Fiche de révision : Oxydo-réduction et piles

📋 Plan du Cours

1. Réactions d’oxydo-réduction observées
2. Oxydants, réducteurs et couples
3. Demi-équations et bilans réactionnels
4. Équilibrage des demi-équations
5. Fonctionnement d’une pile
6. Classement des couples redox

📖 1. Réactions d’oxydo-réduction observées

★ À maîtriser

• Dans l’expérience zinc-cuivre, le zinc métallique cède 2 électrons et devient Zn²⁺, tandis que Cu²⁺ gagne ces 2 électrons et forme un dépôt de cuivre rouge-brun.

Compléments

• Dans l’expérience cuivre-argent, Cu(s) cède 2 électrons et devient Cu²⁺, tandis que 2 Ag⁺ gagnent chacun 1 électron et forment un dépôt d’argent grisâtre.

• Une réaction d’oxydo-réduction implique un échange d’électrons entre des espèces chimiques.

📖 2. Oxydants, réducteurs et couples

🔑 Notions clés & Définitions

• Oxydant : Espèce chimique qui gagne des électrons et subit une réduction.
• Réducteur : Espèce chimique qui perd des électrons et subit une oxydation.
• Couple oxydant-réducteur : Un couple oxydant-réducteur associe un oxydant et son réducteur conjugué, reliés par un échange d’électrons, par exemple Cu²⁺/Cu, Zn²⁺/Zn ou Ag⁺/Ag.

📝 Points essentiels

📌 Une réduction correspond à un gain d’électrons, tandis qu’une oxydation correspond à une perte d’électrons.

💡 Astuce mémo

L’oxydant gagne, le réducteur perd.

📖 3. Demi-équations et bilans réactionnels

★ À maîtriser

📐 Formule - Le bilan de la réaction entre le zinc et les ions cuivre(II) est $\mathrm{Cu^{2+}(aq)+Zn(s)\rightarrow Cu(s)+Zn^{2+}(aq)}$.

Compléments

📐 Formule - Pour le couple Cu²⁺/Cu, la demi-équation de réduction est $\mathrm{Cu^{2+}+2e^-\rightleftharpoons Cu}$.

📐 Formule - Pour le couple Zn²⁺/Zn, la demi-équation d’oxydation est $\mathrm{Zn\rightleftharpoons Zn^{2+}+2e^-}$.

📐 Formule - Le bilan de la réaction entre le cuivre et les ions argent est $\mathrm{Cu(s)+2Ag^+(aq)\rightleftharpoons Cu^{2+}(aq)+2Ag(s)}$.

📐 Formule - Dans la réaction fer-étain, les demi-équations sont $\mathrm{Fe\rightleftharpoons Fe^{2+}+2e^-}$ et $\mathrm{Sn^{2+}+2e^-\rightleftharpoons Sn}$, et le bilan est $\mathrm{Fe(s)+Sn^{2+}(aq)\rightleftharpoons Fe^{2+}(aq)+Sn(s)}$.

📖 4. Équilibrage des demi-équations

★ À maîtriser

• Pour équilibrer une demi-équation comportant des espèces oxygénées en milieu acide, on équilibre successivement les atomes autres que H et O, l’oxygène avec H₂O, l’hydrogène avec H⁺, puis les charges avec des électrons.

Compléments

📐 Formule - La demi-équation du couple MnO₄⁻/Mn²⁺ est $\mathrm{MnO_4^-+8H^++5e^-\rightleftharpoons Mn^{2+}+4H_2O}$.

📐 Formule - La demi-équation du couple Cr₂O₇²⁻/Cr³⁺ est $\mathrm{Cr_2O_7^{2-}+14H^++6e^-\rightleftharpoons 2Cr^{3+}+7H_2O}$.

📐 Formule - La demi-équation du couple SO₄²⁻/SO₂ est $\mathrm{SO_4^{2-}+4H^++2e^-\rightleftharpoons SO_2+2H_2O}$.

📐 Formule - La demi-équation du couple S₄O₆²⁻/S₂O₃²⁻ est $\mathrm{S_4O_6^{2-}+2e^-\rightleftharpoons 2S_2O_3^{2-}}$.

💡 Astuce mémo

Atomes hors H et O → O avec H₂O → H avec H⁺ → charges avec e⁻.

📖 5. Fonctionnement d’une pile

🔑 Notions clés & Définitions

• Pile électrochimique : Dispositif qui produit un courant électrique lors de son fonctionnement.

★ À maîtriser

• Dans la pile cuivre-zinc, le cuivre constitue la borne positive et le zinc la borne négative.

📌 À l’extérieur de la pile, le courant circule de la borne positive vers la borne négative, tandis que les électrons circulent en sens inverse.

Compléments

• La pile cuivre-zinc représentée fournit une tension mesurée de 1,1 V lorsqu’un voltmètre y est branché.

• Dans la pile cuivre-zinc, Zn s’oxyde en Zn²⁺ en libérant des électrons, tandis que Cu²⁺ se réduit en Cu en consommant des électrons; le bilan est Cu²⁺ + Zn → Cu + Zn²⁺.

📖 6. Classement des couples redox

📝 Points essentiels

📌 Lorsqu’une pile est fabriquée, le couple associé à la borne positive possède le potentiel d’oxydo-réduction le plus fort.

📌 Selon la règle du gamma, la réaction spontanée associe l’oxydant le plus fort, Ox 1, au réducteur le plus fort, Red 2.