THÈME : AGIR/CONVERTIR L ÉNERGIE ÉCONOMISER LES RESSOURCES LES REACTIONS D OXYDOREDUCTION I Exemples de réaction d oxydoréduction 1. Réaction entre le métal fer Fe et les ions métallique cuivre Cu 2 + Expérience : Versez dans un tube à essais environ 4 ml d une solution de sulfate de cuivre, puis plongez dans la solution un petit morceau de paille de fer. Faites le schéma de l expérience et notez l aspect de la paille de fer et de la solution au bout de quelques minutes. Identification des produits formés au cours de la transformation chimique Rem : Les ions sulfate sont des ions spectateurs. o Quelle(s) espèce(s) chimique(s) vos observations permettent-elles d identifier? o Afin d identifier la seconde espèce chimique formée, ajoutez dans le tube quelques gouttes de soude. Concluez. Equation équilibrée de la réaction. Complétez le tableau suivant : L ion cuivre Cu 2+ : L atome de fer Fe : a gagné 1 proton a gagné 1 proton a perdu 2 électron a perdu 2 électron
3 neutron 3 neutron 2. Réaction entre le métal cuivre Cu et les ions métallique argent Ag + Expérience : Versez dans un tube à essais environ 4 ml d une solution de nitrate d argent, puis plongez dans la solution un petit morceau de tournure de cuivre. Faites le schéma de l expérience. notez l aspect du morceau de cuivre et de la solution au bout de quelques minutes. (agiter si nécessaire.) Identification des produits formés au cours de la transformation chimique Rem : Les ions nitrate sont des ions spectateurs. o Quelle(s) espèce(s) chimique(s) vos observations permettent-elles d identifier? o Par analogie avec l expérience précédente, quelle est selon vous la seconde espèce chimique formée? Comment pourrait-on mettre en évidence ce produit? Equation équilibrée de la réaction. Complétez le tableau suivant : L atome de cuivre Cu : L ion argent Ag + : a gagné 1 proton a gagné 1 proton a perdu 2 électron a perdu 2 électron 3 neutron 3 neutron
II Les réactions d oxydo-réduction. 1. Oxydants et réducteurs : définitions Sachant que les ions métalliques sont des oydants, et les métaux des réducteurs, complétez les phrases suivantes : Un oxydant est une espèce chimique Un réducteur est une espèce chimique Une réaction d oxydoréduction est une réaction au cours de laquelle 2. Couples Oxydant / Réducteur. a- Couple Cu 2+ / Cu Quelle équation peut-on écrire pour rendre compte de la transformation qu a subit Cu 2+ dans la première expérience? Quelle équation peut-on écrire pour rendre compte de la transformation qu a subit Cu dans la deuxième expérience? Cu 2+ et Cu constitue un couple oxydo-réducteur noté : Cu 2+ (aq) / Cu. Comment peut-on définir un couple oxydo-réducteur? Deux entités chimiques constituent un couple oxydant/réducteur s il est possible de b- Autres couples Ecrivez les demi-équations équations chimiques correspondants aux transformations subies par le fer et l argent. Donnez la notation des couples oxydo-réducteurs auxquels appartiennent ces espèces chimiques.
3. Ecriture d une équation d oxydoréduction. Principe: Une réaction d oxydoréduction a lieu entre l oxydant d un couple et le réducteur d un autre couple. Tous les électrons cédés par le réducteur sont captés par l oxydant; aucun n électron n apparaît dans l équation de la réaction. Méthode d écriture: 1. On écrit les deux ½ équations correspondant aux deux couples mis en jeu. 2. On combine ces deux ½ équations de manière à égaliser le nombre d électrons cédés et gagnés
III Les piles Cf activité documentaire 1 p 328 et activité expérimentale. 1. Définition Une pile est un générateur électrochimique qui transforme l énergie chimique en énergie électrique. Une pile est constituée de l'assemblage de deux compartiments: L un constitue le pôle + de la pile, l'autre le pôle -. La plupart du temps chaque compartiment contient une électrode métallique et un électrolyte (milieux ionique). Les compartiments sont liés par un séparateur permettant le transport des ions (paroi poreuse ou pont salin). 2. Exemple d une pile cuivre/fer Zoom I I Zoom Pont Electrode de cuivre Solution électrolytique de sulfate de cuivre II Electrode de fer Solution électrolytique de sulfate de fer II Il s y produit une réaction d oxydoréduction. Au pôle négatif de la pile (anode) se produit une oxydation. Des électrons sont libérés : Fe Fe!! + 2e! Les électrons qui arrivent au pôle positif (cathode) sont captés. Il s y produit une réduction : Cu!! + 2e! Cu A l intérieur de la pile, le passage du courant est assuré par des ions. Le pont salin constitue une jonction électrolytique entre les deux compartiments de la pile. La réaction est : Fe (s) + Cu 2! (aq) Fe 2! (aq) + Cu (s)
2. Différents types de piles. a. Piles salines et alcalines II existe différents types de piles, dont la pile saline et la pile alcaline. Une pile saline contient un électrolyte gélifié constitué d'ions. Dans une pile alcaline, l'électrolyte est une solution très basique. Exemple de pile saline b. Piles à combustible Une pile à combustible est une pile alimentée en continu par les réactifs. Les produits formés sont éliminés de la pile en continu. Ces piles sont utilisées notamment dans le domaine spatial. Exemple: pile à combustible hydrogène oxygène La transformation mise en jeu dans cette pile à combustible ne produit que de l'eau. C'est une pile «propre». c. Accumulateurs Lorsqu'une pile est en fonctionnement, la réaction d'oxydoréduction consomme des réactifs. Une pile est usée lorsque l'un des réactifs est totalement consommé. Il existe des piles rechargeables pour lesquelles il est possible de reformer les réactifs: ce sont des accumulateurs.