Fiche de révision : Réactions d’oxydoréduction et piles

📋 Plan du Cours

1. Réaction entre cuivre et fer
2. Oxydants et réducteurs
3. Action des acides sur les métaux
4. Fonctionnement de la pile Daniell
5. Potentiels redox et tension
6. Échelle des potentiels standards

📖 1. Réaction entre cuivre et fer

★ À maîtriser

• La réaction du fer métallique avec les ions Cu²⁺ forme du cuivre métallique rougeâtre et des ions Fe²⁺, tandis que les ions sulfate SO₄²⁻ restent spectateurs.

📐 Formule - La réduction des ions cuivre s’écrit $\mathrm{Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu}$.

📐 Formule - L’oxydation du fer s’écrit $\mathrm{Fe \rightarrow Fe^{2+} + 2e^-}$.

Compléments

• La réaction entre le fer et les ions Cu²⁺ est exothermique.

💡 Astuce mémo

Cu²⁺ capte les électrons, Fe les donne

📖 2. Oxydants et réducteurs

★ À maîtriser

📌 Dans une demi-équation, l’oxydant capte des électrons et le réducteur donne des électrons.

📌 Dans la réaction entre le magnésium et Cu²⁺, Mg est le réducteur le plus fort et Cu²⁺ l’oxydant le plus fort.

Compléments

• Les couples redox des exemples sont :
  • Al³⁺/Al
  • Cu²⁺/Cu
  • MnO₄⁻/Mn²⁺

📐 Formule - Pour la réaction du magnésium avec Cu²⁺, les demi-équations sont $\mathrm{Mg \rightarrow Mg^{2+} + 2e^-}$ et $\mathrm{Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu}$.

📐 Formule - L’équation-bilan de la réaction du magnésium avec Cu²⁺ est $\mathrm{Mg + Cu^{2+} \rightarrow Mg^{2+} + Cu}$.

📖 3. Action des acides sur les métaux

★ À maîtriser

• Les acides chlorhydrique et sulfurique réagissent, par leurs ions H⁺, avec certains métaux pour former des ions métalliques et du dihydrogène H₂.

📌 Les métaux situés au-dessus du couple H⁺/H₂ dans la classification ne réagissent pas avec les acides; le cuivre, l’argent et l’or en sont des exemples.

Compléments

📐 Formule - La réaction du fer avec l’acide chlorhydrique s’écrit $\mathrm{2H^+ + Fe \rightarrow Fe^{2+} + H_2}$.

• Le plomb, le zinc et le magnésium sont sous H⁺ dans la classification et réagissent avec l’acide chlorhydrique en poudre.

• Le gaz dégagé lors de la réaction d’un métal avec l’acide chlorhydrique est le dihydrogène H₂, identifiable par le test de la flamme.

📌 La réaction devient plus vive du plomb au magnésium parce que le magnésium est un réducteur plus fort que le plomb.

💡 Astuce mémo

Métal plus réducteur que H₂ → réaction acide plus vive

📖 4. Fonctionnement de la pile Daniell

🔑 Notions clés & Définitions

• Pile : Générateur électrochimique où une réaction d’oxydoréduction entre deux couples redox convertit l’énergie chimique en énergie électrique.

★ À maîtriser

• Une pile est constituée de deux demi-piles reliées par un pont salin, chaque demi-pile comprenant un couple oxydoréducteur.

📌 Dans la pile Daniell, le zinc constitue la borne négative, cède des électrons et subit une oxydation.

Compléments

• Dans la pile Daniell, une électrode de cuivre plonge dans une solution contenant Cu²⁺ et une électrode de zinc dans une solution contenant Zn²⁺.

📐 Formule - Dans la pile Daniell, l’oxydation du zinc est $\mathrm{Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e^-}$ et la réduction du cuivre est $\mathrm{Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu}$.

📐 Formule - L’équation-bilan de la pile Daniell est $\mathrm{Cu^{2+} + Zn \rightarrow Cu + Zn^{2+}}$.

💡 Astuce mémo

Zn s’oxyde → électrons circulent → Cu²⁺ se réduit

📖 5. Potentiels redox et tension

🔑 Notions clés & Définitions

• Électrode normale à hydrogène : Demi-pile constituée d’une électrode de platine et d’hydrogène gazeux plongés dans une solution acide de pH = 0; son potentiel de référence vaut 0 V.

★ À maîtriser

📐 Formule - La différence de potentiel d’une pile se calcule par $E = E^{\circ}_{+} - E^{\circ}_{-}$.

Compléments

• L’association d’une demi-pile à l’électrode normale à hydrogène permet d’attribuer un potentiel standard E° au couple redox.

• Pour la pile zinc-cuivre, la différence de potentiel vaut $E = 0{,}34 - (-0{,}76) = 1{,}10\ \mathrm{V}$.

📐 Formule - Pour la pile zinc-fer, l’équation-bilan est $\mathrm{Zn + Fe^{2+} \rightarrow Zn^{2+} + Fe}$.

📖 6. Échelle des potentiels standards

📝 Points essentiels

• Dans l’échelle des potentiels standards, le couple F₂/F⁻ a un potentiel de +2,87 V et le couple Cs⁺/Cs un potentiel de −2,92 V.

• Le potentiel standard du couple Cu²⁺/Cu est +0,34 V.