Physique-Chimie1reConstitution et transformations de la matiereExercices + corrigé
Réactions d'oxydoréduction — Exercices
Identifier, écrire les demi-équations, construire le bilan. Corrigé en fin de fiche.
1Identifier oxydant et réducteur/ 3 pts
On considère la réaction : $\text{Fe} + \text{Cu}^{2+} \rightarrow \text{Fe}^{2+} + \text{Cu}$.
- Quelle espèce perd des électrons lors de cette réaction ? En déduire son rôle.
- Quelle espèce gagne des électrons ? En déduire son rôle.
- Nommer les deux couples oxydant/réducteur mis en jeu.
2Écrire des demi-équations électroniques/ 6 pts
Écrire et équilibrer la demi-équation électronique pour chaque couple, dans le sens indiqué.
- Couple $\text{Fe}^{3+}/\text{Fe}^{2+}$ — sens de la réduction.
- Couple $\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}$ — sens de l'oxydation.
- Couple $\text{I}_2/\text{I}^-$ — sens de la réduction.
3Établir une équation bilan/ 4 pts
Du zinc solide $\text{Zn}$ est plongé dans une solution contenant des ions $\text{Fe}^{3+}$. Les couples en jeu sont $\text{Fe}^{3+}/\text{Fe}^{2+}$ et $\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}$.
- Écrire la demi-équation de réduction du couple $\text{Fe}^{3+}/\text{Fe}^{2+}$.
- Écrire la demi-équation d'oxydation du couple $\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}$.
- Combiner les deux demi-équations (attention aux coefficients) pour obtenir l'équation bilan.
4Permanganate de potassium en milieu acide/ 7 pts
En milieu acide, les ions permanganate $\text{MnO}_4^-$ réagissent avec les ions fer(II) $\text{Fe}^{2+}$. Couples en jeu : $\text{MnO}_4^-/\text{Mn}^{2+}$ et $\text{Fe}^{3+}/\text{Fe}^{2+}$.
On peut utiliser $\text{H}^+$ et $\text{H}_2\text{O}$ pour équilibrer les atomes H et O dans la demi-équation.
- Écrire et équilibrer la demi-équation de réduction du couple $\text{MnO}_4^-/\text{Mn}^{2+}$.
- Écrire la demi-équation d'oxydation du couple $\text{Fe}^{3+}/\text{Fe}^{2+}$.
- En déduire l'équation bilan de la réaction entre $\text{MnO}_4^-$ et $\text{Fe}^{2+}$ en milieu acide.
- Vérifier la conservation des charges électriques dans l'équation bilan.
Corrigé détaillé
1Identifier oxydant et réducteur
a) \(\text{Fe} \rightarrow \text{Fe}^{2+} + 2e^-\) \(\text{Fe perd 2 }e^-\text{ : Fe est le réducteur (il s'oxyde).}\)
b) \(\text{Cu}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Cu}\) \(\text{Cu}^{2+}\text{ gagne 2 }e^-\text{ : Cu}^{2+}\text{ est l'oxydant (il se réduit).}\)
c) \(\text{Couples identifiés :}\) \(\text{Cu}^{2+}/\text{Cu} \quad \text{et} \quad \text{Fe}^{2+}/\text{Fe}\)
2Demi-équations électroniques
a) \(\text{Fe}^{3+}\text{ capte 1 }e^-\) \(\text{Fe}^{3+} + e^- \rightarrow \text{Fe}^{2+}\)
b) \(\text{Zn cède 2 }e^-\) \(\text{Zn} \rightarrow \text{Zn}^{2+} + 2e^-\)
c) \(\text{I}_2\text{ capte 2 }e^-\text{ pour donner 2 ions I}^-\) \(\text{I}_2 + 2e^- \rightarrow 2\,\text{I}^-\)
3Équation bilan Zn + Fe³⁺
a) \(\text{Réduction de Fe}^{3+}\text{ (capte 1 }e^-\text{) :}\) \(\text{Fe}^{3+} + e^- \rightarrow \text{Fe}^{2+}\)
b) \(\text{Oxydation de Zn (cède 2 }e^-\text{) :}\) \(\text{Zn} \rightarrow \text{Zn}^{2+} + 2e^-\)
c) \(n_1 = 1 \neq n_2 = 2 \Rightarrow \text{multiplier (a) par 2, puis additionner :}\) \(\text{Zn} + 2\,\text{Fe}^{3+} \rightarrow \text{Zn}^{2+} + 2\,\text{Fe}^{2+}\)
4Permanganate + Fe²⁺
a) \(\text{Mn : }+7 \rightarrow +2\text{ (capte 5 }e^-\text{). Équilibrer O : ajouter 4 H}_2\text{O à droite ; équilibrer H : ajouter 8 H}^+\text{ à gauche :}\) \(\text{MnO}_4^- + 8\,\text{H}^+ + 5e^- \rightarrow \text{Mn}^{2+} + 4\,\text{H}_2\text{O}\)
b) \(\text{Fe}^{2+}\text{ cède 1 }e^-\text{ :}\) \(\text{Fe}^{2+} \rightarrow \text{Fe}^{3+} + e^-\)
c) \(\text{Multiplier (b) par 5 pour égaliser les }e^-\text{, puis additionner :}\) \(\text{MnO}_4^- + 8\,\text{H}^+ + 5\,\text{Fe}^{2+} \rightarrow \text{Mn}^{2+} + 4\,\text{H}_2\text{O} + 5\,\text{Fe}^{3+}\)
d) \(\text{Gauche : }(-1)+(+8)+(+10)=+17 \qquad \text{Droite : }(+2)+(0)+(+15)=+17\) \(+17 = +17 \checkmark\)