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AP 19 Réactions d`oxydoréduction - cours

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AP19 LES REACTIONS D’OXYDOREDUCTION
EXERCICE 1.
Pour chacune des demi-réactions électroniques (ou rédox) suivantes, reconnaître l’oxydant (ou le réducteur) puis
écrire le couple oxydant / réducteur associé.
a. Zn
= Zn 2+(aq) + 2 e
(s)
b. O2 (g) + 4 H +(aq) + 4 e = 2 H2O (l)
a. Al
(s)
= Al 3+(aq) + 3 e
EXERCICE 2.
Ecrire les demi-équations rédox (en milieu acide) mettant en jeu les couples suivants :
a. Cd 2+(aq) / Cd(s)
b. Cℓ2 (g) / Cℓ
c. Fe
3+
(aq)
(Cd : cadmium)
g. S2O32
(aq)
/ Fe
2+
h.
(aq)
d. C2H4O2 (aq) / C2H6O
e. BrO3
(aq)
/ Br2 (l)
f. SO42
(aq)
/ S2O32
(aq)
SO42
i. BrO4
(aq)
(aq)
(aq)
/S
(s)
/ S2O62
/ BrO3
(aq)
(aq)
j. HCℓ O (aq) / Cℓ 2 (aq)
(aq)
k. NO3 –(aq) / NO (g)
EXERCICE 3.
On réalise l’oxydation en milieu acide du propan-2-ol par les ions permanganate MnO4
de propanone de formule C3H6O (aq).
1. Ecrire la demi-équation électronique (ou rédox) en milieu acide du couple MnO4
(aq)
(aq)
. On observe la formation
/ Mn 2+
(aq).
2.
2.1. Donner la formule brute du propan-2-ol.
2.2. Donner le couple oxydant / réducteur mettant en jeu le propan-2-ol et la propanone.
2.3. Ecrire la demi-équation rédox en milieu acide associée au couple précédent.
3. Ecrire l’équation de la réaction d’oxydoréduction de l’alcool avec les ions permanganate.
EXERCICE 4.
La formule topologique de l’acide lactique, responsable des crampes musculaires, est
présentée ci-contre.
O
1. Ecrire sa formule brute.
2. L’acide lactique est mis en présence d’ions dichromate Cr2O7
Il se forme ainsi l’acide pyruvique de formule C3H4O3 (aq) .
OH
2
(aq)
en milieu acide.
OH
2.1. Ecrire la demi-équation rédox en milieu acide du couple acide pyruvique / acide lactique.
2.2. Ecrire la demi-équation rédox en milieu acide du couple Cr2O7 2
(aq)
/ Cr 3+
(aq).
2.3. En déduire l’équation de la réaction de transformation de l’acide lactique par les ions dichromate en milieu acide.
CORRECTION AP 19
EXERCICE 1.
Un oxydant est une espèce chimique capable de capter un ou plusieurs électrons.
Un réducteur est une espèce chimique capable de perdre un ou plusieurs électrons.
a. Zn (s) est le réducteur car il cède 2 électrons lors de la transformation chimique considérée. Le couple
oxydant/réducteur mis en jeu est : Zn 2+(aq) / Zn (s)
b. O2 (g) est l’oxydant car il capte 4 électrons dans la demi-équation considérée.
O2 (g) / H2O (l) est le couple oxydant/réducteur associé.
c. Al (s) est le réducteur car il cède 3 électrons lors de la transformation chimique considérée. Le couple
oxydant/réducteur mis en jeu est : Al 3+(aq) / Al (s)
EXERCICE 2.
a. Cd 2+(aq) + 2 e = Cd(s)
b. Cℓ2(g) + 2 e = 2 Cℓ
c. Fe
3+
(aq)
+ e = Fe
d. C2H4O2 (aq) + 4 H
e. 2 BrO3
f. 2
SO42
(aq)
(aq)
2+
+
g. S2O32
h. 2
(aq)
i. BrO4
+ 4 e = C2H6O
(aq)
+ H2O (l)
+ 10 H
(aq)
+8e =
S2O32
(aq)
+ 6 H +(aq) + 4 e = 2 S
(aq)
(aq)
+4H
+
(aq)
+2e =
+ 2 H +(aq) + 2 e
(s)
+ 3 H2O (l)
S2O62
BrO3
(aq)
(aq)
+ 2 H2O (l)
+ H2O (l)
j. 2 HCℓ O (aq) + 2 H +(aq) + 2 e = Cℓ 2 (aq) + 2 H2O(l)
+ 12 H +(aq) + 10 e = Br2 (l) + 6 H2O (l)
+
SO42
(aq)
(aq)
(aq)
k. NO3 –(aq) + 4 H +(aq) + 3 e = NO (g) + 2H2O(l)
+ 5 H2O (l)
EXERCICE 3.
1. MnO4 (aq) + 8 H +(aq) + 5 e = Mn 2+ (aq) + 4 H2O (l)
2.
2.1. La formule semi-développée du propan-2-ol est CH3 CHOH CH3 , sa formule brute est donc C3H8O.
2.2. 1ère méthode : Le propan-2-ol est un réducteur car il réagit avec MnO4 (aq) qui est un oxydant (il appartient au
couple MnO4 (aq) / Mn 2+ (aq) ) et deux oxydants ne peuvent réagir ensemble (tout comme deux réducteurs).
2ème méthode : le propan-2-ol s’oxydant d’après l’énoncé, il ne peut s’agir que d’un réducteur (un réducteur
s’oxyde tandis qu’un oxydant se réduit au cours d’une transformation chimique).
Le couple oxydant / réducteur mis en jeu s’écrit donc C3H6O (aq) / C3H8O (aq) .
2.3. La demi-équation rédox en milieu acide est :
C3H6O (aq) + 2 H +(aq) + 2 e = C3H8O (aq)
3. Méthode pour écrire l’’équation d’une réaction d’oxydoréduction :
- Ecrire les ½ équations électroniques, en commençant par les réactifs (ici le propan-2-ol C3H8O (aq) et l’ion
permanganate MnO4 (aq) )
- Egaliser le nombre d’électrons : Le réducteur cède des électrons et, comme ils n’existent pas à l’état libre
en solution aqueuse, ils sont tous captés par l’oxydant.
MnO4
2 MnO4
(aq)
(aq)
+ 8 H +(aq) + 5 e = Mn 2+ (aq) + 4 H2O (l)
C3H8O (aq)
= C3H6O (aq) + 2 H +(aq) + 2 e
+ 5 C3H8O (aq) + 16 H +(aq)
2 Mn 2+
(aq)
( 2)
5
+ 5 C3H6O (aq) + 8 H2O (l) + 10 H +(aq)
Les ions hydrogène H +(aq) apparaissant dans les deux membres, l’équation doit être simplifiée :
2 MnO4
(aq)
+ 5 C3H8O (aq) + 6 H +(aq)
2 Mn 2+
(aq)
+ 5 C3H6O (aq) + 8 H2O (l)
REMARQUE : Il faut procéder de même avec les molécules d’eau H2O (l) si elles apparaissent dans les deux membres de l’équation.
EXERCICE 4.
1. C3H6O3
2.1. C3H4O3 (aq) + 2 H +(aq) + 2 e = C3H6O3 (aq)
2.2. Cr2O72 (aq) + 14 H +(aq) + 6 e = 2 Cr 3+(aq) + 7 H2O (l)
2.3.
Cr2O72 (aq) + 14 H +(aq) + 6 e = 2 Cr 3+(aq) + 7 H2O (l)
C3H6O3 (aq)
= C3H4O3 (aq) + 2 H +(aq) + 2 e
3 C3H6O3 (aq) + Cr2O72
(aq)
+ 14 H +(aq)
Après simplification : 3 C3H6O3 (aq) + Cr2O72
( 1)
( 3)
3 C3H4O3 (aq) + 2 Cr 3+(aq) + 7 H2O (l) + 6 H +(aq)
(aq)
+ 8 H +(aq)
3 C3H4O3 (aq) + 2 Cr 3+(aq) + 7 H2O (l)
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