAMENTS QUALIFICATION DES EQUIPEMENTS EXEMPLE : SPECTROPHOTOMETRE UV/VISIBLE

4. Conditionnement et conservation de l échantillon

Transcription:

Niveau : 12 Durée 1 h Pré requis : La classification qualitative des couples s s - identification des ions positifs - connaissance de la réaction d oxydoréduction Objectifs : connaissances : - comparaison des forces des s et des forces des s classification qualitative des couples s-s matériels : Produits : Mots clés : Déroulement: des béchers, des tubes à essai, des pipettes. Solutions de CuSO 4, AgNO, des clous, du fil ou des plaques de cuivre,, couple, demi éaquation électronique, oxydation d un métal, réduction des ions métalliques, pouvoir, pouvoir Activités du professeur 1 Les couples / 1.1 réaction entre le fer et l ion Cu 2+ cf leçon l oxydoréduction, fiche précédente) Il faut retrouver quel est l et quel est le. Activités des élèves Les élèves retrouvent l équation de la réaction : Cu 2+ + Fe Cu + Fe 2+ 1.2 réaction entre le cuivre et la solution de nitrate d argent : envoyer un élève faire l expérience : l élève plonge la plaque de cuivre dans le nitrate d argent Solution de nitrate d argent cuivre Qu observez-vous sur la plaque de cuivre plongée dans la solution? un dépôt blanc et brillant de métal argent 2Ag + + Cu Ag + Cu 2+

Le professeur demande d écrire les demi équations électroniques qui concernent l élément cuivre dans chacune des réactions le professeur interprète: deux demi réactions qui peuvent se résumer en une seule : première réaction : Cu 2+ + 2e - Cu où Cu 2+ est l Cu Cu 2+ + 2e - où Cu est le Cu 2+ + 2e - Cu tantôt, c est Cu 2+ qui joue le rôle d, tantôt c est Cu qui joue le rôle de. Cu 2+ et Cu sont les deux termes d un couple / noté Cu 2+ /Cu 1.4 généralisation : Il est toujours possible de passer chimiquement de M à M n+ par oxydation du métal de à M par réduction de l ion métallique Mn n+ + ne - M / M est appelé couple Mn n+ 2 Classification qualitative des métaux pouvoir d un ion comparaison de Cu 2+ /Cu avec Fe 2+ /Fe Le professeur demande à un élève d aller faire l expérience : tournure de cuivre Fe 2+ + SO 4 2- y a-t-il une réaction entre la tournure de cuivre et la solution de sulfate de fer? Est ce que Fe 2+ peut oxyder Cu Non, on ne voit pas de dépôt gris de fer sur le cuivre rouge non Le professeur explique : On constate que Cu 2+ peut oxyder Fe mais Fe 2+ ne peut pas oxyder Cu On dit que Cu 2+ est un plus fort que l ion Fe 2+

Cu 2+ oxyde le fer, mais Fe 2+ ne peut pas oxyder le cuivre : on dit que le pouvoir de Cu 2+ est supérieur à celui de l ion Fe 2+ Le fer réduit Cu 2+ mais le cuivre ne peut pas réduire Fe 2+ : on dit que le pouvoir de Fe est supérieur à celui de Cu deuxième expérience : l argent dans la solution de Cu 2+ So 4 2- Cu 2+ SO 4 2- bague en argent Pour la deuxième expérience, est-ce que vous observez quelque chose? Alors, est-ce que Cu 2+ peut oxyder Ag Qu est-ce que vous pouvez conclure à partir de cette expérience des pouvoirs s de Ag + et Cu 2+? Or vous avez vu que Ag + est un plus fort que Cu 2+ Cu 2+ est un plus fort que Fe2+ Le professeur trace une droite non non Ag + a un pouvoir plus grand que Cu 2+ Cu 2+ est un plus fort que Ag pouvoir croissant Ag + Cu 2+ Fe 2+ Ag Cu Fe pouvoir croissant Remarque 1 Dans la réaction entre Cu 2+ et Fe, on voit que Cu 2+ oxyde Fe, mais que Fe 2+ ne peut pas oxyder Cu : Nous en avons déduit que Cu 2+ est un plus fort que Fe 2+ et inversement, que Cu est un plus faible que Fe On constate donc qu à l le plus fort, correspond le le plus faible Remarque 2 Une réaction d oxydo réductiofait toujours intervenir deux couples: Ox 1 /Red 1 et Ox 2 /Red 2 C est l le plus fort qui réagit avec le le plus fort pour donner l le plus faible et le le plus faibleselon le schéma suivant : pouvoir croissant Ox 1 Red 1 Ox 2 Red 2 pouvoir croissant

la place du couple H O + /H 2 Le professeur demande à un élève d aller réaliser l expérience : (H O +, Cl - ) limaille de fer zinc fil de cuivre pas de réaction Qu observez-vous? quelques minutes après, le professeur demande à l élève d allumer une allumette et de l approcher de l ouverture du tube tout en enlevant son pouce qu entendez-vous? Quel est ce gaz? Le professeur demande à l élève de prendre la solution restante et d y ajouter de la solution de soude : Qu est-ce que vous observez? Ecrivez les demi réactions électroniques et l équation bilan de la réaction Première expérience : l élève met de la limaille de fer dans le tube à essai et il y verse de la solution d acide chlorhydrique concentré (); il bouche le tube. On voit qu il se produit un dégagement gazeux qui devient de plus en plus important On entend une faible détonation. (les élèves peuvent répéter plusieurs fois cette expérience) c est de l hydrogène il se forme un précipité vert d hydroxyde de fer(ii) Fe(OH) 2 Fe Fe 2+ + 2e - 2H O + + 2e H 2 + 2H 2 O Fe +2H O + Fe 2+ + 2H 2 O +H 2

Comparez le pouvoir de H O + et Fe 2+ et Zn 2+ ainsi que le pouvoir de H 2, Fe et Zn Comparez le pouvoir de H O + et Cu 2+ H O + est un plus fort que Fe 2+ et Zn 2+ H 2 est un plus faible que Fe et Zn H O + est un plus faible que Cu 2+ H 2 est un plus fort que Cu Conclusion Certains métaux peuvent réagir avec la solution d acide chlorhydrique en dégageant de l hydrogène ; cette réaction est due à l ion H O + de la solution d acide et l ion Cl ne participe pas à la réaction : il est «l ion spectateur». Les expériences précédentes montrent que l ion H O + est un plus fort que les ions Fe 2+ et Zn 2+ mais plus faible que l ion Cu 2+. après ces expériences, on peut placer le couple :H O + / H 2 par rapport aux autres couples : OXYDANT FORCE CROISSANTE Au + Au Pt 2+ Pt Pd 2+ Pd Ag + Ag Hg 2+ Hg Cu 2+ Cu H O + H 2 Pb 2+ Pb Sn 2+ Sn Ni 2+ Ni Cd 2+ Cd Fe 2+ Fe Cr + Cr Zn 2+ Zn Mn 2+ Mn Zr 4+ Zr Ti 4+ Ti Al + Al Mg 2+ Mg Na + Na K + K RÉDUCTEUR FORCE CROISSANTE le professeur demande aux élèves de nettoyer et de ranger les élèves nettoient et rangent

EXERCICES 1 -a- Ecrire l équation bilan entre les ions Au+ et le plomb Pb. Cette réaction permet d obtenir de l or métal -b- Dans cette réaction, quel est l, quel est le? Quel est le corps qui s oxyde, quel est celui qui se réduit? -c- Complétez la phrase Cette réaction est une oxydation de. par Cette réaction est une réduction de. par.. 2 Equilibrer les équations bilans suivantes : -a- Hg 2+ + Cu Hg + Cu 2+ -b- Fe + Ag + Fe 2+ + Ag -c- Al + Ni 2+ Al + + Ni -d- Cd 2+ + Zn Cd + Zn 2+ -e- Ag + + Sn Ag + Sn 2+ -f- Hg +Au + Hg 2+ + Au -g- Co + + Co Co 2+ On trempe une lame de nickel dans une solution de sulfate de fer(ii). Il ne se produit aucune réaction. Qu en déduisez-vous? On donne le couple du nickel : Ni 2+ /Ni 4 On trempe une lame de plomb dans une solution de nitrate d argent. Il se produit une réaction d oxydo-réduction: 1 Ecrire les deux demi-réactions électronique et l équation bilan de la réaction 2 En déduire quel est l le plus fort et le le plus fort. 5 On prépare un demi litre d une solution dont la concentration en ions cuivre(ii) est [Cu 2+ ] = 1,00.10 - mol.l -1-1- quelle masse m 1 de sulfate de cuivre anhydre CuSO 4 faut-il peser? -2- Sachant que le métal fer est oxydé en ion fer(ii) par l ion cuivre(ii), quelle masse m 2 de fer peut disparaître au contact de cette solution? 6 On dissout m g de nitrate d argent AgNO pur et sec dans un litre d eau. On effectue un prélèvement de 50 ml de la solution obtenue dans laquelle on ajoute de la poudre de zinc en excès. Ecrire l équation bilan de la réaction qui s effectue. Sachant que la masse d argent libérée est de 0,2 g, calculez la valeur de m masses atomiques molaires en g mol-1 : N : 14 ; O : 16 ; Zn : 65,4 ; Ag : 108

1 -a Equation bilan : Au + + Pb Au + Pb 2+ (Au + + e - Au ) 2 ( Pb Pb 2+ + 2e - ) 2Au + + Pb 2Au + Pb 2+ 2 Equilibrons les réactions : -a- Hg 2+ + Cu Hg + Cu 2+ Hg 2+ + 2e - Hg Cu Cu 2+ + 2e - Hg 2+ + Cu Hg + Cu 2+ -b- Fe + Ag + Fe 2+ + Ag Fe Fe 2+ + 2e - ( Ag + + e - Ag ) 2 Fe + 2 Ag + Fe 2+ + 2Ag -c- Al + Ni 2+ Al + + Ni ( Al Al + + e - ) 2 (Ni 2+ + 2e - Ni ) 2Al + Ni 2+ 2Al + + Ni Réponses : -b Au+ est l Pb est le Pb s oxyde Au+ se réduit Cette réaction est une oxydation de Pb par Au+ Cette réaction est une réduction de Au+ par Pb -d- Cd 2+ + Zn Cd + Zn 2+ Cd 2+ + 2e - Cd Zn Zn 2+ + 2e - Cd 2+ + Zn Cd + Zn 2+ -e- Ag + + Sn Ag + Sn 2+ (Ag + + e - Ag ) 2 Sn Sn 2+ + 2e - 2Ag + + Sn 2Ag + Sn 2+ -f- Hg +Au + Hg 2+ + Au ( Hg Hg 2+ + 2e - ) (Au + + e - Au ) 2 Hg +2Au + Hg 2+ + 2Au -g- Co + + Co Co 2+ (Co + + e - Co 2+ ) 2 Co Co 2+ + 2e - 2Co + + Co Co 2+ Dans la solution de sulfate de fer(ii), on a Fe 2+ 2- et SO 4 Le couple correspondant est Fe 2+ /Fe Nous avons aussi du Nickel. Le couple est Ni 2+ /Ni Nous avons donc deux couples : Fe 2+ /Fe et Ni 2+ /Ni Si Fe 2+ ne peut pas oxyder Ni, ça veut dire que Fe 2+ est un plus faible que Ni 2+ ou que Fe est un plus fort que Ni 4 1- Dans la solution de nitrate d argent, il y a des ions et Quand il se produit une réaction d oxydoréduction, on a les demi réactions électroniques : Ag + + e - Ag ( 2) la réduction Pb Pb 2+ + 2e - l oxydation 2Ag + + Pb 2Ag+ Pb 2+ équation bilan -2 Ag + est l ; Pb est le on a deux couples d Ag + /Ag et Pb 2+ /Pb

5 1 solution de sulfate de cuivre : [Cu 2+ ] =1,00.10 - mol L -1 v = 0,500 L 2 équation de dissolution : CuSO4 SO H O 2 + 2 Cu + ( solide) aq aq La dispersion des ions est complète : 1 mole de CuSO 4 dissoute donne une mole de Cu 2+ en solution d où 2+ CCuSO = C = [ Cu ] 4 n mol 1 m g. 1 C = n1 = v M1 L mol.l -1 g.mol -1 n 1 : quantité de matière de CuSO 4 dissoute M 1 : masse molaire de CuSO 4 : M 1 = 64+2+4 16= 160 g.mol -1 d où m 1 = n 1.M 1 = cvm 1 = [Cu 2+ ].v.m 1 application numérique : m 1 = 1,00010-0,500 160 = 80.10 - g = 80 mg 2 Fe Fe 2+ + 2e - (oxydation) Cu 2+ + 2e - Cu (réduction) Fe + Cu 2+ Fe 2+ + Cu (oxydo réduction) 1mol 1mol n 2 n 1 la réaction se fait mole à mole, donc n 2 = n 1 où n 2 = quantité de matière de fer qui disparaît m 2 = n 2.M 2 m 2 = n 1.M 2 = [Cu 2+ ].v.m 2 g mol.l -1 L g.mol -1 application numérique : m 2 = 1,00.10-0,500 56 = 28 10 - g = 28 mg Remarque : il est intéressant de faire un raisonnement littéral et ensuite une équation aux unités pour vérifier l homogénéité de la relation et après seulement, l application numérique

6 1 ) Pour écrire l équation bilan de la réaction entre le zinc, Zn et la solution de nitrate d argent Ag+ + NO-, il faut écrire d abord les demi équations électroniques ( Ag + + e - Ag ) 2 Zn Zn 2+ + 2e - 2 Ag + + Zn 2Ag + Zn 2+ On a multiplié la première équation pour exprimer le transfert d électrons: il faut le même nombre d électrons captés et libérés. 2 ) La quantité de matière en argent libéré est égale à la quantité de matière en ions Ag +, n Ag+ qui réagit, car c est le zinc qui est en excès : m m Ag : masse d argent formé m Ag = 0,2 g Ag n + = n = M Ag Ag Ag : masse molaire de l argent ; M Ag = 108g.mol -1 M Ag n Ag = [Ag + ]. v g. m + 1 [ Ag ] = Ag M Ag v L mol.l -1 g.mol -1 application numérique : AgNO ( + 0,2 1 1 [ Ag ] = = 5,9.10 solide) 108 H2O 50.10 + Ag + NO aq mol.l on en déduit la masse m de nitrate d argent dissout dans un litre : l équation de dissolution du nitrate d argent est 1 mol 1 mol 1 mol 1 mole de nitrate d argent dissout donne 1 mole de Ag + en solution + [ Ag ] m = m AgNO = M M AgNO en g.l -1 AgNO m Ag en g m Ag 1 m AgNO = M M Ag en g.mol -1 AgNO M v v en L application numérique : Ag m 0,2 1 108 50.10 AgNO = ag 170 10,1g