Les réactions d’oxydo-réduction

Les réactions d’oxydoréduction mettent en jeu un transfert d’électrons entre deux couples oxydant/réducteur. Ce chapitre définit oxydant, réducteur et couple redox, et présente la méthode pour équilibrer ces réactions.

Oxydants et réducteurs

Un oxydant capte des électrons. Un réducteur cède des électrons. Une oxydation est une perte d’électrons, une réduction un gain.

Couples et demi-équations

Couple Ox/Red : Ox + n e⁻ = Red. Exemples : Cu2+ + 2e⁻ = Cu ; Fe3+ + e⁻ = Fe2+ ; MnO4⁻ + 8H+ + 5e⁻ = Mn2+ + 4H2O.

Équation bilan

On égalise le nombre d’électrons échangés entre les deux demi-équations avant de les additionner. Exemple : Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu.

Classification électrochimique

La règle du gamma : un réducteur réagit avec l’oxydant d’un couple situé au-dessus de lui dans la classification.

Exercice d’application

Exercice 1 — Définir oxydant et réducteur, exemple de couple avec demi-équation.

Exercice 2 — Écrire les demi-équations de Zn2+/Zn, Fe3+/Fe2+, MnO4⁻/Mn2+ (milieu acide).

Exercice 3 — Zn dans CuSO4 : dépôt de Cu, décoloration bleue. a) Oxydant/réducteur. b) Demi-équations. c) Équation bilan.

Exercice 4 — Équilibrer MnO4⁻/Mn2+ avec Fe3+/Fe2+ (milieu acide).

Exercice 5 — Fer + AgNO3 (couples Ag+/Ag, Fe2+/Fe). a) Équation bilan. b) n(Ag)=0,020mol : masse de fer (M=56g/mol).

Exercice 6 — FeSO4 (V=50mL, C=0,10mol/L) + excès KMnO4 acidifié : MnO4⁻+8H++5Fe2+→Mn2++4H2O+5Fe3+. a) n(Fe2+) initial. b) n(MnO4⁻) réagi. c) Si V’=20mL, calculer sa concentration.

Exercice 7 — Classement : Au+/Au

Corrigés

Corrigé 1 — Oxydant capte des électrons, réducteur en cède. Ex : Cu2+ + 2e⁻ = Cu.

Corrigé 2 — Zn2+ + 2e⁻ = Zn ; Fe3+ + e⁻ = Fe2+ ; MnO4⁻ + 8H+ + 5e⁻ = Mn2+ + 4H2O.

Corrigé 3 — a) Cu2+ oxydant, Zn réducteur. b) Cu2++2e⁻=Cu ; Zn=Zn2++2e⁻. c) Zn+Cu2+→Zn2++Cu.

Corrigé 4 — MnO4⁻+8H++5Fe2+→Mn2++4H2O+5Fe3+.

Corrigé 5 — a) Fe+2Ag+→Fe2++2Ag. b) n(Fe)=0,010mol, m=0,56g.

Corrigé 6 — a) n(Fe2+)=5,0×10⁻3mol. b) n(MnO4⁻)=1,0×10⁻3mol. c) C’=5,0×10⁻2mol/L.

Corrigé 7 — a) Un réducteur réagit avec l’oxydant d’un couple au-dessus de lui. b) Cu+2Ag+→Cu2++2Ag (oui, réaction). c) Non, aucune réaction (Cu2+/Cu est en dessous de Ag+/Ag).