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LrsquoEPREUVE ORALE DE CHIMIE DU BACCALAUREAT BILINGUE
A LE PROGRAMME DrsquoENSEIGNEMENT thegravemes uniteacutes
contenus
I LES UNITEacuteS DrsquoAPPRENTISSAGE identifieacutees par les THEgraveMES retenus
conformeacutement au PROGRAMME de CHIMIE comme discipline non-linguistique dans le
cadre du BACCALAUREacuteAT BILINGUE srsquoadressent aux profils suivants de classes faisant
partie du projet pilote bilingue
- Classe bilingue filiegravere theacuteorique profil scientifique - Classe bilingue filiegravere technologique - Classe bilingue filiegravere theacuteorique profil humaniste (pour ce profil un asteacuterisque preacuteceacutedera les parties du programme qui lui sont destineacutees)
Thegraveme I La classification des reacuteactions chimiques Dans le cadre de ce thegraveme les transformations chimiques sont abordeacutees dans
leur geacuteneacuteraliteacute Lrsquoeacutevolution des systegravemes traite 1 de la question de lrsquoeacutetat final drsquoune transformation et 2 du temps caracteacuteristique drsquoaccegraves agrave cet eacutetat final
Uniteacute I Les transformations lentes et rapides soulignent lrsquoimportance du paramegravetre temps en chimie Les transformations chimiques ne sont pas toutes rapides elles peuvent mecircme ecirctre tregraves lentes En pratique cet aspect est tregraves important car parfois il est neacutecessaire drsquoacceacuteleacuterer une reacuteaction - par exemple quand on veut reacuteduire la dureacutee drsquoune synthegravese chimique Drsquoautres fois il est souhaitable de ralentir un certain processus On se reacutefegravere par exemple aux processus de corrosion ou agrave lrsquoalteacuteration des aliments
Uniteacute II Couples oxydant reacuteducteur et lrsquoeacutecriture des eacutequations de ces
reacuteactions traite des reacuteactions drsquooxydoreacuteduction Ces reacuteactions se reacutealisent avec un transfert drsquoeacutelectrons et ont eacuteteacute eacutetudieacutees tant dans le contexte de la chimie anorganique que dans celui de la chimie organique les reacuteactions de combustion lrsquoobtention des meacutetaux les processus meacutetaboliques la fermentation aceacutetique lrsquooxydation des alcools etc
Uniteacute III Reacuteactions reacuteversibles et irreacuteversibles elles sont le support pour la question de lrsquoeacutetat final drsquoune transformation Une transformation peut se produire dans un sens ou dans les deux En ce cas elle nrsquoest pas totale Cet aspect est nuanceacute par lrsquoeacutetude de lrsquoautre critegravere selon lequel on peut analyser une reacuteaction chimique Le
support theacuteorique y est offert par la theacuteorie Broumlnsted des acides et des bases dont on appreacutecie la puissance agrave lrsquoaide de la notion de pH
Contenus Transformation lente et rapide Deacutefinitions drsquoun oxydant et drsquoun reacuteducteur Les deux sens drsquoune transformation Deacutefinitions des processus chimiques reacuteversibles et irreacuteversibles Acides et bases Broumlnsted Reacuteactions reacuteversibles et irreacuteversibles Definition du pH
Thegraveme II Lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre drsquoun systegraveme chimique Si lrsquoavancement final drsquoune reacuteaction est eacutegal agrave lrsquoavancement maximal la
transformation est nommeacutee totale ou quantitative Lorsque lrsquoavancement final drsquoune reacuteaction est diffeacuterent de lrsquoavancement maximal la transformation est qualifieacutee de limiteacutee Crsquoest le cas des reacuteactions drsquoeacutequilibre A chaque reacuteaction drsquoeacutequilibre on associe une constante drsquoeacutequilibre nommeacutee aussi quotient de reacuteaction
Le support theacuteorique pour ce thegraveme est offert par de nombreuses reacuteactions eacutetudieacutees tant dans le contexte de la chimie anorganique que dans celui de la chimie organique Il srsquoagit tout drsquoabord de lrsquoautoprotolyse de lrsquoeau qui nous offre les instruments de travail pour le chapitre acides-bases - le produit ionique de lrsquoeau et le pH dont la valeur indique le caractegravere acide neutre ou basique drsquoune solution aqueuse
La connaissance des proprieacuteteacutes des systegravemes en eacutequilibre et de la valeur de la constante drsquoeacutequilibre est tregraves importante dans la chimie preacuteparatoire Quant agrave lrsquoobtention des esters et agrave leur hydrolyse il en sera question aussi dans le cadre du dernier thegraveme
Les eacutechanges spontaneacutes drsquoeacutelectrons peuvent avoir lieu de maniegravere directe comme on vient de le constater dans le cadre de lrsquouniteacute 2 du premier thegraveme - Reacuteaction drsquooxydoreacuteduction Les transferts indirects permettent la fabrication des piles ndash sources drsquoeacutenergie eacutelectrique
Contenus Transformation totale transformation limiteacutee Lrsquoeacutetat de lrsquoeacutequilibre chimique Constante drsquoeacutequilibre Kc associeacutee agrave lrsquoeacutequation drsquoune reacuteaction agrave une
tempeacuterature donneacutee Autoprotolyse de lrsquoeau la constante drsquoeacutequilibre nommeacutee produit ionique
de lrsquoeau et noteacutee Kw Echelle de pH solution acide basique et neutre Piles eacutelectriques - transferts spontaneacutes drsquoeacutelectrons entre des espegraveces
chimiques (meacutelangeacutees ou seacutepareacutees) de deux couples oxydantreacuteducteur du type ion meacutetalliquemeacutetal Mn+M(s)
Constitution et fonctionnement drsquoune pile observation du sens de circulation du courant eacutelectrique mouvement des porteurs de charges rocircle du pont salin reacuteactions aux eacutelectrodes
Exemples de piles usuelles la pile Daniell accumulateur au plomb
Thegraveme III Classification des composeacutes organiques
La diversiteacute des substances organiques srsquoexplique drsquoune part par la diversiteacute des
chaicircnes carboneacutees et drsquoautre part par les proprieacuteteacutes que les groupes fonctionnels leur impriment Les chaicircnes peuvent ecirctre satureacutees ou insatureacutees lineacuteaires ou ramifieacutees acycliques ou cycliques (par exemple aromatiques) Il y a beaucoup de familles de composeacutes composeacutes halogeacuteneacutes alcools acides carboxyliques aldeacutehydes et ceacutetones amines etc Lrsquoaccent tombe sur lrsquoeacutetude des proprieacuteteacutes physiques et chimiques des esters deacuteriveacutes fonctionnels des acides en interrelation avec leur structure Ce thegraveme nous offre aussi lrsquooccasion drsquoappliquer aux reacuteactions des substances organiques les critegraveres de classification des processus chimiques
Contenus Les alcools Les esters - Hydrolyse drsquoun ester - Deacutefinition du rendement drsquoune transformation Les graisses Les savons et deacutetergents utilisation
II Une fois les contenus corroboreacutes avec les objectifs de reacutefeacuterence LES ACTIVITEacuteS DrsquoAPPRENTISSAGE consistent dans le deacuteveloppement chez lrsquoeacutelegraveve
des compeacutetences suivantes
Compeacutetences agrave eacutevaluer - Thegraveme I
Faire la distinction entre transformation lente et rapide Deacutefinir et identifier un oxydant et un reacuteducteur Ecrire lrsquoeacutequation drsquoune reacuteaction associeacutee agrave une transformation
drsquooxydoreacuteduction Deacutefinir et identifier un acide ou une base selon Broumlnsted Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction associeacutee agrave une transformation acido-basique Identifier dans une transformation acido-basique les deux couples acide ndash
base conjugueacutes Caracteacuteriser les processus chimiques reacuteversibles et irreacuteversibles Connaicirctre la deacutefinition du pH pour les solutions aqueuses dilueacutees
Compeacutetences agrave eacutevaluer ndash Thegraveme II
Deacutefinir lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre chimique Savoir que lorsque lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre du systegraveme est atteint les quantiteacutes de
matiegravere nrsquoeacutevoluent plus et que cet eacutetat drsquoeacutequilibre est dynamique
Savoir que Kw est la constante drsquoeacutequilibre associeacutee agrave lrsquoauto-pyrolyse de lrsquoeau Connaissant la valeur du pH drsquoune solution aqueuse preacuteciser si elle est acide
basique ou neutre A partir de la concentration molaire des ions H3O
+ ou OH- deacuteduire la valeur du pH de la solution
Scheacutematiser une pile Utiliser le critegravere drsquoeacutevolution spontaneacutee pour deacuteterminer le sens de
deacuteplacement des porteurs de charges dans une pile Interpreacuteter le fonctionnement drsquoune pile en disposant drsquoune information sens
de circulation du courant eacutelectrique Ecrire les eacutequations des reacuteactions aux eacutelectrodes
Compeacutetences agrave eacutevaluer - Thegraveme III
Classer les composeacutes organiques selon diffeacuterents critegraveres Utiliser correctement la nomenclature des composeacutes organiques Expliquer les proprieacuteteacutes physiques des alcools (eacutetat drsquoagreacutegation solubiliteacute
point drsquoeacutebullition) Ecrire les eacutequations qui correspondent aux proprieacuteteacutes chimiques des alcools
lrsquooxydation la combustion la fermentation aceacutetique Appliquer les algorithmes speacutecifiques pour reacutesoudre des problegravemes
quantitatifs Correacuteler les proprieacuteteacutes des composeacutes organiques eacutetudieacutes avec leur rocircle
physiologique
C LE DEROULEMENT DE LrsquoEPREUVE Le candidat choisira son sujet par tirage au sort parmi un nombre de sujets
couvrant lrsquoensemble du programme Le sujet aborde un thegraveme de la vie quotidienne ou traite des problegravemes actuels (aspects transdisciplinaires) On part drsquoun texte drsquoune longueur entre 10 lignes et une page accompagneacute drsquoillustrations issu de revues de vulgarisation scientifique (Science et Vie La Recherche Sciences et avenir Pour la Science etc) ou drsquoInternet Ces textes sont en accord avec les thegravemes choisis et avec les notions abordeacutees dans le programme du baccalaureacuteat roumain
Le candidat a agrave sa disposition 30 minutes pour preacuteparer sa reacuteponse Leacutepreuve orale est structureacutee en trois temps
- 1deg temps On demande au candidat drsquoeacutetablir la probleacutematique abordeacutee dans le texte et de la preacutesenter oralement au jury dans un exposeacute de maximum 10 minutes organiseacute sous forme de plan argumentatif - 2deg temps Un ensemble de questions courtes concernant les pheacutenomegravenes preacutesenteacutes dans le texte sollicitent la description des aspects qualitatifs et lrsquoeacutecriture des reacuteactions chimiques suivies drsquoun calcul simple les questions sont lieacutees aux aspects de la vie quotidienne et de lrsquoeacutevolution des ideacutees scientifiques Le but est que par les reacuteponses donneacutees aux diffeacuterentes questions on fasse parler les eacutelegraveves en marge de la probleacutematique du texte
- 3deg temps Un problegraveme classique de chimie proche des exercices traiteacutes dans les manuels proche de ceux qui existent dans les eacutepreuves eacutecrites du baccalaureacuteat Il peut ne pas exister si le sujet ne srsquoy precircte pas
C LE SUJET DE LrsquoEacutePREUVE
LrsquoEacuteVALUATION FINALE (LrsquoEXAMEN ORAL) appreacuteciera LES COMPEacuteTENCES geacuteneacuterales et speacutecifiques acquises suite agrave lrsquoeacutetude du programme de chimie classes bilingues de tout profil
Analysons la structure de lrsquoexamen le candidat doit pouvoir comprendre et expliquer un texte scientifique adapteacute aux contenus du programme Il doit identifier la probleacutematique abordeacutee dans le texte du sujet en eacutevaluer les informations agrave lrsquoaide des meacutethodes speacutecifiques agrave la chimie utiliser de maniegravere adeacutequate les termes scientifiques deacutemontrer sa capaciteacute drsquoappliquer les concepts et les notions apquises au contexte proposeacute par le sujet Degraves que la probleacutematique a eacuteteacute deacutefinie les questions ont le rocircle de deacutetailler les contenus de mettre en eacutevidence un instrument de reacutesolution drsquoun problegraveme qualitatif ou quantitatif de solliciter lrsquoargumentation au sein drsquoun raisonnement speacutecifique ou de mettre en lumiegravere les aspects pratiques du contenu du texte
La maniegravere dont se deacuteroule cette eacutepreuve drsquoexamen permet au candidat drsquoexercer de maniegravere creacuteative les compeacutetences acquises par lrsquoeacutetude de la chimie Le texte offre un terrain favorable de discussion en marge de certains pheacutenomegravenesnotions tandis que les questions facilitent les explications
ESSENTIEL DES THEgraveMES PROPOSEacuteS PAR LE PROGRAMME DrsquoENSEIGNEMENT
Thegraveme I Une transformation chimique rapide a une dureacutee trop courte Une transformation lente a une dureacutee qui permet de suivre son eacutevolution soit agrave
lrsquoœil libre soit avec des appareils de mesure Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de gagner des eacutelectrons selon
leacutequation ox + n e- = red Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de perdre des eacutelectrons selon
leacutequation red = ox + n e- Une reacuteaction doxydoreacuteduction met en jeu deux couples oxydant-reacuteducteur Elle
consiste en un transfert deacutelectrons entre le reacuteducteur dun couple oxydant-reacuteducteur et loxydant de lrsquoautre couple
Un acide selon Broumlnsted est une espegravece chimique qui fournit un ou plusieurs protons
Une base selon Broumlnsted est une espegravece chimique qui capte un ou plusieurs protons
Une reacuteaction acido-basique reacutesulte drsquoun transfert de protons entre lrsquoacide drsquoun couple et la base drsquoun autre couple acide-base
Les transformations chimiques qui ne se reacutealisent que dans un sens sont appeleacutees irreacuteversibles les transformations qui peuvent se reacutealiser dans les deux sens sont appeleacutees reacuteversibles
Le pH est exprimeacute agrave lrsquoaide de la concentration des ions hydronium [H3O]+ et a des valeurs dans le domaine 0 ndash 14 [H3O]+ = 10 ndash pH
Thegraveme II Un systegraveme chimique atteint un eacutetat drsquoeacutequilibre lorsque les reacuteactifs et les produits
coexistent en proportions constantes dans lrsquoeacutetat final de la transformation Les concentrations des espegraveces chimiques drsquoun systegraveme en eacutequilibre restent
constantes au cours du temps Lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre est dynamique parce que le systegraveme est le siegravege de deux
reacuteactions opposeacutees qui se produisent simultaneacutement lrsquoune consomme les reacuteactifs (sens 1) et lrsquoautre reforme les reacuteactifs (sens 2)
Pour un systegraveme chimique en eacutequilibre on peut eacutecrire un quotient de reacuteaction agrave une tempeacuterature donneacutee Kc qui possegravede une valeur constante et indeacutependante de la composition initiale
Le quotient de reacuteaction Qr associeacute agrave la reacuteaction en solution aqueuse deacutequation a A (aq) + b B (aq) = c C (aq) + d D (aq) est deacutefini par
Lrsquoeau pure contient des ions hydronium H3O+ et hydroxydes HO ndash obtenus par
ionisation partielle (autoprotolyse) Dans lrsquoeau pure [H3O]+ = [HO] ndash = 10-7 moll Le produit de leur concentration donne une constante KH2O appeleacutee le produit ionique de lrsquoeau
Dans toute solution aqueuse KH2O = 10-14 a 25ordmC On peut classer les solutions aqueuses selon lrsquoeacutechelle de pH un axe gradueacute de
0 agrave 14 une solution est acide si elle a le pH lt 7 basique si elle a le pH gt 7 et neutre si le pH = 7
Repreacutesentation symbolique drsquoune pile M(s) M (aq) Mrsquo n+ (aq) Mrsquo(s) la borne (-) dune pile correspond agrave lanode ougrave se produit la reacuteaction doxydation qui va fournir les eacutelectrons la borne (+) dune pile correspond agrave la cathode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction qui va consommer les eacutelectrons
Les deux compartiments (qui contiennent les eacutelectrodes meacutetalliques M et Mrsquo plongeacutes dans les solutions de leurs oxydants Mn+ et Mrsquo n+) sont relieacutes par un pont salin qui assure lrsquoeacutelectro-neutraliteacute des compartiments et la continuiteacute du courant Les demi-reacuteactions et donc le sens des eacutechanges drsquoeacutelectrons aux interfaces meacutetal ndash solution deacuteterminent le sens du courant
Lrsquoessentiel du Thegraveme III Les substances organiques peuvent ecirctre classeacutees selon leur composition (hydrocarbures et deacuteriveacutes fonctionnels) selon le type de liaisons qui existent entre les atomes de carbone de la chaicircne (satureacutees insatureacutees aromatiques) selon lrsquoaspect de la chaicircne (acyclique cyclique lineacuteaire ramifieacutee) La deacutenomination des substances organiques se fait conformeacutement aux regravegles IUPAC Le nom drsquoun composeacute organique est toujours constitueacute drsquoun preacutefix et drsquoun suffixe (ou terminaison) le preacutefix indique drsquoatomes de carbone de la chaicircne principale Le suffixe indique la famille du composeacute organique
Nombre drsquoatomes de carbone
Preacutefix Nombre drsquoatomes de carbone
Preacutefix Famille
Suffixe
Alcane - an
1 Meth- 6 Hex - Alcegravene - eacutene
2 Eth - 7 Hept - Alcool - an - hellip- ol
3 Prop - 8 Oct - Acide carboxylique Acide hellipanoiumlque
4 Buth - 9 Non - Ester Carboxylate drsquoalkyle 5 Pent - 10 Dec -
Les alcools sont caracteacuteriseacutes par la preacutesence drsquoun groupe hydroxyle ndash OH lieacute agrave un atome de carbone satureacute
Pour les alcools les liaisons hydrogegravene sont responsables des tempeacuteratures drsquoeacutebullition eacuteleveacutees et de la solubiliteacute dans lrsquoeau On peut oxyder les alcools de maniegravere diffeacuterente en fonction de leur structure et de lrsquoagent oxydant utiliseacute Les alcools peuvent reacuteagir avec les acides pour donner les esters (composeacutes deacuteriveacutes des acides carboxyliques) cette transformation est lente limiteacutee et catalyseacutee par H+ (par exemple H2SO4) Lrsquohydrolyse drsquoun ester est la transformation inverse de lrsquoesteacuterification cette transformation est eacutegalement lente limiteacutee et catalyseacutee par H+ Lrsquohydrolyse basique drsquoun ester ndash la saponification - est une reacuteaction lente mais totale Les graisses sont des substances naturelles qui contiennent des glyceacuterides ndash esters des acides gras avec glyceacuterine elles peuvent ecirctre solides (speacutecialement les graisses animales le suif le beurre etc) ou liquides (surtout les graisses veacutegeacutetales lrsquohuile drsquoolive de tournesol etc) Lrsquohydrogeacutenation des huiles est une reacuteaction qui sert agrave preacuteparer la margarine Les graisses alimentaires fournissent des sources drsquoeacutenergie elles apportent aussi des eacuteleacutements importants dans la fabrication de la membrane cellulaire Le savon et les deacutetergents ont un pouvoir mouillant moussant et eacutemulsionnant
Exemple de deacuteveloppement drsquoune uniteacute didactique
La Reacuteaction drsquooxydoreacuteduction Objectifs du chapitre Deacutefinir un oxydant et un reacuteducteur Deacutefinir une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction Ecrire lrsquoeacutequation drsquoune reacuteaction drsquooxydorduction Reconnaicirctre lrsquooxydant et le reacuteducteur dans le couple oxydant
reacuteducteur
Qursquoest-ce qursquoun oxydant et un reacuteducteur Qursquoest-ce qursquoune reacuteaction drsquooxydoreacuteduction
Photo combustion du magneacutesium
Exemple 1 Analysons la reacuteaction entre magneacutesium et oxygegravene
Mg + 12O2 rarr MgO
Le magneacutesium srsquoest oxydeacute formant un composeacute ionique avec lrsquooxygegravene Donc
lrsquooxygegravene este oxydant En mecircme temps se combinant avec le magneacutesium lrsquooxygegravene srsquoest reacuteduit On
dit alors que le magneacutesium est reacuteducteur
oxydation
Mg + 12 O2 rarr MgO reacuteduction
Mais lrsquooxyde de magneacutesium est une substance ionique formeacutee par cession-
acceptation drsquoeacutelectrons
ndash 2e ndash
Mg Mg+2
+ 2e
ndash
2O 2O ndash2
On peut agrave preacutesent compleacuteter le scheacutema
+ 2 e ndash
reacuteduction
Mg + 12 O2 rarr MgO reacuteducteur oxydant
ndash 2e
ndash oxydation
Par conseacutequent Une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction est une reacuteaction qui implique un transfert
drsquoeacutelectrons entre deux reacuteactifs Un reacuteducteur est une entiteacute chimique susceptible de ceacuteder un ou plusieurs eacutelectrons
Par exemple le magneacutesium est un reacuteducteur Un oxydant est une entiteacute chimique susceptible de gagner un ou plusieurs eacutelectrons
La moleacutecule drsquooxygegravene est lrsquooxydant Le raisonnement preacuteceacutedent peut ecirctre extrapoleacute agrave drsquoautres reacuteactions aussi ougrave lrsquooxygegravene nrsquointervient pas mais qui se reacutealisent avec transfert drsquoeacutelectrons Exemple 2
Couple oxydant reacuteducteur
Lorsque lrsquoon introduit de la poudre de zinc dans une solution de sulfate de cuivre
le cuivre meacutetal se deacutepose agrave la surface des particules de zinc et les ions Zn+2
apparaissent dans la solution Cette transformation peut ecirctre modeacuteliseacutee par lrsquoeacutequation chimique
Zn(s) + CuSO4(aq) rarr ZnSO4(aq) + Cu(s) ou Zn(s) + Cu
+2(aq) rarr Zn
+2(aq)
+ Cu(s)
Pour se transformer en Zn+2 chaque atome de zinc a perdu 2e ndash simultaneacutement
capteacutes par un ion cuivre Cu+2 Le transfert drsquoeacutelectrons peut ecirctre modeacuteliseacute de la maniegravere suivante
+ 2 e ndash
Zn(s) + Cu
+2 rarr Zn
+2 + Cu
ndash 2e
ndash
Deux entiteacutes chimiques qui se transforment lrsquoune en lrsquoautre par transfert
drsquoeacutelectrons forment un couple oxydant reacuteducteur On le note en juxtaposant les abreacuteviations de lrsquooxydant et du reacuteducteur seacutepareacutes
par un Par exemple lorsque le couple du cuivre est noteacute Cu2+Cu Cu2+ est lrsquooxydant et Cu est le reacuteducteur Dans le couple Cu2+
(aq)Cu (s) est associeacutee la demi-eacutequation
Cu2+(aq) + 2e
ndash rarr Cu (s)
Regravegles pour assigner les nombres doxydation 1 Le nombre doxydation dun eacuteleacutement libre = 0 Ex Cu0 Cl2
0 Na0 2 Le nombre doxydation dun ion monoatomique = charge de lion
Ex Ca2+ O ndash2 I- Fe+3ndash 3 Le nombre doxydation de lhydrogegravene = ndash 1 Le nombre doxydation de loxygegravene = ndash 2 Ex H+Clndash H+1
2O-2 Al2
+3O32
Dans les hidrures ioniques le nombre doxydation de lhydrogegravene = + 1 Na+Hndash Ddans les peroxydes le nombre doxydation de loxygegravene = ndash 1 Ex H2
+1O2-1
4 La somme des nombres doxydation dans un ion polyatomique = charge de lion Par exemple pour
5 Les nombres doxydation des eacuteleacutements des groupes 1 et 2 ainsi que de laluminium sont toujours ceux donneacutes par le tableau peacuteriodique Ex Na+ Mg2+ Al+3
6 Le nombre doxydation des eacuteleacutements non couverts par ces regravegles doivent ecirctre calculeacutes en utilisant les nombres doxydation connus dans un composeacute Ex1 Al2
+3O32 2 x (+3) + 3 x (-2) = +6 ndash 6 = 0
Ex2 K2 +Cx O3
-2 Le nombre doxydation pour carbon est calculeacute en ce mode 2 x
(+1) +x + 3 x (-2) = 0 x = +4 Exemples de couples oxydantreacuteducteur
Couple Oxydant Reacuteducteur Demi-eacutequation doxydoreacuteduction
Na+Na ion sodium Sodium Na+ + e- = Na
Cu2+Cu ion cuivre II Cuivre Cu2+ + 2e- = Cu
Mg2+Mg ion magneacutesium II
Magneacutesium Mg2+ + 2e- = Mg
Zn2+Zn ion zinc II Zinc Zn2+ + 2e- = Zn
Al3+Al ion aluminium III Aluminium Al3+ + 3e- = Al
I2I- Diiode ion iodure I2 + 2e- = 2I-
Fe3+Fe2+ ion fer III ion fer II Fe3+ + e- = Fe2+
MnO4Mn2+ ion permanganate
ion manganegravese
MnO4- + 8H+ + 5e- = Mn2++4H2O
Ecrire lrsquoeacutequation drsquoune reacuteaction doxydoreacuteduction
Pour eacutecrire une eacutequation doxydoreacuteduction il faut dans lrsquoordre
1) identifier les reacuteactifs 2) eacutetablir lrsquoeacutecriture formelle des deux couples mis en jeu 3) combiner ces eacutecritures pour eacutegaliser le nombre drsquoeacutelectrons ceacutedeacutes et capteacutes
4) eacutecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction
Pour la reacuteaction
Fe(s) + Cu+2
(aq) rarr Fe+2
(aq) + Cu(s)
1) les reacuteactifs sont Fe(s) et Cu+2
(aq) 2) lrsquoeacutecriture formelle des deux couples est
ndash 2e
ndash
Le reacuteducteur cegravede deux eacutelectrons Fe(s) Fe+2
(aq)
+ 2e ndash
Lrsquooxydant capte deux eacutelectrons Cu+2
(aq) Cu(s)
3) combiner ces eacutecritures Lrsquoion de cuivre ------------------------------accepte les deux eacutelectrons ceacutedeacutes par le zinc
4) eacutecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction Fe(s) + Cu+2
(aq) rarr Fe+2
(aq) + Cu(s)
Exemple 3 Lorsque lrsquoon introduit un fil de cuivre dans une solution de nitrate drsquoargent AgNO3 lrsquoargent meacutetal se deacutepose agrave la surface du fil de cuivre 1) Les reacuteactifs sont Cu et Ag+ 2) Lrsquoeacutecriture formelle des deux couples est
Cu(s) ndash 2e ndash
Cu+2
(aq)
Ag+
(aq) + 1e
ndash Ag0
(s)
3) Des eacutelectrons ne doivent pas apparaicirctre dans lrsquoeacutequation de la reacuteaction parce que tous les eacutelectrons ceacutedeacutes par le reacuteducteur du premier couple sont capteacutes par lrsquooxydant
ndash 2e x 1 Cu(s) Cu
+2(aq)
ndash reacuteducteur demi-reacuteaction
+ 1e ndash
x 2 Ag+
(aq) Ag0
(s) ndash oxydant demi-reacuteaction
4) Cu(s) + 2Ag+
(aq) rarr Cu+2
(aq)
+ 2Ag0(s) reacuteaction globale
Cu + 2 AgNO3 rarr Cu (NO3)2 + 2 Ag
Oxydants et reacuteducteurs
Oxydants
Agent oxydant est un reacuteactif qui gagne des eacutelectrons et qui est reacuteduit Si une substance gagne facilement des eacutelectrons on dit quelle est un agent
oxydant fort Exemples drsquoagents oxydants - Les non-meacutetaux caracteacuteriseacutes par une grande valeur drsquoeacutelectroneacutegativiteacute par
exemple le dioxygegravene (O2) et les di-halogegravenes (F2 Cl2 Br2 I2) Ces non-meacutetaux ont tendance agrave capter des eacutelectrons pour satisfaire agrave la regravegle de lrsquooctet
Cl2 + 2e ndash rarr 2Clndash
- Les substances qui contiennent un eacuteleacutement qui a la tendance de faire diminuer son nombre drsquooxydation par exemple KMnO4 HNO3 K2Cr2O7 Reacuteducteurs
Agent reacuteducteur est un reacuteactif qui donne des eacutelectrons Lagent reacuteducteur contient leacuteleacutement qui est oxydeacute (qui perd des eacutelectrons) Si une substance perd facilement des eacutelectrons on dit quelle est un agent reacuteducteur fort Exemples drsquoagents reacuteducteurs
- les meacutetaux ont tendance agrave ceacuteder des eacutelectrons pour satisfaire agrave la regravegle de lrsquooctet
Mg rarr Mg2+ + 2e ndash
La deacutecroissance du caractegravere reacuteducteur est rendue par la seacuterie de lrsquoactiviteacute chimique des meacutetaux
Li K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au
Le sens de deacutecroissance du caractegravere reacuteducteur des meacutetaux
A lrsquoaide de cette eacutechelle on peut preacutevoir les reacuteactions qui auront naturellement lieu et celles qui au contraire sont impossibles dans un contexte normal
- Les non-meacutetaux peu eacutelectroneacutegatifs comme C H2
- Les substances qui contiennent un eacuteleacutement qui a la tendance de faire augmenter le nombre drsquooxydations (par exemple CO) Exemples Pourquoi le cuivre ne peut pas reacuteagir avec lrsquoacide chlorhydrique mais la
reacuteaction avec lrsquoacide nitrique concentreacute est-elle possible
Cu + HCl
Le cuivre est un reacuteducteur plus faible que le H2 la reacuteaction nrsquoa pas lieu
Cu + HNO3 rarr Cu(NO3)2 + NO + H2O
Cette reacuteaction est possible parce que le cuivre peut ecirctre oxydeacute par lrsquoacide nitrique mais sans remplacer lrsquohydrogegravene
Cu0 + H+1N+5O-2
3 rarr Cu+2(NO3)2-1 + N+2O-2 + H+1
2O-2
Reacuteactifs Cu0 N+5 Produits Cu+2 N+2 Les demi-reacuteactions
x3 Cu0 rarr Cu+2 + 2e ndash Oxydation agent reacuteducteur
x2 N+5 + 3e ndash rarr N+2 Reacuteduction agent oxydant
Par la multiplication par 3 de la premiegravere demi-eacutequation et par 2 de la deuxiegraveme les 6 eacutelectrons produits par lrsquoune sont consommeacutes par lrsquoautre
3 Cu0 rarr 3 Cu+2 + 6e ndash
2N+5 + 6e ndash rarr 2N+2
3Cu0 + z H+1N+5O-2
3 rarr 3Cu+2(NO3)2-1 + 2N+2O-2 + yH+1
2O-2
Pour eacutequilibrer leacutequation bilan des reacuteactions reacutedox faire le bilan de matiegravere en eacutequilibrant lrsquohydrogegravene z = 3x2+2 = 8 et lrsquoeau=gt y = 4
3Cu0 + 8 H+1N+5O-23 rarr 3Cu+2(NO3)
-12 + 2N+2O-2 + 4H+1
2O-2
agent agent reacuteducteur oxydant
Ecrire leacutequation doxydoreacuteduction qui se produit lorsque lon met en
preacutesence les ions permanganate MnO4-(aq) avec les ions ferreux Fe2+
(aq)
Si on verse une solution de permanganate de potassium sur une solution contenant des ions Fe2+ on observe une deacutecoloration due agrave la formation des ions Mn2+ (en milieu acide sulfurique)
FeSO4(aq) + KMnO4(aq) H2 SO4 (aq) rarr Fe2(SO4)3(aq) + Mn SO4 (aq)+K2 SO4 (aq)+H2O(l)
Les couples MnO4-(aq) Mn2+
(aq) et Fe3+(aq) Fe2+
(aq)
MnO4-(aq) ndash ion permanganate violet en solution
Mn2+(aq) ndash ion manganegravese incolore en solution
Fe3+(aq) ndash ion fer III vert pacircle en solution
Fe2+(aq) ndash rouilleacute en solution
Il faut tout dabord eacutecrire les deux demi-eacutequations eacutelectroniques
- 2e- 2Fe2+
(aq) 2Fe3+(aq)
Mn+7O4-(aq) + 5e- Mn2+
(aq)
On eacutequilibre ensuite tous les atomes autres que O et H Pour lrsquoeacuteleacutement oxygegravene eacutetant en milieu aqueux il faut ajouter des H2O
Fe2+(aq) = Fe3+
(aq) + 2e-
Mn+7O4-(aq) + 5e- Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
Pour lrsquoeacuteleacutement hydrogegravene eacutetant en milieu acide il faut ajouter des H+ au deacutepart 2Fe2+
(aq) = 2Fe3+(aq) + 2e-
Mn+7O4
-(aq) + 8 H+ + 5e- Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
Il faut ensuite sarranger pour avoir le mecircme nombre deacutelectrons eacutechangeacutes dans les deux demi-eacutequations eacutelectroniques
5 2Fe2+
(aq) = 2Fe3+(aq) + 2e-
2 MnO4-(aq) + 8 H+ + 5 e- = Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
2 MnO4
-(aq) + 10 Fe2+
(aq) + 16 H+ = 2 Mn2+(aq) + 10 Fe3+
(aq) + 8 H2O(l)
10FeSO4(aq) + 2KMnO4(aq) + 8H2 SO4 (aq) rarr 5Fe2(SO4)3(aq) + 2Mn SO4 (aq) +K2 SO4 (aq)+ 4H2O(l)
Rappels doxydoreacuteduction
Donnez la deacutefinition dun oxydant et rappelez agrave quelle demi-eacutequation eacutelectronique il reacutepond Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de gagner des eacutelectrons selon leacutequation ox + n e- = red Donnez la deacutefinition dun reacuteducteur et rappelez agrave quelle demi-eacutequation eacutelectronique il reacutepond Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de perdre des eacutelectrons selon leacutequation red = ox + n e- Comment appelle-t-on lensemble dun oxydant et dun reacuteducteur lieacutes par une demi-eacutequation eacutelectronique Quelle notation utilisons-nous pour cet ensemble Un oxydant et un reacuteducteur lieacute par une demi-eacutequation eacutelectronique forment un couple doxydoreacuteduction que lon note oxred Donnez la deacutefinition dune eacutequation doxydoreacuteduction Une reacuteaction doxydoreacuteduction met en jeu un transfert deacutelectrons entre loxydant dun couple oxydoreacuteducteur et le reacuteducteur dun autre couple oxydoreacuteducteur
Exercices
1 Mots manquants a) Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de helliphelliphelliphellip un ou
plusieurs helliphelliphellip b) Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de helliphelliphelliphellipun ou
plusieurs helliphelliphellip c) Lors dune reacuteaction doxydoreacuteduction loxydant helliphelliphellip un ou plusieurs
eacutelectrons
2 Choisir le mot adeacutequat entre les deux proposeacutes a) Dans le couple Ag+
(aq)Ag(s) lrsquoion argent esthelliphelliphelliphelliphellip (le reacuteducteurlrsquooxydant)
b) La demi-eacutequation drsquooxydoreacuteduction associeacutee au couple H+(aq) H2(g) srsquoeacutecrit
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2H+(aq) +2e- rarr H2(g) H2(g) rarr 2H+
(aq) +2e- c) Le meacutetal fer ne peut pas reacuteagir avec helliphelliphelliphelliphellip lrsquoion Mg 2+ lrsquoion Cu2+ d) Lrsquoion cuivre (II) peut reacuteagir avec helliphelliphellip le meacutetal argent le meacutetal fer e) Le meacutetal cuivre ne peut pas reacuteagir avec helliphelliphelliplrsquoion H+
(aq) lrsquoion Zn2+
3 Vrai ou faux a) Lors dune reacuteaction doxydoreacuteduction le reacuteducteur donne un ou plusieurs
eacutelectrons e - (V) b) Lrsquooxydant capte des protons (F) c) Au cours drsquoune reacuteaction drsquooxydoreacuteduction le nombre drsquoeacutelectrons ceacutedeacutes
par le reacuteducteur est eacutegal au nombre drsquoeacutelectrons capteacutes par lrsquooxydant (V)
d) Les meacutetaux peuvent ceacuteder des eacutelectrons ils sont des reacuteducteurs (V) e) Tous les couples suivants sont des couples oxydant reacuteducteur
1 Zn Zn2+ 2 H2O HO ndash 3 Cu + + Cu (F) f) Les di-halogegravenes (F2 Cl2 Br2 I2 ) sont des oxydants (V)
4 Reacuteaction drsquooxydoreacuteduction ou non a) 2CuO + C rarr 2Cu + CO2 b) 2NaOH + H2SO4 rarr Na2SO4 + 2H2O c) H2SO4 + 8HIrarr H2S + 4I2 + 4H2O d) HClO4 + KOH rarr KClO4 + H2O
5 Ecrire les demi-eacutequations drsquooxydoreacuteduction des couples suivants Ag+
(aq) Ag(s) Cl2(aq) Cl ndash(aq) Fe2+(aq) Fe(s) H
+(aq) H2(g)
6 On donne leacutequation non eacutequilibreacutee de la reacuteaction doxydoreacuteduction suivante Sn+2 + Alrarr Sn + Al+3 a) Equilibrer cette eacutequation bilan b) Preacuteciser quelle est parmi les reacuteactifs lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice c) Nommer les couples reacutedox mis en jeu et les classer selon le pouvoir oxydant croissant du cation meacutetallique
7 Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-eacutequation Identifier lagent oxydant et lagent reacuteducteur dans chaque eacutequation et eacutequilibrer les eacutequations bilan
a) C + H2SO4 rarr CO2 + 2SO2 + 2H2O b) H2S + O2 rarr SO2 + H2O c) Al + Hg Cl2 rarrAlCl3 + Hg d) Zn + HCl rarr ZnCl2 +H2 e) Fe2O3 + CO rarr Fe + CO2 f) HNO3 + H3PO3 rarr NO + H3PO4 + H2O g) H2SO4 + HI rarrH2S + I2 + 4H2O h) MnO2 + HCl rarrMnCl2 + Cl2 + H2O i) KMnO4 + HCl rarrMnCl2 + KCl + Cl2 + H2O
8 On plonge une lame drsquoaluminium dans une solution de sulfate de cuivre CuSO4 Un deacutepot de cuivre solide Cu(s) se forme sur la lame et des ions aluminium apparaissent dans la solution
a) Ecrire lrsquoeacutequation qui modeacutelise la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui a lieu b) Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation
c) Calculer la masse drsquoaluminium qui peut reacuteagir avec 100g solution de sulfate de cuivre de concentration 16 ACu = 64 AS = 32 AO = 16 AAl = 27
9 Les gongs sont des instruments originaires de lrsquoAsie du Sud-Est dont la sonoriteacute est notamment lieacutee au mateacuteriau utiliseacute pour leur fabrication le bronze alliage de cuivre et drsquoeacutetain Pour deacuteterminer la composition du bronze on reacutealise les expeacuteriences preacuteliminaires suivantes
A On introduit un morceau drsquoeacutetain dans une solution drsquoacide chlorhydrique il se forme des ions drsquoeacutetain Sn2+
(aq) et du dihydrogegravene gazeux B On introduit un morceau de cuivre dans une solution drsquoacide chlorhydrique on nrsquoobserve aucune transformation chimique C On introduit un morceau du bronze dans une solution drsquoacide chlorhydrique on observe un deacutegagement gazeux a) Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui modeacutelise la
transformation chimique observeacutee lors de lrsquoexpeacuterience C b) Comparer le caractegravere reacuteducteur de ces deux meacutetaux c) Deacuteduire la composition massique du bronze si la masse du morceau de
bronze est de 173 g et la masse du gaz degageacute lors de lrsquoexpeacuterience C est de 02g ASn = 119 ACu = 64 AH = 1
SUJETS PROPOSES
Sujet ndeg1
Lrsquoaluminothermie designe une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction tregraves exotermique entre lrsquoaluminium et un oxyde meacutetallique Elle conduit agrave lrsquoeacutelaboration du meacutetal et la formation drsquooxyde drsquoaluminium Par exemple le chrome est preacutepareacute par aluminothermie agrave partir de loxyde de chrome (III) et de laluminium
Lrsquoune des utilisations des plus courantes en est le soudage des rails de chemin de fer agrave partir dun meacutelange de poudre doxyde de fer (III) et daluminium Questions
1 Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction drsquoaluminothermie pour souder les
rails de chemin de fer 2 Eacutequilibrer cette eacutequation reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation Preacuteciser lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice 3 Quelle masse drsquoaluminium faut-il faire reacuteagir pour produire 014 kg Fe
Donneacutees A Al = 27 A Fe = 56
Sujet ndeg2
Lrsquoeau laquoultrapureraquo ne se trouve pas dans la nature Les eaux des riviegraveres des lacs et des nappes phreacuteatiques contiennent des mineacuteraux en solution et des gaz dissous Les eaux marines contiennent aussi des sels en pourcentage variable Pour fabriquer une eau ultrapure ndash utiliseacutee dans lrsquoindustrie micro-eacutelectronique et pharmaceutique pour la mise en oeuvre de techniques drsquoanalyses tregraves sensibles pour la culture des tissus pour la feacutecondation in vitro ndash on eacutelimine toutes les substances et tous les micro-organismes qursquoelle contient
La dissociation tregraves partielle de lrsquoeau pure donne lieu agrave un eacutequilibre chimique
2 H2O(L) H3O+ + HO ndash
Questions
1 Pourquoi lrsquoeau parfaitement pure preacutesente-t-elle une tregraves faible conductibiliteacute eacutelectrique
2 Donner la deacutefinition et lrsquoexpression du produit ionique de lrsquoeau 3 Calculer le pH drsquoune solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M et
drsquoune solution drsquohydroxyde de natrium 01M 4 Si un eacutelegraveve a pris 10 ml solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M
et qursquoil ajoute agrave cette solution 10 ml solution drsquohydroxyde de natrium 01M la solution aura-t-elle un caractegravere neutre Expliquer
Sujet ndeg3
La batterie dune voiture est un accumulateur au plomb constitueacute de deux eacutelectrodes en plomb Pb(S) dont lun est recouvert de dioxyde de plomb PbO2(s) Lensemble est immergeacute dans une solution concentreacutee dacide sulfurique (2H+
(aq) + SO4
2ndash (aq) ) Les couples mis en jeu sont Pb2+
(aq)Pb(s) et PbO2(s) Pb2+(aq) Lorsque la
voiture deacutemarre laccumulateur fonctionne comme une pile Lorsque la voiture roule la batterie se recharge et fonctionne comme un eacutelectrolyseur
Questions
1 Eacutecrire les demi-eacutequations eacutelectroniques associeacutees agrave ces deux couples 2 Indiquer la cathode et lanode Quelle est la borne neacutegative Preacuteciser pour
chaque eacutelectrode la nature (oxydation ou reacuteduction) de la reacuteaction observeacutee 3 Justifier que leacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation chimique qui a
lieu lors du deacutemarrage de la voiture peut seacutecrire Pb(s) + PbO2 (s) + 4 H+
(aq) = 2 Pb2+(aq) + 2H2O(l)
4 Expliquer le fonctionnement de cette pile
Sujet ndeg4
Les esters sont tregraves abondants dans la nature fleurs graines fruits essences veacutegeacutetales huiles veacutegeacutetales et animales graisses Ils sont des substances utiles dans lrsquoindustrie agroalimentaire en parfumerie et dans drsquoautres secteurs industriels Les esters sont obtenus par la reacuteaction drsquoesteacuterification Un ester est le produit drsquoun acide carboxylique avec un alcool
Acide carboxylique + alcools ester + eau
R CO
OH+ ROH R C
O
OR+ H2O
Cette reacuteaction est lente et reacuteversible Lrsquoaugmentation de la concentration initiale drsquoalcool et drsquoacide et aussi de la tempeacuterature et la preacutesence drsquoun catalyseur (par exemple H2SO4) permettent drsquoaugmenter la vitesse des deux reacuteactions et drsquoaboutir plus rapidement agrave lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre
Questions
1 Expliquer les termes laquolenteraquo laquoreacuteversibleraquo et laquolrsquoeacutetat drsquoeacutequilibreraquo 2 On considegravere initialement un systegraveme chimique contenant une mole drsquoacide
carboxylique et une mole drsquoalcool Apregraves qursquoon a atteint lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre [ester] = 066 Calculer la valeur de la constante drsquoeacutequilibre Quelle sera la valeur du rendement de cette reacuteaction
3 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation entre lrsquoacide butanoϊque et eacutethanol qui possegravede une odeur drsquoananas Nommer les produits obtenus
4 Expliquer lrsquoimportance des esters
Sujet ndeg5
A lrsquoabri de lrsquoair certains vins se conservent tregraves longtemps mais agrave son contact tous les vins srsquoaltegraverent En effet lrsquooxydation de lrsquoeacutethanol CH3ndashCH2ndashOH par lrsquooxygegravene de lrsquoair conduit agrave lrsquoacide eacutethanoϊque eacutegalement appeleacute acide aceacutetique CH3ndashCOOH principal constituant du vinaigre Parallegravelement agrave cette reacuteaction favoriseacutee par des bacteacuteries du genre Aceacutetobacter une reacuteaction lente entre lrsquoacide aceacutetique formeacute et lrsquoeacutethanol restant conduit agrave un ester lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle qui donne un goucirct piquant Questions
1 Expliquer pourquoi les vins conserveacutes agrave lrsquoabri de lrsquoair ne se transforment pas en vinaigre 2 Ecrire les deux eacutequations chimiques qui deacutecrivent les reacuteactions deacutecrites dans le texte 3 Ecrire lrsquoeacutequation qui deacutecrit lrsquoacide eacutethanoϊque comme un acide Bronsted Identifier les couples acidebase mis en jeu 4 Deacutecrire les proprieacuteteacutes physiques de lrsquoacide aceacutethique
Masses atomiques c = 12 gmol-1 O = 16 gmol-1 H = 1 gmol-1
Sujet ndeg6
Le savon de Marseille est un type de savon particuliegraverement efficace par son pouvoir nettoyant utiliseacute essentiellement pour lrsquohygiegravene du corps La formule de ce savon contenant 72 sels drsquoacides gras (provenant du meacutelange dhuiles et de soude NaOH) a eacuteteacute fixeacutee entre le XIVe et le XVIIe siegravecles Au XIXe siegravecle Marseille avec ses presque 90 savonneries possegravede une industrie florissante qui connaicirct son apogeacutee en 1913 avec pregraves de 180000 tonnes produites Apregraves 1950 larriveacutee des deacutetergents de synthegravese preacutecipite rapidement son deacuteclin
Les savons R-COO-Na+ (ougrave R- est un radical drsquoacide gras) srsquoobtiennent par hydrolyse basique des triglyceacuterides se trouvant dans les graisses avec de la soude NaOH
Un savon contient un groupe hydrophile (ion carboxylate) et un groupe hydrophobe (ou lipophile) la chaicircne carboneacutee Cette structure lui confegravere des proprieacuteteacutes deacutetergentes Questions
1 Expliquer les termes laquohydrophileraquo et laquohydrophoberaquo 2 Indiquer le groupe hydrophile et le groupe hydrophobe du palmitate de sodium
CH3-(CH2)14-COO-Na 3 Expliquer pourquoi les savons sont des produits de nettoyage 4 Quel est le pourcentage de carbone dans le palmitate de sodium 5 Expliquer le deacuteclin du savon de Marseille apregraves 1950
Appareils et verrerie de laboratoire
Flacon Ballon agrave fond plat Beacutecher Pissette Entonnoir
Tube agrave essai Erlenmeyer Fiole jaugeacutee Ampoule agrave deacutecanter Pipette jaugeacutee
Eprouvette gradueacutee Burette gradueacutee Pipette gradueacutee Reacutefrigeacuterant
Cristallisoir Verre agrave pied Flacon compte-gouttes Spatules
Agitateur-baguette Page daccueil Page exercices Page httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpwwwac-nancy-metzfrenseignphysiqueSC_INDEXHTMollegraveges
Imagini
1) combustion du magneacutesium
httpscienceamusantenetwikiindexphptitle=ImageCombustion_magnC3A9sium_1jpg
2) pag 22 httplyc-renaudeau-49ac-nantesfrphysapspipphparticle54
3)
support theacuteorique y est offert par la theacuteorie Broumlnsted des acides et des bases dont on appreacutecie la puissance agrave lrsquoaide de la notion de pH
Contenus Transformation lente et rapide Deacutefinitions drsquoun oxydant et drsquoun reacuteducteur Les deux sens drsquoune transformation Deacutefinitions des processus chimiques reacuteversibles et irreacuteversibles Acides et bases Broumlnsted Reacuteactions reacuteversibles et irreacuteversibles Definition du pH
Thegraveme II Lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre drsquoun systegraveme chimique Si lrsquoavancement final drsquoune reacuteaction est eacutegal agrave lrsquoavancement maximal la
transformation est nommeacutee totale ou quantitative Lorsque lrsquoavancement final drsquoune reacuteaction est diffeacuterent de lrsquoavancement maximal la transformation est qualifieacutee de limiteacutee Crsquoest le cas des reacuteactions drsquoeacutequilibre A chaque reacuteaction drsquoeacutequilibre on associe une constante drsquoeacutequilibre nommeacutee aussi quotient de reacuteaction
Le support theacuteorique pour ce thegraveme est offert par de nombreuses reacuteactions eacutetudieacutees tant dans le contexte de la chimie anorganique que dans celui de la chimie organique Il srsquoagit tout drsquoabord de lrsquoautoprotolyse de lrsquoeau qui nous offre les instruments de travail pour le chapitre acides-bases - le produit ionique de lrsquoeau et le pH dont la valeur indique le caractegravere acide neutre ou basique drsquoune solution aqueuse
La connaissance des proprieacuteteacutes des systegravemes en eacutequilibre et de la valeur de la constante drsquoeacutequilibre est tregraves importante dans la chimie preacuteparatoire Quant agrave lrsquoobtention des esters et agrave leur hydrolyse il en sera question aussi dans le cadre du dernier thegraveme
Les eacutechanges spontaneacutes drsquoeacutelectrons peuvent avoir lieu de maniegravere directe comme on vient de le constater dans le cadre de lrsquouniteacute 2 du premier thegraveme - Reacuteaction drsquooxydoreacuteduction Les transferts indirects permettent la fabrication des piles ndash sources drsquoeacutenergie eacutelectrique
Contenus Transformation totale transformation limiteacutee Lrsquoeacutetat de lrsquoeacutequilibre chimique Constante drsquoeacutequilibre Kc associeacutee agrave lrsquoeacutequation drsquoune reacuteaction agrave une
tempeacuterature donneacutee Autoprotolyse de lrsquoeau la constante drsquoeacutequilibre nommeacutee produit ionique
de lrsquoeau et noteacutee Kw Echelle de pH solution acide basique et neutre Piles eacutelectriques - transferts spontaneacutes drsquoeacutelectrons entre des espegraveces
chimiques (meacutelangeacutees ou seacutepareacutees) de deux couples oxydantreacuteducteur du type ion meacutetalliquemeacutetal Mn+M(s)
Constitution et fonctionnement drsquoune pile observation du sens de circulation du courant eacutelectrique mouvement des porteurs de charges rocircle du pont salin reacuteactions aux eacutelectrodes
Exemples de piles usuelles la pile Daniell accumulateur au plomb
Thegraveme III Classification des composeacutes organiques
La diversiteacute des substances organiques srsquoexplique drsquoune part par la diversiteacute des
chaicircnes carboneacutees et drsquoautre part par les proprieacuteteacutes que les groupes fonctionnels leur impriment Les chaicircnes peuvent ecirctre satureacutees ou insatureacutees lineacuteaires ou ramifieacutees acycliques ou cycliques (par exemple aromatiques) Il y a beaucoup de familles de composeacutes composeacutes halogeacuteneacutes alcools acides carboxyliques aldeacutehydes et ceacutetones amines etc Lrsquoaccent tombe sur lrsquoeacutetude des proprieacuteteacutes physiques et chimiques des esters deacuteriveacutes fonctionnels des acides en interrelation avec leur structure Ce thegraveme nous offre aussi lrsquooccasion drsquoappliquer aux reacuteactions des substances organiques les critegraveres de classification des processus chimiques
Contenus Les alcools Les esters - Hydrolyse drsquoun ester - Deacutefinition du rendement drsquoune transformation Les graisses Les savons et deacutetergents utilisation
II Une fois les contenus corroboreacutes avec les objectifs de reacutefeacuterence LES ACTIVITEacuteS DrsquoAPPRENTISSAGE consistent dans le deacuteveloppement chez lrsquoeacutelegraveve
des compeacutetences suivantes
Compeacutetences agrave eacutevaluer - Thegraveme I
Faire la distinction entre transformation lente et rapide Deacutefinir et identifier un oxydant et un reacuteducteur Ecrire lrsquoeacutequation drsquoune reacuteaction associeacutee agrave une transformation
drsquooxydoreacuteduction Deacutefinir et identifier un acide ou une base selon Broumlnsted Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction associeacutee agrave une transformation acido-basique Identifier dans une transformation acido-basique les deux couples acide ndash
base conjugueacutes Caracteacuteriser les processus chimiques reacuteversibles et irreacuteversibles Connaicirctre la deacutefinition du pH pour les solutions aqueuses dilueacutees
Compeacutetences agrave eacutevaluer ndash Thegraveme II
Deacutefinir lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre chimique Savoir que lorsque lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre du systegraveme est atteint les quantiteacutes de
matiegravere nrsquoeacutevoluent plus et que cet eacutetat drsquoeacutequilibre est dynamique
Savoir que Kw est la constante drsquoeacutequilibre associeacutee agrave lrsquoauto-pyrolyse de lrsquoeau Connaissant la valeur du pH drsquoune solution aqueuse preacuteciser si elle est acide
basique ou neutre A partir de la concentration molaire des ions H3O
+ ou OH- deacuteduire la valeur du pH de la solution
Scheacutematiser une pile Utiliser le critegravere drsquoeacutevolution spontaneacutee pour deacuteterminer le sens de
deacuteplacement des porteurs de charges dans une pile Interpreacuteter le fonctionnement drsquoune pile en disposant drsquoune information sens
de circulation du courant eacutelectrique Ecrire les eacutequations des reacuteactions aux eacutelectrodes
Compeacutetences agrave eacutevaluer - Thegraveme III
Classer les composeacutes organiques selon diffeacuterents critegraveres Utiliser correctement la nomenclature des composeacutes organiques Expliquer les proprieacuteteacutes physiques des alcools (eacutetat drsquoagreacutegation solubiliteacute
point drsquoeacutebullition) Ecrire les eacutequations qui correspondent aux proprieacuteteacutes chimiques des alcools
lrsquooxydation la combustion la fermentation aceacutetique Appliquer les algorithmes speacutecifiques pour reacutesoudre des problegravemes
quantitatifs Correacuteler les proprieacuteteacutes des composeacutes organiques eacutetudieacutes avec leur rocircle
physiologique
C LE DEROULEMENT DE LrsquoEPREUVE Le candidat choisira son sujet par tirage au sort parmi un nombre de sujets
couvrant lrsquoensemble du programme Le sujet aborde un thegraveme de la vie quotidienne ou traite des problegravemes actuels (aspects transdisciplinaires) On part drsquoun texte drsquoune longueur entre 10 lignes et une page accompagneacute drsquoillustrations issu de revues de vulgarisation scientifique (Science et Vie La Recherche Sciences et avenir Pour la Science etc) ou drsquoInternet Ces textes sont en accord avec les thegravemes choisis et avec les notions abordeacutees dans le programme du baccalaureacuteat roumain
Le candidat a agrave sa disposition 30 minutes pour preacuteparer sa reacuteponse Leacutepreuve orale est structureacutee en trois temps
- 1deg temps On demande au candidat drsquoeacutetablir la probleacutematique abordeacutee dans le texte et de la preacutesenter oralement au jury dans un exposeacute de maximum 10 minutes organiseacute sous forme de plan argumentatif - 2deg temps Un ensemble de questions courtes concernant les pheacutenomegravenes preacutesenteacutes dans le texte sollicitent la description des aspects qualitatifs et lrsquoeacutecriture des reacuteactions chimiques suivies drsquoun calcul simple les questions sont lieacutees aux aspects de la vie quotidienne et de lrsquoeacutevolution des ideacutees scientifiques Le but est que par les reacuteponses donneacutees aux diffeacuterentes questions on fasse parler les eacutelegraveves en marge de la probleacutematique du texte
- 3deg temps Un problegraveme classique de chimie proche des exercices traiteacutes dans les manuels proche de ceux qui existent dans les eacutepreuves eacutecrites du baccalaureacuteat Il peut ne pas exister si le sujet ne srsquoy precircte pas
C LE SUJET DE LrsquoEacutePREUVE
LrsquoEacuteVALUATION FINALE (LrsquoEXAMEN ORAL) appreacuteciera LES COMPEacuteTENCES geacuteneacuterales et speacutecifiques acquises suite agrave lrsquoeacutetude du programme de chimie classes bilingues de tout profil
Analysons la structure de lrsquoexamen le candidat doit pouvoir comprendre et expliquer un texte scientifique adapteacute aux contenus du programme Il doit identifier la probleacutematique abordeacutee dans le texte du sujet en eacutevaluer les informations agrave lrsquoaide des meacutethodes speacutecifiques agrave la chimie utiliser de maniegravere adeacutequate les termes scientifiques deacutemontrer sa capaciteacute drsquoappliquer les concepts et les notions apquises au contexte proposeacute par le sujet Degraves que la probleacutematique a eacuteteacute deacutefinie les questions ont le rocircle de deacutetailler les contenus de mettre en eacutevidence un instrument de reacutesolution drsquoun problegraveme qualitatif ou quantitatif de solliciter lrsquoargumentation au sein drsquoun raisonnement speacutecifique ou de mettre en lumiegravere les aspects pratiques du contenu du texte
La maniegravere dont se deacuteroule cette eacutepreuve drsquoexamen permet au candidat drsquoexercer de maniegravere creacuteative les compeacutetences acquises par lrsquoeacutetude de la chimie Le texte offre un terrain favorable de discussion en marge de certains pheacutenomegravenesnotions tandis que les questions facilitent les explications
ESSENTIEL DES THEgraveMES PROPOSEacuteS PAR LE PROGRAMME DrsquoENSEIGNEMENT
Thegraveme I Une transformation chimique rapide a une dureacutee trop courte Une transformation lente a une dureacutee qui permet de suivre son eacutevolution soit agrave
lrsquoœil libre soit avec des appareils de mesure Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de gagner des eacutelectrons selon
leacutequation ox + n e- = red Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de perdre des eacutelectrons selon
leacutequation red = ox + n e- Une reacuteaction doxydoreacuteduction met en jeu deux couples oxydant-reacuteducteur Elle
consiste en un transfert deacutelectrons entre le reacuteducteur dun couple oxydant-reacuteducteur et loxydant de lrsquoautre couple
Un acide selon Broumlnsted est une espegravece chimique qui fournit un ou plusieurs protons
Une base selon Broumlnsted est une espegravece chimique qui capte un ou plusieurs protons
Une reacuteaction acido-basique reacutesulte drsquoun transfert de protons entre lrsquoacide drsquoun couple et la base drsquoun autre couple acide-base
Les transformations chimiques qui ne se reacutealisent que dans un sens sont appeleacutees irreacuteversibles les transformations qui peuvent se reacutealiser dans les deux sens sont appeleacutees reacuteversibles
Le pH est exprimeacute agrave lrsquoaide de la concentration des ions hydronium [H3O]+ et a des valeurs dans le domaine 0 ndash 14 [H3O]+ = 10 ndash pH
Thegraveme II Un systegraveme chimique atteint un eacutetat drsquoeacutequilibre lorsque les reacuteactifs et les produits
coexistent en proportions constantes dans lrsquoeacutetat final de la transformation Les concentrations des espegraveces chimiques drsquoun systegraveme en eacutequilibre restent
constantes au cours du temps Lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre est dynamique parce que le systegraveme est le siegravege de deux
reacuteactions opposeacutees qui se produisent simultaneacutement lrsquoune consomme les reacuteactifs (sens 1) et lrsquoautre reforme les reacuteactifs (sens 2)
Pour un systegraveme chimique en eacutequilibre on peut eacutecrire un quotient de reacuteaction agrave une tempeacuterature donneacutee Kc qui possegravede une valeur constante et indeacutependante de la composition initiale
Le quotient de reacuteaction Qr associeacute agrave la reacuteaction en solution aqueuse deacutequation a A (aq) + b B (aq) = c C (aq) + d D (aq) est deacutefini par
Lrsquoeau pure contient des ions hydronium H3O+ et hydroxydes HO ndash obtenus par
ionisation partielle (autoprotolyse) Dans lrsquoeau pure [H3O]+ = [HO] ndash = 10-7 moll Le produit de leur concentration donne une constante KH2O appeleacutee le produit ionique de lrsquoeau
Dans toute solution aqueuse KH2O = 10-14 a 25ordmC On peut classer les solutions aqueuses selon lrsquoeacutechelle de pH un axe gradueacute de
0 agrave 14 une solution est acide si elle a le pH lt 7 basique si elle a le pH gt 7 et neutre si le pH = 7
Repreacutesentation symbolique drsquoune pile M(s) M (aq) Mrsquo n+ (aq) Mrsquo(s) la borne (-) dune pile correspond agrave lanode ougrave se produit la reacuteaction doxydation qui va fournir les eacutelectrons la borne (+) dune pile correspond agrave la cathode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction qui va consommer les eacutelectrons
Les deux compartiments (qui contiennent les eacutelectrodes meacutetalliques M et Mrsquo plongeacutes dans les solutions de leurs oxydants Mn+ et Mrsquo n+) sont relieacutes par un pont salin qui assure lrsquoeacutelectro-neutraliteacute des compartiments et la continuiteacute du courant Les demi-reacuteactions et donc le sens des eacutechanges drsquoeacutelectrons aux interfaces meacutetal ndash solution deacuteterminent le sens du courant
Lrsquoessentiel du Thegraveme III Les substances organiques peuvent ecirctre classeacutees selon leur composition (hydrocarbures et deacuteriveacutes fonctionnels) selon le type de liaisons qui existent entre les atomes de carbone de la chaicircne (satureacutees insatureacutees aromatiques) selon lrsquoaspect de la chaicircne (acyclique cyclique lineacuteaire ramifieacutee) La deacutenomination des substances organiques se fait conformeacutement aux regravegles IUPAC Le nom drsquoun composeacute organique est toujours constitueacute drsquoun preacutefix et drsquoun suffixe (ou terminaison) le preacutefix indique drsquoatomes de carbone de la chaicircne principale Le suffixe indique la famille du composeacute organique
Nombre drsquoatomes de carbone
Preacutefix Nombre drsquoatomes de carbone
Preacutefix Famille
Suffixe
Alcane - an
1 Meth- 6 Hex - Alcegravene - eacutene
2 Eth - 7 Hept - Alcool - an - hellip- ol
3 Prop - 8 Oct - Acide carboxylique Acide hellipanoiumlque
4 Buth - 9 Non - Ester Carboxylate drsquoalkyle 5 Pent - 10 Dec -
Les alcools sont caracteacuteriseacutes par la preacutesence drsquoun groupe hydroxyle ndash OH lieacute agrave un atome de carbone satureacute
Pour les alcools les liaisons hydrogegravene sont responsables des tempeacuteratures drsquoeacutebullition eacuteleveacutees et de la solubiliteacute dans lrsquoeau On peut oxyder les alcools de maniegravere diffeacuterente en fonction de leur structure et de lrsquoagent oxydant utiliseacute Les alcools peuvent reacuteagir avec les acides pour donner les esters (composeacutes deacuteriveacutes des acides carboxyliques) cette transformation est lente limiteacutee et catalyseacutee par H+ (par exemple H2SO4) Lrsquohydrolyse drsquoun ester est la transformation inverse de lrsquoesteacuterification cette transformation est eacutegalement lente limiteacutee et catalyseacutee par H+ Lrsquohydrolyse basique drsquoun ester ndash la saponification - est une reacuteaction lente mais totale Les graisses sont des substances naturelles qui contiennent des glyceacuterides ndash esters des acides gras avec glyceacuterine elles peuvent ecirctre solides (speacutecialement les graisses animales le suif le beurre etc) ou liquides (surtout les graisses veacutegeacutetales lrsquohuile drsquoolive de tournesol etc) Lrsquohydrogeacutenation des huiles est une reacuteaction qui sert agrave preacuteparer la margarine Les graisses alimentaires fournissent des sources drsquoeacutenergie elles apportent aussi des eacuteleacutements importants dans la fabrication de la membrane cellulaire Le savon et les deacutetergents ont un pouvoir mouillant moussant et eacutemulsionnant
Exemple de deacuteveloppement drsquoune uniteacute didactique
La Reacuteaction drsquooxydoreacuteduction Objectifs du chapitre Deacutefinir un oxydant et un reacuteducteur Deacutefinir une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction Ecrire lrsquoeacutequation drsquoune reacuteaction drsquooxydorduction Reconnaicirctre lrsquooxydant et le reacuteducteur dans le couple oxydant
reacuteducteur
Qursquoest-ce qursquoun oxydant et un reacuteducteur Qursquoest-ce qursquoune reacuteaction drsquooxydoreacuteduction
Photo combustion du magneacutesium
Exemple 1 Analysons la reacuteaction entre magneacutesium et oxygegravene
Mg + 12O2 rarr MgO
Le magneacutesium srsquoest oxydeacute formant un composeacute ionique avec lrsquooxygegravene Donc
lrsquooxygegravene este oxydant En mecircme temps se combinant avec le magneacutesium lrsquooxygegravene srsquoest reacuteduit On
dit alors que le magneacutesium est reacuteducteur
oxydation
Mg + 12 O2 rarr MgO reacuteduction
Mais lrsquooxyde de magneacutesium est une substance ionique formeacutee par cession-
acceptation drsquoeacutelectrons
ndash 2e ndash
Mg Mg+2
+ 2e
ndash
2O 2O ndash2
On peut agrave preacutesent compleacuteter le scheacutema
+ 2 e ndash
reacuteduction
Mg + 12 O2 rarr MgO reacuteducteur oxydant
ndash 2e
ndash oxydation
Par conseacutequent Une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction est une reacuteaction qui implique un transfert
drsquoeacutelectrons entre deux reacuteactifs Un reacuteducteur est une entiteacute chimique susceptible de ceacuteder un ou plusieurs eacutelectrons
Par exemple le magneacutesium est un reacuteducteur Un oxydant est une entiteacute chimique susceptible de gagner un ou plusieurs eacutelectrons
La moleacutecule drsquooxygegravene est lrsquooxydant Le raisonnement preacuteceacutedent peut ecirctre extrapoleacute agrave drsquoautres reacuteactions aussi ougrave lrsquooxygegravene nrsquointervient pas mais qui se reacutealisent avec transfert drsquoeacutelectrons Exemple 2
Couple oxydant reacuteducteur
Lorsque lrsquoon introduit de la poudre de zinc dans une solution de sulfate de cuivre
le cuivre meacutetal se deacutepose agrave la surface des particules de zinc et les ions Zn+2
apparaissent dans la solution Cette transformation peut ecirctre modeacuteliseacutee par lrsquoeacutequation chimique
Zn(s) + CuSO4(aq) rarr ZnSO4(aq) + Cu(s) ou Zn(s) + Cu
+2(aq) rarr Zn
+2(aq)
+ Cu(s)
Pour se transformer en Zn+2 chaque atome de zinc a perdu 2e ndash simultaneacutement
capteacutes par un ion cuivre Cu+2 Le transfert drsquoeacutelectrons peut ecirctre modeacuteliseacute de la maniegravere suivante
+ 2 e ndash
Zn(s) + Cu
+2 rarr Zn
+2 + Cu
ndash 2e
ndash
Deux entiteacutes chimiques qui se transforment lrsquoune en lrsquoautre par transfert
drsquoeacutelectrons forment un couple oxydant reacuteducteur On le note en juxtaposant les abreacuteviations de lrsquooxydant et du reacuteducteur seacutepareacutes
par un Par exemple lorsque le couple du cuivre est noteacute Cu2+Cu Cu2+ est lrsquooxydant et Cu est le reacuteducteur Dans le couple Cu2+
(aq)Cu (s) est associeacutee la demi-eacutequation
Cu2+(aq) + 2e
ndash rarr Cu (s)
Regravegles pour assigner les nombres doxydation 1 Le nombre doxydation dun eacuteleacutement libre = 0 Ex Cu0 Cl2
0 Na0 2 Le nombre doxydation dun ion monoatomique = charge de lion
Ex Ca2+ O ndash2 I- Fe+3ndash 3 Le nombre doxydation de lhydrogegravene = ndash 1 Le nombre doxydation de loxygegravene = ndash 2 Ex H+Clndash H+1
2O-2 Al2
+3O32
Dans les hidrures ioniques le nombre doxydation de lhydrogegravene = + 1 Na+Hndash Ddans les peroxydes le nombre doxydation de loxygegravene = ndash 1 Ex H2
+1O2-1
4 La somme des nombres doxydation dans un ion polyatomique = charge de lion Par exemple pour
5 Les nombres doxydation des eacuteleacutements des groupes 1 et 2 ainsi que de laluminium sont toujours ceux donneacutes par le tableau peacuteriodique Ex Na+ Mg2+ Al+3
6 Le nombre doxydation des eacuteleacutements non couverts par ces regravegles doivent ecirctre calculeacutes en utilisant les nombres doxydation connus dans un composeacute Ex1 Al2
+3O32 2 x (+3) + 3 x (-2) = +6 ndash 6 = 0
Ex2 K2 +Cx O3
-2 Le nombre doxydation pour carbon est calculeacute en ce mode 2 x
(+1) +x + 3 x (-2) = 0 x = +4 Exemples de couples oxydantreacuteducteur
Couple Oxydant Reacuteducteur Demi-eacutequation doxydoreacuteduction
Na+Na ion sodium Sodium Na+ + e- = Na
Cu2+Cu ion cuivre II Cuivre Cu2+ + 2e- = Cu
Mg2+Mg ion magneacutesium II
Magneacutesium Mg2+ + 2e- = Mg
Zn2+Zn ion zinc II Zinc Zn2+ + 2e- = Zn
Al3+Al ion aluminium III Aluminium Al3+ + 3e- = Al
I2I- Diiode ion iodure I2 + 2e- = 2I-
Fe3+Fe2+ ion fer III ion fer II Fe3+ + e- = Fe2+
MnO4Mn2+ ion permanganate
ion manganegravese
MnO4- + 8H+ + 5e- = Mn2++4H2O
Ecrire lrsquoeacutequation drsquoune reacuteaction doxydoreacuteduction
Pour eacutecrire une eacutequation doxydoreacuteduction il faut dans lrsquoordre
1) identifier les reacuteactifs 2) eacutetablir lrsquoeacutecriture formelle des deux couples mis en jeu 3) combiner ces eacutecritures pour eacutegaliser le nombre drsquoeacutelectrons ceacutedeacutes et capteacutes
4) eacutecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction
Pour la reacuteaction
Fe(s) + Cu+2
(aq) rarr Fe+2
(aq) + Cu(s)
1) les reacuteactifs sont Fe(s) et Cu+2
(aq) 2) lrsquoeacutecriture formelle des deux couples est
ndash 2e
ndash
Le reacuteducteur cegravede deux eacutelectrons Fe(s) Fe+2
(aq)
+ 2e ndash
Lrsquooxydant capte deux eacutelectrons Cu+2
(aq) Cu(s)
3) combiner ces eacutecritures Lrsquoion de cuivre ------------------------------accepte les deux eacutelectrons ceacutedeacutes par le zinc
4) eacutecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction Fe(s) + Cu+2
(aq) rarr Fe+2
(aq) + Cu(s)
Exemple 3 Lorsque lrsquoon introduit un fil de cuivre dans une solution de nitrate drsquoargent AgNO3 lrsquoargent meacutetal se deacutepose agrave la surface du fil de cuivre 1) Les reacuteactifs sont Cu et Ag+ 2) Lrsquoeacutecriture formelle des deux couples est
Cu(s) ndash 2e ndash
Cu+2
(aq)
Ag+
(aq) + 1e
ndash Ag0
(s)
3) Des eacutelectrons ne doivent pas apparaicirctre dans lrsquoeacutequation de la reacuteaction parce que tous les eacutelectrons ceacutedeacutes par le reacuteducteur du premier couple sont capteacutes par lrsquooxydant
ndash 2e x 1 Cu(s) Cu
+2(aq)
ndash reacuteducteur demi-reacuteaction
+ 1e ndash
x 2 Ag+
(aq) Ag0
(s) ndash oxydant demi-reacuteaction
4) Cu(s) + 2Ag+
(aq) rarr Cu+2
(aq)
+ 2Ag0(s) reacuteaction globale
Cu + 2 AgNO3 rarr Cu (NO3)2 + 2 Ag
Oxydants et reacuteducteurs
Oxydants
Agent oxydant est un reacuteactif qui gagne des eacutelectrons et qui est reacuteduit Si une substance gagne facilement des eacutelectrons on dit quelle est un agent
oxydant fort Exemples drsquoagents oxydants - Les non-meacutetaux caracteacuteriseacutes par une grande valeur drsquoeacutelectroneacutegativiteacute par
exemple le dioxygegravene (O2) et les di-halogegravenes (F2 Cl2 Br2 I2) Ces non-meacutetaux ont tendance agrave capter des eacutelectrons pour satisfaire agrave la regravegle de lrsquooctet
Cl2 + 2e ndash rarr 2Clndash
- Les substances qui contiennent un eacuteleacutement qui a la tendance de faire diminuer son nombre drsquooxydation par exemple KMnO4 HNO3 K2Cr2O7 Reacuteducteurs
Agent reacuteducteur est un reacuteactif qui donne des eacutelectrons Lagent reacuteducteur contient leacuteleacutement qui est oxydeacute (qui perd des eacutelectrons) Si une substance perd facilement des eacutelectrons on dit quelle est un agent reacuteducteur fort Exemples drsquoagents reacuteducteurs
- les meacutetaux ont tendance agrave ceacuteder des eacutelectrons pour satisfaire agrave la regravegle de lrsquooctet
Mg rarr Mg2+ + 2e ndash
La deacutecroissance du caractegravere reacuteducteur est rendue par la seacuterie de lrsquoactiviteacute chimique des meacutetaux
Li K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au
Le sens de deacutecroissance du caractegravere reacuteducteur des meacutetaux
A lrsquoaide de cette eacutechelle on peut preacutevoir les reacuteactions qui auront naturellement lieu et celles qui au contraire sont impossibles dans un contexte normal
- Les non-meacutetaux peu eacutelectroneacutegatifs comme C H2
- Les substances qui contiennent un eacuteleacutement qui a la tendance de faire augmenter le nombre drsquooxydations (par exemple CO) Exemples Pourquoi le cuivre ne peut pas reacuteagir avec lrsquoacide chlorhydrique mais la
reacuteaction avec lrsquoacide nitrique concentreacute est-elle possible
Cu + HCl
Le cuivre est un reacuteducteur plus faible que le H2 la reacuteaction nrsquoa pas lieu
Cu + HNO3 rarr Cu(NO3)2 + NO + H2O
Cette reacuteaction est possible parce que le cuivre peut ecirctre oxydeacute par lrsquoacide nitrique mais sans remplacer lrsquohydrogegravene
Cu0 + H+1N+5O-2
3 rarr Cu+2(NO3)2-1 + N+2O-2 + H+1
2O-2
Reacuteactifs Cu0 N+5 Produits Cu+2 N+2 Les demi-reacuteactions
x3 Cu0 rarr Cu+2 + 2e ndash Oxydation agent reacuteducteur
x2 N+5 + 3e ndash rarr N+2 Reacuteduction agent oxydant
Par la multiplication par 3 de la premiegravere demi-eacutequation et par 2 de la deuxiegraveme les 6 eacutelectrons produits par lrsquoune sont consommeacutes par lrsquoautre
3 Cu0 rarr 3 Cu+2 + 6e ndash
2N+5 + 6e ndash rarr 2N+2
3Cu0 + z H+1N+5O-2
3 rarr 3Cu+2(NO3)2-1 + 2N+2O-2 + yH+1
2O-2
Pour eacutequilibrer leacutequation bilan des reacuteactions reacutedox faire le bilan de matiegravere en eacutequilibrant lrsquohydrogegravene z = 3x2+2 = 8 et lrsquoeau=gt y = 4
3Cu0 + 8 H+1N+5O-23 rarr 3Cu+2(NO3)
-12 + 2N+2O-2 + 4H+1
2O-2
agent agent reacuteducteur oxydant
Ecrire leacutequation doxydoreacuteduction qui se produit lorsque lon met en
preacutesence les ions permanganate MnO4-(aq) avec les ions ferreux Fe2+
(aq)
Si on verse une solution de permanganate de potassium sur une solution contenant des ions Fe2+ on observe une deacutecoloration due agrave la formation des ions Mn2+ (en milieu acide sulfurique)
FeSO4(aq) + KMnO4(aq) H2 SO4 (aq) rarr Fe2(SO4)3(aq) + Mn SO4 (aq)+K2 SO4 (aq)+H2O(l)
Les couples MnO4-(aq) Mn2+
(aq) et Fe3+(aq) Fe2+
(aq)
MnO4-(aq) ndash ion permanganate violet en solution
Mn2+(aq) ndash ion manganegravese incolore en solution
Fe3+(aq) ndash ion fer III vert pacircle en solution
Fe2+(aq) ndash rouilleacute en solution
Il faut tout dabord eacutecrire les deux demi-eacutequations eacutelectroniques
- 2e- 2Fe2+
(aq) 2Fe3+(aq)
Mn+7O4-(aq) + 5e- Mn2+
(aq)
On eacutequilibre ensuite tous les atomes autres que O et H Pour lrsquoeacuteleacutement oxygegravene eacutetant en milieu aqueux il faut ajouter des H2O
Fe2+(aq) = Fe3+
(aq) + 2e-
Mn+7O4-(aq) + 5e- Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
Pour lrsquoeacuteleacutement hydrogegravene eacutetant en milieu acide il faut ajouter des H+ au deacutepart 2Fe2+
(aq) = 2Fe3+(aq) + 2e-
Mn+7O4
-(aq) + 8 H+ + 5e- Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
Il faut ensuite sarranger pour avoir le mecircme nombre deacutelectrons eacutechangeacutes dans les deux demi-eacutequations eacutelectroniques
5 2Fe2+
(aq) = 2Fe3+(aq) + 2e-
2 MnO4-(aq) + 8 H+ + 5 e- = Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
2 MnO4
-(aq) + 10 Fe2+
(aq) + 16 H+ = 2 Mn2+(aq) + 10 Fe3+
(aq) + 8 H2O(l)
10FeSO4(aq) + 2KMnO4(aq) + 8H2 SO4 (aq) rarr 5Fe2(SO4)3(aq) + 2Mn SO4 (aq) +K2 SO4 (aq)+ 4H2O(l)
Rappels doxydoreacuteduction
Donnez la deacutefinition dun oxydant et rappelez agrave quelle demi-eacutequation eacutelectronique il reacutepond Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de gagner des eacutelectrons selon leacutequation ox + n e- = red Donnez la deacutefinition dun reacuteducteur et rappelez agrave quelle demi-eacutequation eacutelectronique il reacutepond Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de perdre des eacutelectrons selon leacutequation red = ox + n e- Comment appelle-t-on lensemble dun oxydant et dun reacuteducteur lieacutes par une demi-eacutequation eacutelectronique Quelle notation utilisons-nous pour cet ensemble Un oxydant et un reacuteducteur lieacute par une demi-eacutequation eacutelectronique forment un couple doxydoreacuteduction que lon note oxred Donnez la deacutefinition dune eacutequation doxydoreacuteduction Une reacuteaction doxydoreacuteduction met en jeu un transfert deacutelectrons entre loxydant dun couple oxydoreacuteducteur et le reacuteducteur dun autre couple oxydoreacuteducteur
Exercices
1 Mots manquants a) Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de helliphelliphelliphellip un ou
plusieurs helliphelliphellip b) Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de helliphelliphelliphellipun ou
plusieurs helliphelliphellip c) Lors dune reacuteaction doxydoreacuteduction loxydant helliphelliphellip un ou plusieurs
eacutelectrons
2 Choisir le mot adeacutequat entre les deux proposeacutes a) Dans le couple Ag+
(aq)Ag(s) lrsquoion argent esthelliphelliphelliphelliphellip (le reacuteducteurlrsquooxydant)
b) La demi-eacutequation drsquooxydoreacuteduction associeacutee au couple H+(aq) H2(g) srsquoeacutecrit
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2H+(aq) +2e- rarr H2(g) H2(g) rarr 2H+
(aq) +2e- c) Le meacutetal fer ne peut pas reacuteagir avec helliphelliphelliphelliphellip lrsquoion Mg 2+ lrsquoion Cu2+ d) Lrsquoion cuivre (II) peut reacuteagir avec helliphelliphellip le meacutetal argent le meacutetal fer e) Le meacutetal cuivre ne peut pas reacuteagir avec helliphelliphelliplrsquoion H+
(aq) lrsquoion Zn2+
3 Vrai ou faux a) Lors dune reacuteaction doxydoreacuteduction le reacuteducteur donne un ou plusieurs
eacutelectrons e - (V) b) Lrsquooxydant capte des protons (F) c) Au cours drsquoune reacuteaction drsquooxydoreacuteduction le nombre drsquoeacutelectrons ceacutedeacutes
par le reacuteducteur est eacutegal au nombre drsquoeacutelectrons capteacutes par lrsquooxydant (V)
d) Les meacutetaux peuvent ceacuteder des eacutelectrons ils sont des reacuteducteurs (V) e) Tous les couples suivants sont des couples oxydant reacuteducteur
1 Zn Zn2+ 2 H2O HO ndash 3 Cu + + Cu (F) f) Les di-halogegravenes (F2 Cl2 Br2 I2 ) sont des oxydants (V)
4 Reacuteaction drsquooxydoreacuteduction ou non a) 2CuO + C rarr 2Cu + CO2 b) 2NaOH + H2SO4 rarr Na2SO4 + 2H2O c) H2SO4 + 8HIrarr H2S + 4I2 + 4H2O d) HClO4 + KOH rarr KClO4 + H2O
5 Ecrire les demi-eacutequations drsquooxydoreacuteduction des couples suivants Ag+
(aq) Ag(s) Cl2(aq) Cl ndash(aq) Fe2+(aq) Fe(s) H
+(aq) H2(g)
6 On donne leacutequation non eacutequilibreacutee de la reacuteaction doxydoreacuteduction suivante Sn+2 + Alrarr Sn + Al+3 a) Equilibrer cette eacutequation bilan b) Preacuteciser quelle est parmi les reacuteactifs lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice c) Nommer les couples reacutedox mis en jeu et les classer selon le pouvoir oxydant croissant du cation meacutetallique
7 Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-eacutequation Identifier lagent oxydant et lagent reacuteducteur dans chaque eacutequation et eacutequilibrer les eacutequations bilan
a) C + H2SO4 rarr CO2 + 2SO2 + 2H2O b) H2S + O2 rarr SO2 + H2O c) Al + Hg Cl2 rarrAlCl3 + Hg d) Zn + HCl rarr ZnCl2 +H2 e) Fe2O3 + CO rarr Fe + CO2 f) HNO3 + H3PO3 rarr NO + H3PO4 + H2O g) H2SO4 + HI rarrH2S + I2 + 4H2O h) MnO2 + HCl rarrMnCl2 + Cl2 + H2O i) KMnO4 + HCl rarrMnCl2 + KCl + Cl2 + H2O
8 On plonge une lame drsquoaluminium dans une solution de sulfate de cuivre CuSO4 Un deacutepot de cuivre solide Cu(s) se forme sur la lame et des ions aluminium apparaissent dans la solution
a) Ecrire lrsquoeacutequation qui modeacutelise la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui a lieu b) Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation
c) Calculer la masse drsquoaluminium qui peut reacuteagir avec 100g solution de sulfate de cuivre de concentration 16 ACu = 64 AS = 32 AO = 16 AAl = 27
9 Les gongs sont des instruments originaires de lrsquoAsie du Sud-Est dont la sonoriteacute est notamment lieacutee au mateacuteriau utiliseacute pour leur fabrication le bronze alliage de cuivre et drsquoeacutetain Pour deacuteterminer la composition du bronze on reacutealise les expeacuteriences preacuteliminaires suivantes
A On introduit un morceau drsquoeacutetain dans une solution drsquoacide chlorhydrique il se forme des ions drsquoeacutetain Sn2+
(aq) et du dihydrogegravene gazeux B On introduit un morceau de cuivre dans une solution drsquoacide chlorhydrique on nrsquoobserve aucune transformation chimique C On introduit un morceau du bronze dans une solution drsquoacide chlorhydrique on observe un deacutegagement gazeux a) Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui modeacutelise la
transformation chimique observeacutee lors de lrsquoexpeacuterience C b) Comparer le caractegravere reacuteducteur de ces deux meacutetaux c) Deacuteduire la composition massique du bronze si la masse du morceau de
bronze est de 173 g et la masse du gaz degageacute lors de lrsquoexpeacuterience C est de 02g ASn = 119 ACu = 64 AH = 1
SUJETS PROPOSES
Sujet ndeg1
Lrsquoaluminothermie designe une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction tregraves exotermique entre lrsquoaluminium et un oxyde meacutetallique Elle conduit agrave lrsquoeacutelaboration du meacutetal et la formation drsquooxyde drsquoaluminium Par exemple le chrome est preacutepareacute par aluminothermie agrave partir de loxyde de chrome (III) et de laluminium
Lrsquoune des utilisations des plus courantes en est le soudage des rails de chemin de fer agrave partir dun meacutelange de poudre doxyde de fer (III) et daluminium Questions
1 Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction drsquoaluminothermie pour souder les
rails de chemin de fer 2 Eacutequilibrer cette eacutequation reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation Preacuteciser lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice 3 Quelle masse drsquoaluminium faut-il faire reacuteagir pour produire 014 kg Fe
Donneacutees A Al = 27 A Fe = 56
Sujet ndeg2
Lrsquoeau laquoultrapureraquo ne se trouve pas dans la nature Les eaux des riviegraveres des lacs et des nappes phreacuteatiques contiennent des mineacuteraux en solution et des gaz dissous Les eaux marines contiennent aussi des sels en pourcentage variable Pour fabriquer une eau ultrapure ndash utiliseacutee dans lrsquoindustrie micro-eacutelectronique et pharmaceutique pour la mise en oeuvre de techniques drsquoanalyses tregraves sensibles pour la culture des tissus pour la feacutecondation in vitro ndash on eacutelimine toutes les substances et tous les micro-organismes qursquoelle contient
La dissociation tregraves partielle de lrsquoeau pure donne lieu agrave un eacutequilibre chimique
2 H2O(L) H3O+ + HO ndash
Questions
1 Pourquoi lrsquoeau parfaitement pure preacutesente-t-elle une tregraves faible conductibiliteacute eacutelectrique
2 Donner la deacutefinition et lrsquoexpression du produit ionique de lrsquoeau 3 Calculer le pH drsquoune solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M et
drsquoune solution drsquohydroxyde de natrium 01M 4 Si un eacutelegraveve a pris 10 ml solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M
et qursquoil ajoute agrave cette solution 10 ml solution drsquohydroxyde de natrium 01M la solution aura-t-elle un caractegravere neutre Expliquer
Sujet ndeg3
La batterie dune voiture est un accumulateur au plomb constitueacute de deux eacutelectrodes en plomb Pb(S) dont lun est recouvert de dioxyde de plomb PbO2(s) Lensemble est immergeacute dans une solution concentreacutee dacide sulfurique (2H+
(aq) + SO4
2ndash (aq) ) Les couples mis en jeu sont Pb2+
(aq)Pb(s) et PbO2(s) Pb2+(aq) Lorsque la
voiture deacutemarre laccumulateur fonctionne comme une pile Lorsque la voiture roule la batterie se recharge et fonctionne comme un eacutelectrolyseur
Questions
1 Eacutecrire les demi-eacutequations eacutelectroniques associeacutees agrave ces deux couples 2 Indiquer la cathode et lanode Quelle est la borne neacutegative Preacuteciser pour
chaque eacutelectrode la nature (oxydation ou reacuteduction) de la reacuteaction observeacutee 3 Justifier que leacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation chimique qui a
lieu lors du deacutemarrage de la voiture peut seacutecrire Pb(s) + PbO2 (s) + 4 H+
(aq) = 2 Pb2+(aq) + 2H2O(l)
4 Expliquer le fonctionnement de cette pile
Sujet ndeg4
Les esters sont tregraves abondants dans la nature fleurs graines fruits essences veacutegeacutetales huiles veacutegeacutetales et animales graisses Ils sont des substances utiles dans lrsquoindustrie agroalimentaire en parfumerie et dans drsquoautres secteurs industriels Les esters sont obtenus par la reacuteaction drsquoesteacuterification Un ester est le produit drsquoun acide carboxylique avec un alcool
Acide carboxylique + alcools ester + eau
R CO
OH+ ROH R C
O
OR+ H2O
Cette reacuteaction est lente et reacuteversible Lrsquoaugmentation de la concentration initiale drsquoalcool et drsquoacide et aussi de la tempeacuterature et la preacutesence drsquoun catalyseur (par exemple H2SO4) permettent drsquoaugmenter la vitesse des deux reacuteactions et drsquoaboutir plus rapidement agrave lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre
Questions
1 Expliquer les termes laquolenteraquo laquoreacuteversibleraquo et laquolrsquoeacutetat drsquoeacutequilibreraquo 2 On considegravere initialement un systegraveme chimique contenant une mole drsquoacide
carboxylique et une mole drsquoalcool Apregraves qursquoon a atteint lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre [ester] = 066 Calculer la valeur de la constante drsquoeacutequilibre Quelle sera la valeur du rendement de cette reacuteaction
3 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation entre lrsquoacide butanoϊque et eacutethanol qui possegravede une odeur drsquoananas Nommer les produits obtenus
4 Expliquer lrsquoimportance des esters
Sujet ndeg5
A lrsquoabri de lrsquoair certains vins se conservent tregraves longtemps mais agrave son contact tous les vins srsquoaltegraverent En effet lrsquooxydation de lrsquoeacutethanol CH3ndashCH2ndashOH par lrsquooxygegravene de lrsquoair conduit agrave lrsquoacide eacutethanoϊque eacutegalement appeleacute acide aceacutetique CH3ndashCOOH principal constituant du vinaigre Parallegravelement agrave cette reacuteaction favoriseacutee par des bacteacuteries du genre Aceacutetobacter une reacuteaction lente entre lrsquoacide aceacutetique formeacute et lrsquoeacutethanol restant conduit agrave un ester lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle qui donne un goucirct piquant Questions
1 Expliquer pourquoi les vins conserveacutes agrave lrsquoabri de lrsquoair ne se transforment pas en vinaigre 2 Ecrire les deux eacutequations chimiques qui deacutecrivent les reacuteactions deacutecrites dans le texte 3 Ecrire lrsquoeacutequation qui deacutecrit lrsquoacide eacutethanoϊque comme un acide Bronsted Identifier les couples acidebase mis en jeu 4 Deacutecrire les proprieacuteteacutes physiques de lrsquoacide aceacutethique
Masses atomiques c = 12 gmol-1 O = 16 gmol-1 H = 1 gmol-1
Sujet ndeg6
Le savon de Marseille est un type de savon particuliegraverement efficace par son pouvoir nettoyant utiliseacute essentiellement pour lrsquohygiegravene du corps La formule de ce savon contenant 72 sels drsquoacides gras (provenant du meacutelange dhuiles et de soude NaOH) a eacuteteacute fixeacutee entre le XIVe et le XVIIe siegravecles Au XIXe siegravecle Marseille avec ses presque 90 savonneries possegravede une industrie florissante qui connaicirct son apogeacutee en 1913 avec pregraves de 180000 tonnes produites Apregraves 1950 larriveacutee des deacutetergents de synthegravese preacutecipite rapidement son deacuteclin
Les savons R-COO-Na+ (ougrave R- est un radical drsquoacide gras) srsquoobtiennent par hydrolyse basique des triglyceacuterides se trouvant dans les graisses avec de la soude NaOH
Un savon contient un groupe hydrophile (ion carboxylate) et un groupe hydrophobe (ou lipophile) la chaicircne carboneacutee Cette structure lui confegravere des proprieacuteteacutes deacutetergentes Questions
1 Expliquer les termes laquohydrophileraquo et laquohydrophoberaquo 2 Indiquer le groupe hydrophile et le groupe hydrophobe du palmitate de sodium
CH3-(CH2)14-COO-Na 3 Expliquer pourquoi les savons sont des produits de nettoyage 4 Quel est le pourcentage de carbone dans le palmitate de sodium 5 Expliquer le deacuteclin du savon de Marseille apregraves 1950
Appareils et verrerie de laboratoire
Flacon Ballon agrave fond plat Beacutecher Pissette Entonnoir
Tube agrave essai Erlenmeyer Fiole jaugeacutee Ampoule agrave deacutecanter Pipette jaugeacutee
Eprouvette gradueacutee Burette gradueacutee Pipette gradueacutee Reacutefrigeacuterant
Cristallisoir Verre agrave pied Flacon compte-gouttes Spatules
Agitateur-baguette Page daccueil Page exercices Page httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpwwwac-nancy-metzfrenseignphysiqueSC_INDEXHTMollegraveges
Imagini
1) combustion du magneacutesium
httpscienceamusantenetwikiindexphptitle=ImageCombustion_magnC3A9sium_1jpg
2) pag 22 httplyc-renaudeau-49ac-nantesfrphysapspipphparticle54
3)
Exemples de piles usuelles la pile Daniell accumulateur au plomb
Thegraveme III Classification des composeacutes organiques
La diversiteacute des substances organiques srsquoexplique drsquoune part par la diversiteacute des
chaicircnes carboneacutees et drsquoautre part par les proprieacuteteacutes que les groupes fonctionnels leur impriment Les chaicircnes peuvent ecirctre satureacutees ou insatureacutees lineacuteaires ou ramifieacutees acycliques ou cycliques (par exemple aromatiques) Il y a beaucoup de familles de composeacutes composeacutes halogeacuteneacutes alcools acides carboxyliques aldeacutehydes et ceacutetones amines etc Lrsquoaccent tombe sur lrsquoeacutetude des proprieacuteteacutes physiques et chimiques des esters deacuteriveacutes fonctionnels des acides en interrelation avec leur structure Ce thegraveme nous offre aussi lrsquooccasion drsquoappliquer aux reacuteactions des substances organiques les critegraveres de classification des processus chimiques
Contenus Les alcools Les esters - Hydrolyse drsquoun ester - Deacutefinition du rendement drsquoune transformation Les graisses Les savons et deacutetergents utilisation
II Une fois les contenus corroboreacutes avec les objectifs de reacutefeacuterence LES ACTIVITEacuteS DrsquoAPPRENTISSAGE consistent dans le deacuteveloppement chez lrsquoeacutelegraveve
des compeacutetences suivantes
Compeacutetences agrave eacutevaluer - Thegraveme I
Faire la distinction entre transformation lente et rapide Deacutefinir et identifier un oxydant et un reacuteducteur Ecrire lrsquoeacutequation drsquoune reacuteaction associeacutee agrave une transformation
drsquooxydoreacuteduction Deacutefinir et identifier un acide ou une base selon Broumlnsted Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction associeacutee agrave une transformation acido-basique Identifier dans une transformation acido-basique les deux couples acide ndash
base conjugueacutes Caracteacuteriser les processus chimiques reacuteversibles et irreacuteversibles Connaicirctre la deacutefinition du pH pour les solutions aqueuses dilueacutees
Compeacutetences agrave eacutevaluer ndash Thegraveme II
Deacutefinir lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre chimique Savoir que lorsque lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre du systegraveme est atteint les quantiteacutes de
matiegravere nrsquoeacutevoluent plus et que cet eacutetat drsquoeacutequilibre est dynamique
Savoir que Kw est la constante drsquoeacutequilibre associeacutee agrave lrsquoauto-pyrolyse de lrsquoeau Connaissant la valeur du pH drsquoune solution aqueuse preacuteciser si elle est acide
basique ou neutre A partir de la concentration molaire des ions H3O
+ ou OH- deacuteduire la valeur du pH de la solution
Scheacutematiser une pile Utiliser le critegravere drsquoeacutevolution spontaneacutee pour deacuteterminer le sens de
deacuteplacement des porteurs de charges dans une pile Interpreacuteter le fonctionnement drsquoune pile en disposant drsquoune information sens
de circulation du courant eacutelectrique Ecrire les eacutequations des reacuteactions aux eacutelectrodes
Compeacutetences agrave eacutevaluer - Thegraveme III
Classer les composeacutes organiques selon diffeacuterents critegraveres Utiliser correctement la nomenclature des composeacutes organiques Expliquer les proprieacuteteacutes physiques des alcools (eacutetat drsquoagreacutegation solubiliteacute
point drsquoeacutebullition) Ecrire les eacutequations qui correspondent aux proprieacuteteacutes chimiques des alcools
lrsquooxydation la combustion la fermentation aceacutetique Appliquer les algorithmes speacutecifiques pour reacutesoudre des problegravemes
quantitatifs Correacuteler les proprieacuteteacutes des composeacutes organiques eacutetudieacutes avec leur rocircle
physiologique
C LE DEROULEMENT DE LrsquoEPREUVE Le candidat choisira son sujet par tirage au sort parmi un nombre de sujets
couvrant lrsquoensemble du programme Le sujet aborde un thegraveme de la vie quotidienne ou traite des problegravemes actuels (aspects transdisciplinaires) On part drsquoun texte drsquoune longueur entre 10 lignes et une page accompagneacute drsquoillustrations issu de revues de vulgarisation scientifique (Science et Vie La Recherche Sciences et avenir Pour la Science etc) ou drsquoInternet Ces textes sont en accord avec les thegravemes choisis et avec les notions abordeacutees dans le programme du baccalaureacuteat roumain
Le candidat a agrave sa disposition 30 minutes pour preacuteparer sa reacuteponse Leacutepreuve orale est structureacutee en trois temps
- 1deg temps On demande au candidat drsquoeacutetablir la probleacutematique abordeacutee dans le texte et de la preacutesenter oralement au jury dans un exposeacute de maximum 10 minutes organiseacute sous forme de plan argumentatif - 2deg temps Un ensemble de questions courtes concernant les pheacutenomegravenes preacutesenteacutes dans le texte sollicitent la description des aspects qualitatifs et lrsquoeacutecriture des reacuteactions chimiques suivies drsquoun calcul simple les questions sont lieacutees aux aspects de la vie quotidienne et de lrsquoeacutevolution des ideacutees scientifiques Le but est que par les reacuteponses donneacutees aux diffeacuterentes questions on fasse parler les eacutelegraveves en marge de la probleacutematique du texte
- 3deg temps Un problegraveme classique de chimie proche des exercices traiteacutes dans les manuels proche de ceux qui existent dans les eacutepreuves eacutecrites du baccalaureacuteat Il peut ne pas exister si le sujet ne srsquoy precircte pas
C LE SUJET DE LrsquoEacutePREUVE
LrsquoEacuteVALUATION FINALE (LrsquoEXAMEN ORAL) appreacuteciera LES COMPEacuteTENCES geacuteneacuterales et speacutecifiques acquises suite agrave lrsquoeacutetude du programme de chimie classes bilingues de tout profil
Analysons la structure de lrsquoexamen le candidat doit pouvoir comprendre et expliquer un texte scientifique adapteacute aux contenus du programme Il doit identifier la probleacutematique abordeacutee dans le texte du sujet en eacutevaluer les informations agrave lrsquoaide des meacutethodes speacutecifiques agrave la chimie utiliser de maniegravere adeacutequate les termes scientifiques deacutemontrer sa capaciteacute drsquoappliquer les concepts et les notions apquises au contexte proposeacute par le sujet Degraves que la probleacutematique a eacuteteacute deacutefinie les questions ont le rocircle de deacutetailler les contenus de mettre en eacutevidence un instrument de reacutesolution drsquoun problegraveme qualitatif ou quantitatif de solliciter lrsquoargumentation au sein drsquoun raisonnement speacutecifique ou de mettre en lumiegravere les aspects pratiques du contenu du texte
La maniegravere dont se deacuteroule cette eacutepreuve drsquoexamen permet au candidat drsquoexercer de maniegravere creacuteative les compeacutetences acquises par lrsquoeacutetude de la chimie Le texte offre un terrain favorable de discussion en marge de certains pheacutenomegravenesnotions tandis que les questions facilitent les explications
ESSENTIEL DES THEgraveMES PROPOSEacuteS PAR LE PROGRAMME DrsquoENSEIGNEMENT
Thegraveme I Une transformation chimique rapide a une dureacutee trop courte Une transformation lente a une dureacutee qui permet de suivre son eacutevolution soit agrave
lrsquoœil libre soit avec des appareils de mesure Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de gagner des eacutelectrons selon
leacutequation ox + n e- = red Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de perdre des eacutelectrons selon
leacutequation red = ox + n e- Une reacuteaction doxydoreacuteduction met en jeu deux couples oxydant-reacuteducteur Elle
consiste en un transfert deacutelectrons entre le reacuteducteur dun couple oxydant-reacuteducteur et loxydant de lrsquoautre couple
Un acide selon Broumlnsted est une espegravece chimique qui fournit un ou plusieurs protons
Une base selon Broumlnsted est une espegravece chimique qui capte un ou plusieurs protons
Une reacuteaction acido-basique reacutesulte drsquoun transfert de protons entre lrsquoacide drsquoun couple et la base drsquoun autre couple acide-base
Les transformations chimiques qui ne se reacutealisent que dans un sens sont appeleacutees irreacuteversibles les transformations qui peuvent se reacutealiser dans les deux sens sont appeleacutees reacuteversibles
Le pH est exprimeacute agrave lrsquoaide de la concentration des ions hydronium [H3O]+ et a des valeurs dans le domaine 0 ndash 14 [H3O]+ = 10 ndash pH
Thegraveme II Un systegraveme chimique atteint un eacutetat drsquoeacutequilibre lorsque les reacuteactifs et les produits
coexistent en proportions constantes dans lrsquoeacutetat final de la transformation Les concentrations des espegraveces chimiques drsquoun systegraveme en eacutequilibre restent
constantes au cours du temps Lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre est dynamique parce que le systegraveme est le siegravege de deux
reacuteactions opposeacutees qui se produisent simultaneacutement lrsquoune consomme les reacuteactifs (sens 1) et lrsquoautre reforme les reacuteactifs (sens 2)
Pour un systegraveme chimique en eacutequilibre on peut eacutecrire un quotient de reacuteaction agrave une tempeacuterature donneacutee Kc qui possegravede une valeur constante et indeacutependante de la composition initiale
Le quotient de reacuteaction Qr associeacute agrave la reacuteaction en solution aqueuse deacutequation a A (aq) + b B (aq) = c C (aq) + d D (aq) est deacutefini par
Lrsquoeau pure contient des ions hydronium H3O+ et hydroxydes HO ndash obtenus par
ionisation partielle (autoprotolyse) Dans lrsquoeau pure [H3O]+ = [HO] ndash = 10-7 moll Le produit de leur concentration donne une constante KH2O appeleacutee le produit ionique de lrsquoeau
Dans toute solution aqueuse KH2O = 10-14 a 25ordmC On peut classer les solutions aqueuses selon lrsquoeacutechelle de pH un axe gradueacute de
0 agrave 14 une solution est acide si elle a le pH lt 7 basique si elle a le pH gt 7 et neutre si le pH = 7
Repreacutesentation symbolique drsquoune pile M(s) M (aq) Mrsquo n+ (aq) Mrsquo(s) la borne (-) dune pile correspond agrave lanode ougrave se produit la reacuteaction doxydation qui va fournir les eacutelectrons la borne (+) dune pile correspond agrave la cathode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction qui va consommer les eacutelectrons
Les deux compartiments (qui contiennent les eacutelectrodes meacutetalliques M et Mrsquo plongeacutes dans les solutions de leurs oxydants Mn+ et Mrsquo n+) sont relieacutes par un pont salin qui assure lrsquoeacutelectro-neutraliteacute des compartiments et la continuiteacute du courant Les demi-reacuteactions et donc le sens des eacutechanges drsquoeacutelectrons aux interfaces meacutetal ndash solution deacuteterminent le sens du courant
Lrsquoessentiel du Thegraveme III Les substances organiques peuvent ecirctre classeacutees selon leur composition (hydrocarbures et deacuteriveacutes fonctionnels) selon le type de liaisons qui existent entre les atomes de carbone de la chaicircne (satureacutees insatureacutees aromatiques) selon lrsquoaspect de la chaicircne (acyclique cyclique lineacuteaire ramifieacutee) La deacutenomination des substances organiques se fait conformeacutement aux regravegles IUPAC Le nom drsquoun composeacute organique est toujours constitueacute drsquoun preacutefix et drsquoun suffixe (ou terminaison) le preacutefix indique drsquoatomes de carbone de la chaicircne principale Le suffixe indique la famille du composeacute organique
Nombre drsquoatomes de carbone
Preacutefix Nombre drsquoatomes de carbone
Preacutefix Famille
Suffixe
Alcane - an
1 Meth- 6 Hex - Alcegravene - eacutene
2 Eth - 7 Hept - Alcool - an - hellip- ol
3 Prop - 8 Oct - Acide carboxylique Acide hellipanoiumlque
4 Buth - 9 Non - Ester Carboxylate drsquoalkyle 5 Pent - 10 Dec -
Les alcools sont caracteacuteriseacutes par la preacutesence drsquoun groupe hydroxyle ndash OH lieacute agrave un atome de carbone satureacute
Pour les alcools les liaisons hydrogegravene sont responsables des tempeacuteratures drsquoeacutebullition eacuteleveacutees et de la solubiliteacute dans lrsquoeau On peut oxyder les alcools de maniegravere diffeacuterente en fonction de leur structure et de lrsquoagent oxydant utiliseacute Les alcools peuvent reacuteagir avec les acides pour donner les esters (composeacutes deacuteriveacutes des acides carboxyliques) cette transformation est lente limiteacutee et catalyseacutee par H+ (par exemple H2SO4) Lrsquohydrolyse drsquoun ester est la transformation inverse de lrsquoesteacuterification cette transformation est eacutegalement lente limiteacutee et catalyseacutee par H+ Lrsquohydrolyse basique drsquoun ester ndash la saponification - est une reacuteaction lente mais totale Les graisses sont des substances naturelles qui contiennent des glyceacuterides ndash esters des acides gras avec glyceacuterine elles peuvent ecirctre solides (speacutecialement les graisses animales le suif le beurre etc) ou liquides (surtout les graisses veacutegeacutetales lrsquohuile drsquoolive de tournesol etc) Lrsquohydrogeacutenation des huiles est une reacuteaction qui sert agrave preacuteparer la margarine Les graisses alimentaires fournissent des sources drsquoeacutenergie elles apportent aussi des eacuteleacutements importants dans la fabrication de la membrane cellulaire Le savon et les deacutetergents ont un pouvoir mouillant moussant et eacutemulsionnant
Exemple de deacuteveloppement drsquoune uniteacute didactique
La Reacuteaction drsquooxydoreacuteduction Objectifs du chapitre Deacutefinir un oxydant et un reacuteducteur Deacutefinir une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction Ecrire lrsquoeacutequation drsquoune reacuteaction drsquooxydorduction Reconnaicirctre lrsquooxydant et le reacuteducteur dans le couple oxydant
reacuteducteur
Qursquoest-ce qursquoun oxydant et un reacuteducteur Qursquoest-ce qursquoune reacuteaction drsquooxydoreacuteduction
Photo combustion du magneacutesium
Exemple 1 Analysons la reacuteaction entre magneacutesium et oxygegravene
Mg + 12O2 rarr MgO
Le magneacutesium srsquoest oxydeacute formant un composeacute ionique avec lrsquooxygegravene Donc
lrsquooxygegravene este oxydant En mecircme temps se combinant avec le magneacutesium lrsquooxygegravene srsquoest reacuteduit On
dit alors que le magneacutesium est reacuteducteur
oxydation
Mg + 12 O2 rarr MgO reacuteduction
Mais lrsquooxyde de magneacutesium est une substance ionique formeacutee par cession-
acceptation drsquoeacutelectrons
ndash 2e ndash
Mg Mg+2
+ 2e
ndash
2O 2O ndash2
On peut agrave preacutesent compleacuteter le scheacutema
+ 2 e ndash
reacuteduction
Mg + 12 O2 rarr MgO reacuteducteur oxydant
ndash 2e
ndash oxydation
Par conseacutequent Une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction est une reacuteaction qui implique un transfert
drsquoeacutelectrons entre deux reacuteactifs Un reacuteducteur est une entiteacute chimique susceptible de ceacuteder un ou plusieurs eacutelectrons
Par exemple le magneacutesium est un reacuteducteur Un oxydant est une entiteacute chimique susceptible de gagner un ou plusieurs eacutelectrons
La moleacutecule drsquooxygegravene est lrsquooxydant Le raisonnement preacuteceacutedent peut ecirctre extrapoleacute agrave drsquoautres reacuteactions aussi ougrave lrsquooxygegravene nrsquointervient pas mais qui se reacutealisent avec transfert drsquoeacutelectrons Exemple 2
Couple oxydant reacuteducteur
Lorsque lrsquoon introduit de la poudre de zinc dans une solution de sulfate de cuivre
le cuivre meacutetal se deacutepose agrave la surface des particules de zinc et les ions Zn+2
apparaissent dans la solution Cette transformation peut ecirctre modeacuteliseacutee par lrsquoeacutequation chimique
Zn(s) + CuSO4(aq) rarr ZnSO4(aq) + Cu(s) ou Zn(s) + Cu
+2(aq) rarr Zn
+2(aq)
+ Cu(s)
Pour se transformer en Zn+2 chaque atome de zinc a perdu 2e ndash simultaneacutement
capteacutes par un ion cuivre Cu+2 Le transfert drsquoeacutelectrons peut ecirctre modeacuteliseacute de la maniegravere suivante
+ 2 e ndash
Zn(s) + Cu
+2 rarr Zn
+2 + Cu
ndash 2e
ndash
Deux entiteacutes chimiques qui se transforment lrsquoune en lrsquoautre par transfert
drsquoeacutelectrons forment un couple oxydant reacuteducteur On le note en juxtaposant les abreacuteviations de lrsquooxydant et du reacuteducteur seacutepareacutes
par un Par exemple lorsque le couple du cuivre est noteacute Cu2+Cu Cu2+ est lrsquooxydant et Cu est le reacuteducteur Dans le couple Cu2+
(aq)Cu (s) est associeacutee la demi-eacutequation
Cu2+(aq) + 2e
ndash rarr Cu (s)
Regravegles pour assigner les nombres doxydation 1 Le nombre doxydation dun eacuteleacutement libre = 0 Ex Cu0 Cl2
0 Na0 2 Le nombre doxydation dun ion monoatomique = charge de lion
Ex Ca2+ O ndash2 I- Fe+3ndash 3 Le nombre doxydation de lhydrogegravene = ndash 1 Le nombre doxydation de loxygegravene = ndash 2 Ex H+Clndash H+1
2O-2 Al2
+3O32
Dans les hidrures ioniques le nombre doxydation de lhydrogegravene = + 1 Na+Hndash Ddans les peroxydes le nombre doxydation de loxygegravene = ndash 1 Ex H2
+1O2-1
4 La somme des nombres doxydation dans un ion polyatomique = charge de lion Par exemple pour
5 Les nombres doxydation des eacuteleacutements des groupes 1 et 2 ainsi que de laluminium sont toujours ceux donneacutes par le tableau peacuteriodique Ex Na+ Mg2+ Al+3
6 Le nombre doxydation des eacuteleacutements non couverts par ces regravegles doivent ecirctre calculeacutes en utilisant les nombres doxydation connus dans un composeacute Ex1 Al2
+3O32 2 x (+3) + 3 x (-2) = +6 ndash 6 = 0
Ex2 K2 +Cx O3
-2 Le nombre doxydation pour carbon est calculeacute en ce mode 2 x
(+1) +x + 3 x (-2) = 0 x = +4 Exemples de couples oxydantreacuteducteur
Couple Oxydant Reacuteducteur Demi-eacutequation doxydoreacuteduction
Na+Na ion sodium Sodium Na+ + e- = Na
Cu2+Cu ion cuivre II Cuivre Cu2+ + 2e- = Cu
Mg2+Mg ion magneacutesium II
Magneacutesium Mg2+ + 2e- = Mg
Zn2+Zn ion zinc II Zinc Zn2+ + 2e- = Zn
Al3+Al ion aluminium III Aluminium Al3+ + 3e- = Al
I2I- Diiode ion iodure I2 + 2e- = 2I-
Fe3+Fe2+ ion fer III ion fer II Fe3+ + e- = Fe2+
MnO4Mn2+ ion permanganate
ion manganegravese
MnO4- + 8H+ + 5e- = Mn2++4H2O
Ecrire lrsquoeacutequation drsquoune reacuteaction doxydoreacuteduction
Pour eacutecrire une eacutequation doxydoreacuteduction il faut dans lrsquoordre
1) identifier les reacuteactifs 2) eacutetablir lrsquoeacutecriture formelle des deux couples mis en jeu 3) combiner ces eacutecritures pour eacutegaliser le nombre drsquoeacutelectrons ceacutedeacutes et capteacutes
4) eacutecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction
Pour la reacuteaction
Fe(s) + Cu+2
(aq) rarr Fe+2
(aq) + Cu(s)
1) les reacuteactifs sont Fe(s) et Cu+2
(aq) 2) lrsquoeacutecriture formelle des deux couples est
ndash 2e
ndash
Le reacuteducteur cegravede deux eacutelectrons Fe(s) Fe+2
(aq)
+ 2e ndash
Lrsquooxydant capte deux eacutelectrons Cu+2
(aq) Cu(s)
3) combiner ces eacutecritures Lrsquoion de cuivre ------------------------------accepte les deux eacutelectrons ceacutedeacutes par le zinc
4) eacutecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction Fe(s) + Cu+2
(aq) rarr Fe+2
(aq) + Cu(s)
Exemple 3 Lorsque lrsquoon introduit un fil de cuivre dans une solution de nitrate drsquoargent AgNO3 lrsquoargent meacutetal se deacutepose agrave la surface du fil de cuivre 1) Les reacuteactifs sont Cu et Ag+ 2) Lrsquoeacutecriture formelle des deux couples est
Cu(s) ndash 2e ndash
Cu+2
(aq)
Ag+
(aq) + 1e
ndash Ag0
(s)
3) Des eacutelectrons ne doivent pas apparaicirctre dans lrsquoeacutequation de la reacuteaction parce que tous les eacutelectrons ceacutedeacutes par le reacuteducteur du premier couple sont capteacutes par lrsquooxydant
ndash 2e x 1 Cu(s) Cu
+2(aq)
ndash reacuteducteur demi-reacuteaction
+ 1e ndash
x 2 Ag+
(aq) Ag0
(s) ndash oxydant demi-reacuteaction
4) Cu(s) + 2Ag+
(aq) rarr Cu+2
(aq)
+ 2Ag0(s) reacuteaction globale
Cu + 2 AgNO3 rarr Cu (NO3)2 + 2 Ag
Oxydants et reacuteducteurs
Oxydants
Agent oxydant est un reacuteactif qui gagne des eacutelectrons et qui est reacuteduit Si une substance gagne facilement des eacutelectrons on dit quelle est un agent
oxydant fort Exemples drsquoagents oxydants - Les non-meacutetaux caracteacuteriseacutes par une grande valeur drsquoeacutelectroneacutegativiteacute par
exemple le dioxygegravene (O2) et les di-halogegravenes (F2 Cl2 Br2 I2) Ces non-meacutetaux ont tendance agrave capter des eacutelectrons pour satisfaire agrave la regravegle de lrsquooctet
Cl2 + 2e ndash rarr 2Clndash
- Les substances qui contiennent un eacuteleacutement qui a la tendance de faire diminuer son nombre drsquooxydation par exemple KMnO4 HNO3 K2Cr2O7 Reacuteducteurs
Agent reacuteducteur est un reacuteactif qui donne des eacutelectrons Lagent reacuteducteur contient leacuteleacutement qui est oxydeacute (qui perd des eacutelectrons) Si une substance perd facilement des eacutelectrons on dit quelle est un agent reacuteducteur fort Exemples drsquoagents reacuteducteurs
- les meacutetaux ont tendance agrave ceacuteder des eacutelectrons pour satisfaire agrave la regravegle de lrsquooctet
Mg rarr Mg2+ + 2e ndash
La deacutecroissance du caractegravere reacuteducteur est rendue par la seacuterie de lrsquoactiviteacute chimique des meacutetaux
Li K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au
Le sens de deacutecroissance du caractegravere reacuteducteur des meacutetaux
A lrsquoaide de cette eacutechelle on peut preacutevoir les reacuteactions qui auront naturellement lieu et celles qui au contraire sont impossibles dans un contexte normal
- Les non-meacutetaux peu eacutelectroneacutegatifs comme C H2
- Les substances qui contiennent un eacuteleacutement qui a la tendance de faire augmenter le nombre drsquooxydations (par exemple CO) Exemples Pourquoi le cuivre ne peut pas reacuteagir avec lrsquoacide chlorhydrique mais la
reacuteaction avec lrsquoacide nitrique concentreacute est-elle possible
Cu + HCl
Le cuivre est un reacuteducteur plus faible que le H2 la reacuteaction nrsquoa pas lieu
Cu + HNO3 rarr Cu(NO3)2 + NO + H2O
Cette reacuteaction est possible parce que le cuivre peut ecirctre oxydeacute par lrsquoacide nitrique mais sans remplacer lrsquohydrogegravene
Cu0 + H+1N+5O-2
3 rarr Cu+2(NO3)2-1 + N+2O-2 + H+1
2O-2
Reacuteactifs Cu0 N+5 Produits Cu+2 N+2 Les demi-reacuteactions
x3 Cu0 rarr Cu+2 + 2e ndash Oxydation agent reacuteducteur
x2 N+5 + 3e ndash rarr N+2 Reacuteduction agent oxydant
Par la multiplication par 3 de la premiegravere demi-eacutequation et par 2 de la deuxiegraveme les 6 eacutelectrons produits par lrsquoune sont consommeacutes par lrsquoautre
3 Cu0 rarr 3 Cu+2 + 6e ndash
2N+5 + 6e ndash rarr 2N+2
3Cu0 + z H+1N+5O-2
3 rarr 3Cu+2(NO3)2-1 + 2N+2O-2 + yH+1
2O-2
Pour eacutequilibrer leacutequation bilan des reacuteactions reacutedox faire le bilan de matiegravere en eacutequilibrant lrsquohydrogegravene z = 3x2+2 = 8 et lrsquoeau=gt y = 4
3Cu0 + 8 H+1N+5O-23 rarr 3Cu+2(NO3)
-12 + 2N+2O-2 + 4H+1
2O-2
agent agent reacuteducteur oxydant
Ecrire leacutequation doxydoreacuteduction qui se produit lorsque lon met en
preacutesence les ions permanganate MnO4-(aq) avec les ions ferreux Fe2+
(aq)
Si on verse une solution de permanganate de potassium sur une solution contenant des ions Fe2+ on observe une deacutecoloration due agrave la formation des ions Mn2+ (en milieu acide sulfurique)
FeSO4(aq) + KMnO4(aq) H2 SO4 (aq) rarr Fe2(SO4)3(aq) + Mn SO4 (aq)+K2 SO4 (aq)+H2O(l)
Les couples MnO4-(aq) Mn2+
(aq) et Fe3+(aq) Fe2+
(aq)
MnO4-(aq) ndash ion permanganate violet en solution
Mn2+(aq) ndash ion manganegravese incolore en solution
Fe3+(aq) ndash ion fer III vert pacircle en solution
Fe2+(aq) ndash rouilleacute en solution
Il faut tout dabord eacutecrire les deux demi-eacutequations eacutelectroniques
- 2e- 2Fe2+
(aq) 2Fe3+(aq)
Mn+7O4-(aq) + 5e- Mn2+
(aq)
On eacutequilibre ensuite tous les atomes autres que O et H Pour lrsquoeacuteleacutement oxygegravene eacutetant en milieu aqueux il faut ajouter des H2O
Fe2+(aq) = Fe3+
(aq) + 2e-
Mn+7O4-(aq) + 5e- Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
Pour lrsquoeacuteleacutement hydrogegravene eacutetant en milieu acide il faut ajouter des H+ au deacutepart 2Fe2+
(aq) = 2Fe3+(aq) + 2e-
Mn+7O4
-(aq) + 8 H+ + 5e- Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
Il faut ensuite sarranger pour avoir le mecircme nombre deacutelectrons eacutechangeacutes dans les deux demi-eacutequations eacutelectroniques
5 2Fe2+
(aq) = 2Fe3+(aq) + 2e-
2 MnO4-(aq) + 8 H+ + 5 e- = Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
2 MnO4
-(aq) + 10 Fe2+
(aq) + 16 H+ = 2 Mn2+(aq) + 10 Fe3+
(aq) + 8 H2O(l)
10FeSO4(aq) + 2KMnO4(aq) + 8H2 SO4 (aq) rarr 5Fe2(SO4)3(aq) + 2Mn SO4 (aq) +K2 SO4 (aq)+ 4H2O(l)
Rappels doxydoreacuteduction
Donnez la deacutefinition dun oxydant et rappelez agrave quelle demi-eacutequation eacutelectronique il reacutepond Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de gagner des eacutelectrons selon leacutequation ox + n e- = red Donnez la deacutefinition dun reacuteducteur et rappelez agrave quelle demi-eacutequation eacutelectronique il reacutepond Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de perdre des eacutelectrons selon leacutequation red = ox + n e- Comment appelle-t-on lensemble dun oxydant et dun reacuteducteur lieacutes par une demi-eacutequation eacutelectronique Quelle notation utilisons-nous pour cet ensemble Un oxydant et un reacuteducteur lieacute par une demi-eacutequation eacutelectronique forment un couple doxydoreacuteduction que lon note oxred Donnez la deacutefinition dune eacutequation doxydoreacuteduction Une reacuteaction doxydoreacuteduction met en jeu un transfert deacutelectrons entre loxydant dun couple oxydoreacuteducteur et le reacuteducteur dun autre couple oxydoreacuteducteur
Exercices
1 Mots manquants a) Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de helliphelliphelliphellip un ou
plusieurs helliphelliphellip b) Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de helliphelliphelliphellipun ou
plusieurs helliphelliphellip c) Lors dune reacuteaction doxydoreacuteduction loxydant helliphelliphellip un ou plusieurs
eacutelectrons
2 Choisir le mot adeacutequat entre les deux proposeacutes a) Dans le couple Ag+
(aq)Ag(s) lrsquoion argent esthelliphelliphelliphelliphellip (le reacuteducteurlrsquooxydant)
b) La demi-eacutequation drsquooxydoreacuteduction associeacutee au couple H+(aq) H2(g) srsquoeacutecrit
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2H+(aq) +2e- rarr H2(g) H2(g) rarr 2H+
(aq) +2e- c) Le meacutetal fer ne peut pas reacuteagir avec helliphelliphelliphelliphellip lrsquoion Mg 2+ lrsquoion Cu2+ d) Lrsquoion cuivre (II) peut reacuteagir avec helliphelliphellip le meacutetal argent le meacutetal fer e) Le meacutetal cuivre ne peut pas reacuteagir avec helliphelliphelliplrsquoion H+
(aq) lrsquoion Zn2+
3 Vrai ou faux a) Lors dune reacuteaction doxydoreacuteduction le reacuteducteur donne un ou plusieurs
eacutelectrons e - (V) b) Lrsquooxydant capte des protons (F) c) Au cours drsquoune reacuteaction drsquooxydoreacuteduction le nombre drsquoeacutelectrons ceacutedeacutes
par le reacuteducteur est eacutegal au nombre drsquoeacutelectrons capteacutes par lrsquooxydant (V)
d) Les meacutetaux peuvent ceacuteder des eacutelectrons ils sont des reacuteducteurs (V) e) Tous les couples suivants sont des couples oxydant reacuteducteur
1 Zn Zn2+ 2 H2O HO ndash 3 Cu + + Cu (F) f) Les di-halogegravenes (F2 Cl2 Br2 I2 ) sont des oxydants (V)
4 Reacuteaction drsquooxydoreacuteduction ou non a) 2CuO + C rarr 2Cu + CO2 b) 2NaOH + H2SO4 rarr Na2SO4 + 2H2O c) H2SO4 + 8HIrarr H2S + 4I2 + 4H2O d) HClO4 + KOH rarr KClO4 + H2O
5 Ecrire les demi-eacutequations drsquooxydoreacuteduction des couples suivants Ag+
(aq) Ag(s) Cl2(aq) Cl ndash(aq) Fe2+(aq) Fe(s) H
+(aq) H2(g)
6 On donne leacutequation non eacutequilibreacutee de la reacuteaction doxydoreacuteduction suivante Sn+2 + Alrarr Sn + Al+3 a) Equilibrer cette eacutequation bilan b) Preacuteciser quelle est parmi les reacuteactifs lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice c) Nommer les couples reacutedox mis en jeu et les classer selon le pouvoir oxydant croissant du cation meacutetallique
7 Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-eacutequation Identifier lagent oxydant et lagent reacuteducteur dans chaque eacutequation et eacutequilibrer les eacutequations bilan
a) C + H2SO4 rarr CO2 + 2SO2 + 2H2O b) H2S + O2 rarr SO2 + H2O c) Al + Hg Cl2 rarrAlCl3 + Hg d) Zn + HCl rarr ZnCl2 +H2 e) Fe2O3 + CO rarr Fe + CO2 f) HNO3 + H3PO3 rarr NO + H3PO4 + H2O g) H2SO4 + HI rarrH2S + I2 + 4H2O h) MnO2 + HCl rarrMnCl2 + Cl2 + H2O i) KMnO4 + HCl rarrMnCl2 + KCl + Cl2 + H2O
8 On plonge une lame drsquoaluminium dans une solution de sulfate de cuivre CuSO4 Un deacutepot de cuivre solide Cu(s) se forme sur la lame et des ions aluminium apparaissent dans la solution
a) Ecrire lrsquoeacutequation qui modeacutelise la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui a lieu b) Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation
c) Calculer la masse drsquoaluminium qui peut reacuteagir avec 100g solution de sulfate de cuivre de concentration 16 ACu = 64 AS = 32 AO = 16 AAl = 27
9 Les gongs sont des instruments originaires de lrsquoAsie du Sud-Est dont la sonoriteacute est notamment lieacutee au mateacuteriau utiliseacute pour leur fabrication le bronze alliage de cuivre et drsquoeacutetain Pour deacuteterminer la composition du bronze on reacutealise les expeacuteriences preacuteliminaires suivantes
A On introduit un morceau drsquoeacutetain dans une solution drsquoacide chlorhydrique il se forme des ions drsquoeacutetain Sn2+
(aq) et du dihydrogegravene gazeux B On introduit un morceau de cuivre dans une solution drsquoacide chlorhydrique on nrsquoobserve aucune transformation chimique C On introduit un morceau du bronze dans une solution drsquoacide chlorhydrique on observe un deacutegagement gazeux a) Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui modeacutelise la
transformation chimique observeacutee lors de lrsquoexpeacuterience C b) Comparer le caractegravere reacuteducteur de ces deux meacutetaux c) Deacuteduire la composition massique du bronze si la masse du morceau de
bronze est de 173 g et la masse du gaz degageacute lors de lrsquoexpeacuterience C est de 02g ASn = 119 ACu = 64 AH = 1
SUJETS PROPOSES
Sujet ndeg1
Lrsquoaluminothermie designe une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction tregraves exotermique entre lrsquoaluminium et un oxyde meacutetallique Elle conduit agrave lrsquoeacutelaboration du meacutetal et la formation drsquooxyde drsquoaluminium Par exemple le chrome est preacutepareacute par aluminothermie agrave partir de loxyde de chrome (III) et de laluminium
Lrsquoune des utilisations des plus courantes en est le soudage des rails de chemin de fer agrave partir dun meacutelange de poudre doxyde de fer (III) et daluminium Questions
1 Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction drsquoaluminothermie pour souder les
rails de chemin de fer 2 Eacutequilibrer cette eacutequation reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation Preacuteciser lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice 3 Quelle masse drsquoaluminium faut-il faire reacuteagir pour produire 014 kg Fe
Donneacutees A Al = 27 A Fe = 56
Sujet ndeg2
Lrsquoeau laquoultrapureraquo ne se trouve pas dans la nature Les eaux des riviegraveres des lacs et des nappes phreacuteatiques contiennent des mineacuteraux en solution et des gaz dissous Les eaux marines contiennent aussi des sels en pourcentage variable Pour fabriquer une eau ultrapure ndash utiliseacutee dans lrsquoindustrie micro-eacutelectronique et pharmaceutique pour la mise en oeuvre de techniques drsquoanalyses tregraves sensibles pour la culture des tissus pour la feacutecondation in vitro ndash on eacutelimine toutes les substances et tous les micro-organismes qursquoelle contient
La dissociation tregraves partielle de lrsquoeau pure donne lieu agrave un eacutequilibre chimique
2 H2O(L) H3O+ + HO ndash
Questions
1 Pourquoi lrsquoeau parfaitement pure preacutesente-t-elle une tregraves faible conductibiliteacute eacutelectrique
2 Donner la deacutefinition et lrsquoexpression du produit ionique de lrsquoeau 3 Calculer le pH drsquoune solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M et
drsquoune solution drsquohydroxyde de natrium 01M 4 Si un eacutelegraveve a pris 10 ml solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M
et qursquoil ajoute agrave cette solution 10 ml solution drsquohydroxyde de natrium 01M la solution aura-t-elle un caractegravere neutre Expliquer
Sujet ndeg3
La batterie dune voiture est un accumulateur au plomb constitueacute de deux eacutelectrodes en plomb Pb(S) dont lun est recouvert de dioxyde de plomb PbO2(s) Lensemble est immergeacute dans une solution concentreacutee dacide sulfurique (2H+
(aq) + SO4
2ndash (aq) ) Les couples mis en jeu sont Pb2+
(aq)Pb(s) et PbO2(s) Pb2+(aq) Lorsque la
voiture deacutemarre laccumulateur fonctionne comme une pile Lorsque la voiture roule la batterie se recharge et fonctionne comme un eacutelectrolyseur
Questions
1 Eacutecrire les demi-eacutequations eacutelectroniques associeacutees agrave ces deux couples 2 Indiquer la cathode et lanode Quelle est la borne neacutegative Preacuteciser pour
chaque eacutelectrode la nature (oxydation ou reacuteduction) de la reacuteaction observeacutee 3 Justifier que leacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation chimique qui a
lieu lors du deacutemarrage de la voiture peut seacutecrire Pb(s) + PbO2 (s) + 4 H+
(aq) = 2 Pb2+(aq) + 2H2O(l)
4 Expliquer le fonctionnement de cette pile
Sujet ndeg4
Les esters sont tregraves abondants dans la nature fleurs graines fruits essences veacutegeacutetales huiles veacutegeacutetales et animales graisses Ils sont des substances utiles dans lrsquoindustrie agroalimentaire en parfumerie et dans drsquoautres secteurs industriels Les esters sont obtenus par la reacuteaction drsquoesteacuterification Un ester est le produit drsquoun acide carboxylique avec un alcool
Acide carboxylique + alcools ester + eau
R CO
OH+ ROH R C
O
OR+ H2O
Cette reacuteaction est lente et reacuteversible Lrsquoaugmentation de la concentration initiale drsquoalcool et drsquoacide et aussi de la tempeacuterature et la preacutesence drsquoun catalyseur (par exemple H2SO4) permettent drsquoaugmenter la vitesse des deux reacuteactions et drsquoaboutir plus rapidement agrave lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre
Questions
1 Expliquer les termes laquolenteraquo laquoreacuteversibleraquo et laquolrsquoeacutetat drsquoeacutequilibreraquo 2 On considegravere initialement un systegraveme chimique contenant une mole drsquoacide
carboxylique et une mole drsquoalcool Apregraves qursquoon a atteint lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre [ester] = 066 Calculer la valeur de la constante drsquoeacutequilibre Quelle sera la valeur du rendement de cette reacuteaction
3 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation entre lrsquoacide butanoϊque et eacutethanol qui possegravede une odeur drsquoananas Nommer les produits obtenus
4 Expliquer lrsquoimportance des esters
Sujet ndeg5
A lrsquoabri de lrsquoair certains vins se conservent tregraves longtemps mais agrave son contact tous les vins srsquoaltegraverent En effet lrsquooxydation de lrsquoeacutethanol CH3ndashCH2ndashOH par lrsquooxygegravene de lrsquoair conduit agrave lrsquoacide eacutethanoϊque eacutegalement appeleacute acide aceacutetique CH3ndashCOOH principal constituant du vinaigre Parallegravelement agrave cette reacuteaction favoriseacutee par des bacteacuteries du genre Aceacutetobacter une reacuteaction lente entre lrsquoacide aceacutetique formeacute et lrsquoeacutethanol restant conduit agrave un ester lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle qui donne un goucirct piquant Questions
1 Expliquer pourquoi les vins conserveacutes agrave lrsquoabri de lrsquoair ne se transforment pas en vinaigre 2 Ecrire les deux eacutequations chimiques qui deacutecrivent les reacuteactions deacutecrites dans le texte 3 Ecrire lrsquoeacutequation qui deacutecrit lrsquoacide eacutethanoϊque comme un acide Bronsted Identifier les couples acidebase mis en jeu 4 Deacutecrire les proprieacuteteacutes physiques de lrsquoacide aceacutethique
Masses atomiques c = 12 gmol-1 O = 16 gmol-1 H = 1 gmol-1
Sujet ndeg6
Le savon de Marseille est un type de savon particuliegraverement efficace par son pouvoir nettoyant utiliseacute essentiellement pour lrsquohygiegravene du corps La formule de ce savon contenant 72 sels drsquoacides gras (provenant du meacutelange dhuiles et de soude NaOH) a eacuteteacute fixeacutee entre le XIVe et le XVIIe siegravecles Au XIXe siegravecle Marseille avec ses presque 90 savonneries possegravede une industrie florissante qui connaicirct son apogeacutee en 1913 avec pregraves de 180000 tonnes produites Apregraves 1950 larriveacutee des deacutetergents de synthegravese preacutecipite rapidement son deacuteclin
Les savons R-COO-Na+ (ougrave R- est un radical drsquoacide gras) srsquoobtiennent par hydrolyse basique des triglyceacuterides se trouvant dans les graisses avec de la soude NaOH
Un savon contient un groupe hydrophile (ion carboxylate) et un groupe hydrophobe (ou lipophile) la chaicircne carboneacutee Cette structure lui confegravere des proprieacuteteacutes deacutetergentes Questions
1 Expliquer les termes laquohydrophileraquo et laquohydrophoberaquo 2 Indiquer le groupe hydrophile et le groupe hydrophobe du palmitate de sodium
CH3-(CH2)14-COO-Na 3 Expliquer pourquoi les savons sont des produits de nettoyage 4 Quel est le pourcentage de carbone dans le palmitate de sodium 5 Expliquer le deacuteclin du savon de Marseille apregraves 1950
Appareils et verrerie de laboratoire
Flacon Ballon agrave fond plat Beacutecher Pissette Entonnoir
Tube agrave essai Erlenmeyer Fiole jaugeacutee Ampoule agrave deacutecanter Pipette jaugeacutee
Eprouvette gradueacutee Burette gradueacutee Pipette gradueacutee Reacutefrigeacuterant
Cristallisoir Verre agrave pied Flacon compte-gouttes Spatules
Agitateur-baguette Page daccueil Page exercices Page httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpwwwac-nancy-metzfrenseignphysiqueSC_INDEXHTMollegraveges
Imagini
1) combustion du magneacutesium
httpscienceamusantenetwikiindexphptitle=ImageCombustion_magnC3A9sium_1jpg
2) pag 22 httplyc-renaudeau-49ac-nantesfrphysapspipphparticle54
3)
Savoir que Kw est la constante drsquoeacutequilibre associeacutee agrave lrsquoauto-pyrolyse de lrsquoeau Connaissant la valeur du pH drsquoune solution aqueuse preacuteciser si elle est acide
basique ou neutre A partir de la concentration molaire des ions H3O
+ ou OH- deacuteduire la valeur du pH de la solution
Scheacutematiser une pile Utiliser le critegravere drsquoeacutevolution spontaneacutee pour deacuteterminer le sens de
deacuteplacement des porteurs de charges dans une pile Interpreacuteter le fonctionnement drsquoune pile en disposant drsquoune information sens
de circulation du courant eacutelectrique Ecrire les eacutequations des reacuteactions aux eacutelectrodes
Compeacutetences agrave eacutevaluer - Thegraveme III
Classer les composeacutes organiques selon diffeacuterents critegraveres Utiliser correctement la nomenclature des composeacutes organiques Expliquer les proprieacuteteacutes physiques des alcools (eacutetat drsquoagreacutegation solubiliteacute
point drsquoeacutebullition) Ecrire les eacutequations qui correspondent aux proprieacuteteacutes chimiques des alcools
lrsquooxydation la combustion la fermentation aceacutetique Appliquer les algorithmes speacutecifiques pour reacutesoudre des problegravemes
quantitatifs Correacuteler les proprieacuteteacutes des composeacutes organiques eacutetudieacutes avec leur rocircle
physiologique
C LE DEROULEMENT DE LrsquoEPREUVE Le candidat choisira son sujet par tirage au sort parmi un nombre de sujets
couvrant lrsquoensemble du programme Le sujet aborde un thegraveme de la vie quotidienne ou traite des problegravemes actuels (aspects transdisciplinaires) On part drsquoun texte drsquoune longueur entre 10 lignes et une page accompagneacute drsquoillustrations issu de revues de vulgarisation scientifique (Science et Vie La Recherche Sciences et avenir Pour la Science etc) ou drsquoInternet Ces textes sont en accord avec les thegravemes choisis et avec les notions abordeacutees dans le programme du baccalaureacuteat roumain
Le candidat a agrave sa disposition 30 minutes pour preacuteparer sa reacuteponse Leacutepreuve orale est structureacutee en trois temps
- 1deg temps On demande au candidat drsquoeacutetablir la probleacutematique abordeacutee dans le texte et de la preacutesenter oralement au jury dans un exposeacute de maximum 10 minutes organiseacute sous forme de plan argumentatif - 2deg temps Un ensemble de questions courtes concernant les pheacutenomegravenes preacutesenteacutes dans le texte sollicitent la description des aspects qualitatifs et lrsquoeacutecriture des reacuteactions chimiques suivies drsquoun calcul simple les questions sont lieacutees aux aspects de la vie quotidienne et de lrsquoeacutevolution des ideacutees scientifiques Le but est que par les reacuteponses donneacutees aux diffeacuterentes questions on fasse parler les eacutelegraveves en marge de la probleacutematique du texte
- 3deg temps Un problegraveme classique de chimie proche des exercices traiteacutes dans les manuels proche de ceux qui existent dans les eacutepreuves eacutecrites du baccalaureacuteat Il peut ne pas exister si le sujet ne srsquoy precircte pas
C LE SUJET DE LrsquoEacutePREUVE
LrsquoEacuteVALUATION FINALE (LrsquoEXAMEN ORAL) appreacuteciera LES COMPEacuteTENCES geacuteneacuterales et speacutecifiques acquises suite agrave lrsquoeacutetude du programme de chimie classes bilingues de tout profil
Analysons la structure de lrsquoexamen le candidat doit pouvoir comprendre et expliquer un texte scientifique adapteacute aux contenus du programme Il doit identifier la probleacutematique abordeacutee dans le texte du sujet en eacutevaluer les informations agrave lrsquoaide des meacutethodes speacutecifiques agrave la chimie utiliser de maniegravere adeacutequate les termes scientifiques deacutemontrer sa capaciteacute drsquoappliquer les concepts et les notions apquises au contexte proposeacute par le sujet Degraves que la probleacutematique a eacuteteacute deacutefinie les questions ont le rocircle de deacutetailler les contenus de mettre en eacutevidence un instrument de reacutesolution drsquoun problegraveme qualitatif ou quantitatif de solliciter lrsquoargumentation au sein drsquoun raisonnement speacutecifique ou de mettre en lumiegravere les aspects pratiques du contenu du texte
La maniegravere dont se deacuteroule cette eacutepreuve drsquoexamen permet au candidat drsquoexercer de maniegravere creacuteative les compeacutetences acquises par lrsquoeacutetude de la chimie Le texte offre un terrain favorable de discussion en marge de certains pheacutenomegravenesnotions tandis que les questions facilitent les explications
ESSENTIEL DES THEgraveMES PROPOSEacuteS PAR LE PROGRAMME DrsquoENSEIGNEMENT
Thegraveme I Une transformation chimique rapide a une dureacutee trop courte Une transformation lente a une dureacutee qui permet de suivre son eacutevolution soit agrave
lrsquoœil libre soit avec des appareils de mesure Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de gagner des eacutelectrons selon
leacutequation ox + n e- = red Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de perdre des eacutelectrons selon
leacutequation red = ox + n e- Une reacuteaction doxydoreacuteduction met en jeu deux couples oxydant-reacuteducteur Elle
consiste en un transfert deacutelectrons entre le reacuteducteur dun couple oxydant-reacuteducteur et loxydant de lrsquoautre couple
Un acide selon Broumlnsted est une espegravece chimique qui fournit un ou plusieurs protons
Une base selon Broumlnsted est une espegravece chimique qui capte un ou plusieurs protons
Une reacuteaction acido-basique reacutesulte drsquoun transfert de protons entre lrsquoacide drsquoun couple et la base drsquoun autre couple acide-base
Les transformations chimiques qui ne se reacutealisent que dans un sens sont appeleacutees irreacuteversibles les transformations qui peuvent se reacutealiser dans les deux sens sont appeleacutees reacuteversibles
Le pH est exprimeacute agrave lrsquoaide de la concentration des ions hydronium [H3O]+ et a des valeurs dans le domaine 0 ndash 14 [H3O]+ = 10 ndash pH
Thegraveme II Un systegraveme chimique atteint un eacutetat drsquoeacutequilibre lorsque les reacuteactifs et les produits
coexistent en proportions constantes dans lrsquoeacutetat final de la transformation Les concentrations des espegraveces chimiques drsquoun systegraveme en eacutequilibre restent
constantes au cours du temps Lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre est dynamique parce que le systegraveme est le siegravege de deux
reacuteactions opposeacutees qui se produisent simultaneacutement lrsquoune consomme les reacuteactifs (sens 1) et lrsquoautre reforme les reacuteactifs (sens 2)
Pour un systegraveme chimique en eacutequilibre on peut eacutecrire un quotient de reacuteaction agrave une tempeacuterature donneacutee Kc qui possegravede une valeur constante et indeacutependante de la composition initiale
Le quotient de reacuteaction Qr associeacute agrave la reacuteaction en solution aqueuse deacutequation a A (aq) + b B (aq) = c C (aq) + d D (aq) est deacutefini par
Lrsquoeau pure contient des ions hydronium H3O+ et hydroxydes HO ndash obtenus par
ionisation partielle (autoprotolyse) Dans lrsquoeau pure [H3O]+ = [HO] ndash = 10-7 moll Le produit de leur concentration donne une constante KH2O appeleacutee le produit ionique de lrsquoeau
Dans toute solution aqueuse KH2O = 10-14 a 25ordmC On peut classer les solutions aqueuses selon lrsquoeacutechelle de pH un axe gradueacute de
0 agrave 14 une solution est acide si elle a le pH lt 7 basique si elle a le pH gt 7 et neutre si le pH = 7
Repreacutesentation symbolique drsquoune pile M(s) M (aq) Mrsquo n+ (aq) Mrsquo(s) la borne (-) dune pile correspond agrave lanode ougrave se produit la reacuteaction doxydation qui va fournir les eacutelectrons la borne (+) dune pile correspond agrave la cathode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction qui va consommer les eacutelectrons
Les deux compartiments (qui contiennent les eacutelectrodes meacutetalliques M et Mrsquo plongeacutes dans les solutions de leurs oxydants Mn+ et Mrsquo n+) sont relieacutes par un pont salin qui assure lrsquoeacutelectro-neutraliteacute des compartiments et la continuiteacute du courant Les demi-reacuteactions et donc le sens des eacutechanges drsquoeacutelectrons aux interfaces meacutetal ndash solution deacuteterminent le sens du courant
Lrsquoessentiel du Thegraveme III Les substances organiques peuvent ecirctre classeacutees selon leur composition (hydrocarbures et deacuteriveacutes fonctionnels) selon le type de liaisons qui existent entre les atomes de carbone de la chaicircne (satureacutees insatureacutees aromatiques) selon lrsquoaspect de la chaicircne (acyclique cyclique lineacuteaire ramifieacutee) La deacutenomination des substances organiques se fait conformeacutement aux regravegles IUPAC Le nom drsquoun composeacute organique est toujours constitueacute drsquoun preacutefix et drsquoun suffixe (ou terminaison) le preacutefix indique drsquoatomes de carbone de la chaicircne principale Le suffixe indique la famille du composeacute organique
Nombre drsquoatomes de carbone
Preacutefix Nombre drsquoatomes de carbone
Preacutefix Famille
Suffixe
Alcane - an
1 Meth- 6 Hex - Alcegravene - eacutene
2 Eth - 7 Hept - Alcool - an - hellip- ol
3 Prop - 8 Oct - Acide carboxylique Acide hellipanoiumlque
4 Buth - 9 Non - Ester Carboxylate drsquoalkyle 5 Pent - 10 Dec -
Les alcools sont caracteacuteriseacutes par la preacutesence drsquoun groupe hydroxyle ndash OH lieacute agrave un atome de carbone satureacute
Pour les alcools les liaisons hydrogegravene sont responsables des tempeacuteratures drsquoeacutebullition eacuteleveacutees et de la solubiliteacute dans lrsquoeau On peut oxyder les alcools de maniegravere diffeacuterente en fonction de leur structure et de lrsquoagent oxydant utiliseacute Les alcools peuvent reacuteagir avec les acides pour donner les esters (composeacutes deacuteriveacutes des acides carboxyliques) cette transformation est lente limiteacutee et catalyseacutee par H+ (par exemple H2SO4) Lrsquohydrolyse drsquoun ester est la transformation inverse de lrsquoesteacuterification cette transformation est eacutegalement lente limiteacutee et catalyseacutee par H+ Lrsquohydrolyse basique drsquoun ester ndash la saponification - est une reacuteaction lente mais totale Les graisses sont des substances naturelles qui contiennent des glyceacuterides ndash esters des acides gras avec glyceacuterine elles peuvent ecirctre solides (speacutecialement les graisses animales le suif le beurre etc) ou liquides (surtout les graisses veacutegeacutetales lrsquohuile drsquoolive de tournesol etc) Lrsquohydrogeacutenation des huiles est une reacuteaction qui sert agrave preacuteparer la margarine Les graisses alimentaires fournissent des sources drsquoeacutenergie elles apportent aussi des eacuteleacutements importants dans la fabrication de la membrane cellulaire Le savon et les deacutetergents ont un pouvoir mouillant moussant et eacutemulsionnant
Exemple de deacuteveloppement drsquoune uniteacute didactique
La Reacuteaction drsquooxydoreacuteduction Objectifs du chapitre Deacutefinir un oxydant et un reacuteducteur Deacutefinir une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction Ecrire lrsquoeacutequation drsquoune reacuteaction drsquooxydorduction Reconnaicirctre lrsquooxydant et le reacuteducteur dans le couple oxydant
reacuteducteur
Qursquoest-ce qursquoun oxydant et un reacuteducteur Qursquoest-ce qursquoune reacuteaction drsquooxydoreacuteduction
Photo combustion du magneacutesium
Exemple 1 Analysons la reacuteaction entre magneacutesium et oxygegravene
Mg + 12O2 rarr MgO
Le magneacutesium srsquoest oxydeacute formant un composeacute ionique avec lrsquooxygegravene Donc
lrsquooxygegravene este oxydant En mecircme temps se combinant avec le magneacutesium lrsquooxygegravene srsquoest reacuteduit On
dit alors que le magneacutesium est reacuteducteur
oxydation
Mg + 12 O2 rarr MgO reacuteduction
Mais lrsquooxyde de magneacutesium est une substance ionique formeacutee par cession-
acceptation drsquoeacutelectrons
ndash 2e ndash
Mg Mg+2
+ 2e
ndash
2O 2O ndash2
On peut agrave preacutesent compleacuteter le scheacutema
+ 2 e ndash
reacuteduction
Mg + 12 O2 rarr MgO reacuteducteur oxydant
ndash 2e
ndash oxydation
Par conseacutequent Une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction est une reacuteaction qui implique un transfert
drsquoeacutelectrons entre deux reacuteactifs Un reacuteducteur est une entiteacute chimique susceptible de ceacuteder un ou plusieurs eacutelectrons
Par exemple le magneacutesium est un reacuteducteur Un oxydant est une entiteacute chimique susceptible de gagner un ou plusieurs eacutelectrons
La moleacutecule drsquooxygegravene est lrsquooxydant Le raisonnement preacuteceacutedent peut ecirctre extrapoleacute agrave drsquoautres reacuteactions aussi ougrave lrsquooxygegravene nrsquointervient pas mais qui se reacutealisent avec transfert drsquoeacutelectrons Exemple 2
Couple oxydant reacuteducteur
Lorsque lrsquoon introduit de la poudre de zinc dans une solution de sulfate de cuivre
le cuivre meacutetal se deacutepose agrave la surface des particules de zinc et les ions Zn+2
apparaissent dans la solution Cette transformation peut ecirctre modeacuteliseacutee par lrsquoeacutequation chimique
Zn(s) + CuSO4(aq) rarr ZnSO4(aq) + Cu(s) ou Zn(s) + Cu
+2(aq) rarr Zn
+2(aq)
+ Cu(s)
Pour se transformer en Zn+2 chaque atome de zinc a perdu 2e ndash simultaneacutement
capteacutes par un ion cuivre Cu+2 Le transfert drsquoeacutelectrons peut ecirctre modeacuteliseacute de la maniegravere suivante
+ 2 e ndash
Zn(s) + Cu
+2 rarr Zn
+2 + Cu
ndash 2e
ndash
Deux entiteacutes chimiques qui se transforment lrsquoune en lrsquoautre par transfert
drsquoeacutelectrons forment un couple oxydant reacuteducteur On le note en juxtaposant les abreacuteviations de lrsquooxydant et du reacuteducteur seacutepareacutes
par un Par exemple lorsque le couple du cuivre est noteacute Cu2+Cu Cu2+ est lrsquooxydant et Cu est le reacuteducteur Dans le couple Cu2+
(aq)Cu (s) est associeacutee la demi-eacutequation
Cu2+(aq) + 2e
ndash rarr Cu (s)
Regravegles pour assigner les nombres doxydation 1 Le nombre doxydation dun eacuteleacutement libre = 0 Ex Cu0 Cl2
0 Na0 2 Le nombre doxydation dun ion monoatomique = charge de lion
Ex Ca2+ O ndash2 I- Fe+3ndash 3 Le nombre doxydation de lhydrogegravene = ndash 1 Le nombre doxydation de loxygegravene = ndash 2 Ex H+Clndash H+1
2O-2 Al2
+3O32
Dans les hidrures ioniques le nombre doxydation de lhydrogegravene = + 1 Na+Hndash Ddans les peroxydes le nombre doxydation de loxygegravene = ndash 1 Ex H2
+1O2-1
4 La somme des nombres doxydation dans un ion polyatomique = charge de lion Par exemple pour
5 Les nombres doxydation des eacuteleacutements des groupes 1 et 2 ainsi que de laluminium sont toujours ceux donneacutes par le tableau peacuteriodique Ex Na+ Mg2+ Al+3
6 Le nombre doxydation des eacuteleacutements non couverts par ces regravegles doivent ecirctre calculeacutes en utilisant les nombres doxydation connus dans un composeacute Ex1 Al2
+3O32 2 x (+3) + 3 x (-2) = +6 ndash 6 = 0
Ex2 K2 +Cx O3
-2 Le nombre doxydation pour carbon est calculeacute en ce mode 2 x
(+1) +x + 3 x (-2) = 0 x = +4 Exemples de couples oxydantreacuteducteur
Couple Oxydant Reacuteducteur Demi-eacutequation doxydoreacuteduction
Na+Na ion sodium Sodium Na+ + e- = Na
Cu2+Cu ion cuivre II Cuivre Cu2+ + 2e- = Cu
Mg2+Mg ion magneacutesium II
Magneacutesium Mg2+ + 2e- = Mg
Zn2+Zn ion zinc II Zinc Zn2+ + 2e- = Zn
Al3+Al ion aluminium III Aluminium Al3+ + 3e- = Al
I2I- Diiode ion iodure I2 + 2e- = 2I-
Fe3+Fe2+ ion fer III ion fer II Fe3+ + e- = Fe2+
MnO4Mn2+ ion permanganate
ion manganegravese
MnO4- + 8H+ + 5e- = Mn2++4H2O
Ecrire lrsquoeacutequation drsquoune reacuteaction doxydoreacuteduction
Pour eacutecrire une eacutequation doxydoreacuteduction il faut dans lrsquoordre
1) identifier les reacuteactifs 2) eacutetablir lrsquoeacutecriture formelle des deux couples mis en jeu 3) combiner ces eacutecritures pour eacutegaliser le nombre drsquoeacutelectrons ceacutedeacutes et capteacutes
4) eacutecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction
Pour la reacuteaction
Fe(s) + Cu+2
(aq) rarr Fe+2
(aq) + Cu(s)
1) les reacuteactifs sont Fe(s) et Cu+2
(aq) 2) lrsquoeacutecriture formelle des deux couples est
ndash 2e
ndash
Le reacuteducteur cegravede deux eacutelectrons Fe(s) Fe+2
(aq)
+ 2e ndash
Lrsquooxydant capte deux eacutelectrons Cu+2
(aq) Cu(s)
3) combiner ces eacutecritures Lrsquoion de cuivre ------------------------------accepte les deux eacutelectrons ceacutedeacutes par le zinc
4) eacutecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction Fe(s) + Cu+2
(aq) rarr Fe+2
(aq) + Cu(s)
Exemple 3 Lorsque lrsquoon introduit un fil de cuivre dans une solution de nitrate drsquoargent AgNO3 lrsquoargent meacutetal se deacutepose agrave la surface du fil de cuivre 1) Les reacuteactifs sont Cu et Ag+ 2) Lrsquoeacutecriture formelle des deux couples est
Cu(s) ndash 2e ndash
Cu+2
(aq)
Ag+
(aq) + 1e
ndash Ag0
(s)
3) Des eacutelectrons ne doivent pas apparaicirctre dans lrsquoeacutequation de la reacuteaction parce que tous les eacutelectrons ceacutedeacutes par le reacuteducteur du premier couple sont capteacutes par lrsquooxydant
ndash 2e x 1 Cu(s) Cu
+2(aq)
ndash reacuteducteur demi-reacuteaction
+ 1e ndash
x 2 Ag+
(aq) Ag0
(s) ndash oxydant demi-reacuteaction
4) Cu(s) + 2Ag+
(aq) rarr Cu+2
(aq)
+ 2Ag0(s) reacuteaction globale
Cu + 2 AgNO3 rarr Cu (NO3)2 + 2 Ag
Oxydants et reacuteducteurs
Oxydants
Agent oxydant est un reacuteactif qui gagne des eacutelectrons et qui est reacuteduit Si une substance gagne facilement des eacutelectrons on dit quelle est un agent
oxydant fort Exemples drsquoagents oxydants - Les non-meacutetaux caracteacuteriseacutes par une grande valeur drsquoeacutelectroneacutegativiteacute par
exemple le dioxygegravene (O2) et les di-halogegravenes (F2 Cl2 Br2 I2) Ces non-meacutetaux ont tendance agrave capter des eacutelectrons pour satisfaire agrave la regravegle de lrsquooctet
Cl2 + 2e ndash rarr 2Clndash
- Les substances qui contiennent un eacuteleacutement qui a la tendance de faire diminuer son nombre drsquooxydation par exemple KMnO4 HNO3 K2Cr2O7 Reacuteducteurs
Agent reacuteducteur est un reacuteactif qui donne des eacutelectrons Lagent reacuteducteur contient leacuteleacutement qui est oxydeacute (qui perd des eacutelectrons) Si une substance perd facilement des eacutelectrons on dit quelle est un agent reacuteducteur fort Exemples drsquoagents reacuteducteurs
- les meacutetaux ont tendance agrave ceacuteder des eacutelectrons pour satisfaire agrave la regravegle de lrsquooctet
Mg rarr Mg2+ + 2e ndash
La deacutecroissance du caractegravere reacuteducteur est rendue par la seacuterie de lrsquoactiviteacute chimique des meacutetaux
Li K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au
Le sens de deacutecroissance du caractegravere reacuteducteur des meacutetaux
A lrsquoaide de cette eacutechelle on peut preacutevoir les reacuteactions qui auront naturellement lieu et celles qui au contraire sont impossibles dans un contexte normal
- Les non-meacutetaux peu eacutelectroneacutegatifs comme C H2
- Les substances qui contiennent un eacuteleacutement qui a la tendance de faire augmenter le nombre drsquooxydations (par exemple CO) Exemples Pourquoi le cuivre ne peut pas reacuteagir avec lrsquoacide chlorhydrique mais la
reacuteaction avec lrsquoacide nitrique concentreacute est-elle possible
Cu + HCl
Le cuivre est un reacuteducteur plus faible que le H2 la reacuteaction nrsquoa pas lieu
Cu + HNO3 rarr Cu(NO3)2 + NO + H2O
Cette reacuteaction est possible parce que le cuivre peut ecirctre oxydeacute par lrsquoacide nitrique mais sans remplacer lrsquohydrogegravene
Cu0 + H+1N+5O-2
3 rarr Cu+2(NO3)2-1 + N+2O-2 + H+1
2O-2
Reacuteactifs Cu0 N+5 Produits Cu+2 N+2 Les demi-reacuteactions
x3 Cu0 rarr Cu+2 + 2e ndash Oxydation agent reacuteducteur
x2 N+5 + 3e ndash rarr N+2 Reacuteduction agent oxydant
Par la multiplication par 3 de la premiegravere demi-eacutequation et par 2 de la deuxiegraveme les 6 eacutelectrons produits par lrsquoune sont consommeacutes par lrsquoautre
3 Cu0 rarr 3 Cu+2 + 6e ndash
2N+5 + 6e ndash rarr 2N+2
3Cu0 + z H+1N+5O-2
3 rarr 3Cu+2(NO3)2-1 + 2N+2O-2 + yH+1
2O-2
Pour eacutequilibrer leacutequation bilan des reacuteactions reacutedox faire le bilan de matiegravere en eacutequilibrant lrsquohydrogegravene z = 3x2+2 = 8 et lrsquoeau=gt y = 4
3Cu0 + 8 H+1N+5O-23 rarr 3Cu+2(NO3)
-12 + 2N+2O-2 + 4H+1
2O-2
agent agent reacuteducteur oxydant
Ecrire leacutequation doxydoreacuteduction qui se produit lorsque lon met en
preacutesence les ions permanganate MnO4-(aq) avec les ions ferreux Fe2+
(aq)
Si on verse une solution de permanganate de potassium sur une solution contenant des ions Fe2+ on observe une deacutecoloration due agrave la formation des ions Mn2+ (en milieu acide sulfurique)
FeSO4(aq) + KMnO4(aq) H2 SO4 (aq) rarr Fe2(SO4)3(aq) + Mn SO4 (aq)+K2 SO4 (aq)+H2O(l)
Les couples MnO4-(aq) Mn2+
(aq) et Fe3+(aq) Fe2+
(aq)
MnO4-(aq) ndash ion permanganate violet en solution
Mn2+(aq) ndash ion manganegravese incolore en solution
Fe3+(aq) ndash ion fer III vert pacircle en solution
Fe2+(aq) ndash rouilleacute en solution
Il faut tout dabord eacutecrire les deux demi-eacutequations eacutelectroniques
- 2e- 2Fe2+
(aq) 2Fe3+(aq)
Mn+7O4-(aq) + 5e- Mn2+
(aq)
On eacutequilibre ensuite tous les atomes autres que O et H Pour lrsquoeacuteleacutement oxygegravene eacutetant en milieu aqueux il faut ajouter des H2O
Fe2+(aq) = Fe3+
(aq) + 2e-
Mn+7O4-(aq) + 5e- Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
Pour lrsquoeacuteleacutement hydrogegravene eacutetant en milieu acide il faut ajouter des H+ au deacutepart 2Fe2+
(aq) = 2Fe3+(aq) + 2e-
Mn+7O4
-(aq) + 8 H+ + 5e- Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
Il faut ensuite sarranger pour avoir le mecircme nombre deacutelectrons eacutechangeacutes dans les deux demi-eacutequations eacutelectroniques
5 2Fe2+
(aq) = 2Fe3+(aq) + 2e-
2 MnO4-(aq) + 8 H+ + 5 e- = Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
2 MnO4
-(aq) + 10 Fe2+
(aq) + 16 H+ = 2 Mn2+(aq) + 10 Fe3+
(aq) + 8 H2O(l)
10FeSO4(aq) + 2KMnO4(aq) + 8H2 SO4 (aq) rarr 5Fe2(SO4)3(aq) + 2Mn SO4 (aq) +K2 SO4 (aq)+ 4H2O(l)
Rappels doxydoreacuteduction
Donnez la deacutefinition dun oxydant et rappelez agrave quelle demi-eacutequation eacutelectronique il reacutepond Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de gagner des eacutelectrons selon leacutequation ox + n e- = red Donnez la deacutefinition dun reacuteducteur et rappelez agrave quelle demi-eacutequation eacutelectronique il reacutepond Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de perdre des eacutelectrons selon leacutequation red = ox + n e- Comment appelle-t-on lensemble dun oxydant et dun reacuteducteur lieacutes par une demi-eacutequation eacutelectronique Quelle notation utilisons-nous pour cet ensemble Un oxydant et un reacuteducteur lieacute par une demi-eacutequation eacutelectronique forment un couple doxydoreacuteduction que lon note oxred Donnez la deacutefinition dune eacutequation doxydoreacuteduction Une reacuteaction doxydoreacuteduction met en jeu un transfert deacutelectrons entre loxydant dun couple oxydoreacuteducteur et le reacuteducteur dun autre couple oxydoreacuteducteur
Exercices
1 Mots manquants a) Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de helliphelliphelliphellip un ou
plusieurs helliphelliphellip b) Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de helliphelliphelliphellipun ou
plusieurs helliphelliphellip c) Lors dune reacuteaction doxydoreacuteduction loxydant helliphelliphellip un ou plusieurs
eacutelectrons
2 Choisir le mot adeacutequat entre les deux proposeacutes a) Dans le couple Ag+
(aq)Ag(s) lrsquoion argent esthelliphelliphelliphelliphellip (le reacuteducteurlrsquooxydant)
b) La demi-eacutequation drsquooxydoreacuteduction associeacutee au couple H+(aq) H2(g) srsquoeacutecrit
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2H+(aq) +2e- rarr H2(g) H2(g) rarr 2H+
(aq) +2e- c) Le meacutetal fer ne peut pas reacuteagir avec helliphelliphelliphelliphellip lrsquoion Mg 2+ lrsquoion Cu2+ d) Lrsquoion cuivre (II) peut reacuteagir avec helliphelliphellip le meacutetal argent le meacutetal fer e) Le meacutetal cuivre ne peut pas reacuteagir avec helliphelliphelliplrsquoion H+
(aq) lrsquoion Zn2+
3 Vrai ou faux a) Lors dune reacuteaction doxydoreacuteduction le reacuteducteur donne un ou plusieurs
eacutelectrons e - (V) b) Lrsquooxydant capte des protons (F) c) Au cours drsquoune reacuteaction drsquooxydoreacuteduction le nombre drsquoeacutelectrons ceacutedeacutes
par le reacuteducteur est eacutegal au nombre drsquoeacutelectrons capteacutes par lrsquooxydant (V)
d) Les meacutetaux peuvent ceacuteder des eacutelectrons ils sont des reacuteducteurs (V) e) Tous les couples suivants sont des couples oxydant reacuteducteur
1 Zn Zn2+ 2 H2O HO ndash 3 Cu + + Cu (F) f) Les di-halogegravenes (F2 Cl2 Br2 I2 ) sont des oxydants (V)
4 Reacuteaction drsquooxydoreacuteduction ou non a) 2CuO + C rarr 2Cu + CO2 b) 2NaOH + H2SO4 rarr Na2SO4 + 2H2O c) H2SO4 + 8HIrarr H2S + 4I2 + 4H2O d) HClO4 + KOH rarr KClO4 + H2O
5 Ecrire les demi-eacutequations drsquooxydoreacuteduction des couples suivants Ag+
(aq) Ag(s) Cl2(aq) Cl ndash(aq) Fe2+(aq) Fe(s) H
+(aq) H2(g)
6 On donne leacutequation non eacutequilibreacutee de la reacuteaction doxydoreacuteduction suivante Sn+2 + Alrarr Sn + Al+3 a) Equilibrer cette eacutequation bilan b) Preacuteciser quelle est parmi les reacuteactifs lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice c) Nommer les couples reacutedox mis en jeu et les classer selon le pouvoir oxydant croissant du cation meacutetallique
7 Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-eacutequation Identifier lagent oxydant et lagent reacuteducteur dans chaque eacutequation et eacutequilibrer les eacutequations bilan
a) C + H2SO4 rarr CO2 + 2SO2 + 2H2O b) H2S + O2 rarr SO2 + H2O c) Al + Hg Cl2 rarrAlCl3 + Hg d) Zn + HCl rarr ZnCl2 +H2 e) Fe2O3 + CO rarr Fe + CO2 f) HNO3 + H3PO3 rarr NO + H3PO4 + H2O g) H2SO4 + HI rarrH2S + I2 + 4H2O h) MnO2 + HCl rarrMnCl2 + Cl2 + H2O i) KMnO4 + HCl rarrMnCl2 + KCl + Cl2 + H2O
8 On plonge une lame drsquoaluminium dans une solution de sulfate de cuivre CuSO4 Un deacutepot de cuivre solide Cu(s) se forme sur la lame et des ions aluminium apparaissent dans la solution
a) Ecrire lrsquoeacutequation qui modeacutelise la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui a lieu b) Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation
c) Calculer la masse drsquoaluminium qui peut reacuteagir avec 100g solution de sulfate de cuivre de concentration 16 ACu = 64 AS = 32 AO = 16 AAl = 27
9 Les gongs sont des instruments originaires de lrsquoAsie du Sud-Est dont la sonoriteacute est notamment lieacutee au mateacuteriau utiliseacute pour leur fabrication le bronze alliage de cuivre et drsquoeacutetain Pour deacuteterminer la composition du bronze on reacutealise les expeacuteriences preacuteliminaires suivantes
A On introduit un morceau drsquoeacutetain dans une solution drsquoacide chlorhydrique il se forme des ions drsquoeacutetain Sn2+
(aq) et du dihydrogegravene gazeux B On introduit un morceau de cuivre dans une solution drsquoacide chlorhydrique on nrsquoobserve aucune transformation chimique C On introduit un morceau du bronze dans une solution drsquoacide chlorhydrique on observe un deacutegagement gazeux a) Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui modeacutelise la
transformation chimique observeacutee lors de lrsquoexpeacuterience C b) Comparer le caractegravere reacuteducteur de ces deux meacutetaux c) Deacuteduire la composition massique du bronze si la masse du morceau de
bronze est de 173 g et la masse du gaz degageacute lors de lrsquoexpeacuterience C est de 02g ASn = 119 ACu = 64 AH = 1
SUJETS PROPOSES
Sujet ndeg1
Lrsquoaluminothermie designe une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction tregraves exotermique entre lrsquoaluminium et un oxyde meacutetallique Elle conduit agrave lrsquoeacutelaboration du meacutetal et la formation drsquooxyde drsquoaluminium Par exemple le chrome est preacutepareacute par aluminothermie agrave partir de loxyde de chrome (III) et de laluminium
Lrsquoune des utilisations des plus courantes en est le soudage des rails de chemin de fer agrave partir dun meacutelange de poudre doxyde de fer (III) et daluminium Questions
1 Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction drsquoaluminothermie pour souder les
rails de chemin de fer 2 Eacutequilibrer cette eacutequation reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation Preacuteciser lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice 3 Quelle masse drsquoaluminium faut-il faire reacuteagir pour produire 014 kg Fe
Donneacutees A Al = 27 A Fe = 56
Sujet ndeg2
Lrsquoeau laquoultrapureraquo ne se trouve pas dans la nature Les eaux des riviegraveres des lacs et des nappes phreacuteatiques contiennent des mineacuteraux en solution et des gaz dissous Les eaux marines contiennent aussi des sels en pourcentage variable Pour fabriquer une eau ultrapure ndash utiliseacutee dans lrsquoindustrie micro-eacutelectronique et pharmaceutique pour la mise en oeuvre de techniques drsquoanalyses tregraves sensibles pour la culture des tissus pour la feacutecondation in vitro ndash on eacutelimine toutes les substances et tous les micro-organismes qursquoelle contient
La dissociation tregraves partielle de lrsquoeau pure donne lieu agrave un eacutequilibre chimique
2 H2O(L) H3O+ + HO ndash
Questions
1 Pourquoi lrsquoeau parfaitement pure preacutesente-t-elle une tregraves faible conductibiliteacute eacutelectrique
2 Donner la deacutefinition et lrsquoexpression du produit ionique de lrsquoeau 3 Calculer le pH drsquoune solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M et
drsquoune solution drsquohydroxyde de natrium 01M 4 Si un eacutelegraveve a pris 10 ml solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M
et qursquoil ajoute agrave cette solution 10 ml solution drsquohydroxyde de natrium 01M la solution aura-t-elle un caractegravere neutre Expliquer
Sujet ndeg3
La batterie dune voiture est un accumulateur au plomb constitueacute de deux eacutelectrodes en plomb Pb(S) dont lun est recouvert de dioxyde de plomb PbO2(s) Lensemble est immergeacute dans une solution concentreacutee dacide sulfurique (2H+
(aq) + SO4
2ndash (aq) ) Les couples mis en jeu sont Pb2+
(aq)Pb(s) et PbO2(s) Pb2+(aq) Lorsque la
voiture deacutemarre laccumulateur fonctionne comme une pile Lorsque la voiture roule la batterie se recharge et fonctionne comme un eacutelectrolyseur
Questions
1 Eacutecrire les demi-eacutequations eacutelectroniques associeacutees agrave ces deux couples 2 Indiquer la cathode et lanode Quelle est la borne neacutegative Preacuteciser pour
chaque eacutelectrode la nature (oxydation ou reacuteduction) de la reacuteaction observeacutee 3 Justifier que leacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation chimique qui a
lieu lors du deacutemarrage de la voiture peut seacutecrire Pb(s) + PbO2 (s) + 4 H+
(aq) = 2 Pb2+(aq) + 2H2O(l)
4 Expliquer le fonctionnement de cette pile
Sujet ndeg4
Les esters sont tregraves abondants dans la nature fleurs graines fruits essences veacutegeacutetales huiles veacutegeacutetales et animales graisses Ils sont des substances utiles dans lrsquoindustrie agroalimentaire en parfumerie et dans drsquoautres secteurs industriels Les esters sont obtenus par la reacuteaction drsquoesteacuterification Un ester est le produit drsquoun acide carboxylique avec un alcool
Acide carboxylique + alcools ester + eau
R CO
OH+ ROH R C
O
OR+ H2O
Cette reacuteaction est lente et reacuteversible Lrsquoaugmentation de la concentration initiale drsquoalcool et drsquoacide et aussi de la tempeacuterature et la preacutesence drsquoun catalyseur (par exemple H2SO4) permettent drsquoaugmenter la vitesse des deux reacuteactions et drsquoaboutir plus rapidement agrave lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre
Questions
1 Expliquer les termes laquolenteraquo laquoreacuteversibleraquo et laquolrsquoeacutetat drsquoeacutequilibreraquo 2 On considegravere initialement un systegraveme chimique contenant une mole drsquoacide
carboxylique et une mole drsquoalcool Apregraves qursquoon a atteint lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre [ester] = 066 Calculer la valeur de la constante drsquoeacutequilibre Quelle sera la valeur du rendement de cette reacuteaction
3 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation entre lrsquoacide butanoϊque et eacutethanol qui possegravede une odeur drsquoananas Nommer les produits obtenus
4 Expliquer lrsquoimportance des esters
Sujet ndeg5
A lrsquoabri de lrsquoair certains vins se conservent tregraves longtemps mais agrave son contact tous les vins srsquoaltegraverent En effet lrsquooxydation de lrsquoeacutethanol CH3ndashCH2ndashOH par lrsquooxygegravene de lrsquoair conduit agrave lrsquoacide eacutethanoϊque eacutegalement appeleacute acide aceacutetique CH3ndashCOOH principal constituant du vinaigre Parallegravelement agrave cette reacuteaction favoriseacutee par des bacteacuteries du genre Aceacutetobacter une reacuteaction lente entre lrsquoacide aceacutetique formeacute et lrsquoeacutethanol restant conduit agrave un ester lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle qui donne un goucirct piquant Questions
1 Expliquer pourquoi les vins conserveacutes agrave lrsquoabri de lrsquoair ne se transforment pas en vinaigre 2 Ecrire les deux eacutequations chimiques qui deacutecrivent les reacuteactions deacutecrites dans le texte 3 Ecrire lrsquoeacutequation qui deacutecrit lrsquoacide eacutethanoϊque comme un acide Bronsted Identifier les couples acidebase mis en jeu 4 Deacutecrire les proprieacuteteacutes physiques de lrsquoacide aceacutethique
Masses atomiques c = 12 gmol-1 O = 16 gmol-1 H = 1 gmol-1
Sujet ndeg6
Le savon de Marseille est un type de savon particuliegraverement efficace par son pouvoir nettoyant utiliseacute essentiellement pour lrsquohygiegravene du corps La formule de ce savon contenant 72 sels drsquoacides gras (provenant du meacutelange dhuiles et de soude NaOH) a eacuteteacute fixeacutee entre le XIVe et le XVIIe siegravecles Au XIXe siegravecle Marseille avec ses presque 90 savonneries possegravede une industrie florissante qui connaicirct son apogeacutee en 1913 avec pregraves de 180000 tonnes produites Apregraves 1950 larriveacutee des deacutetergents de synthegravese preacutecipite rapidement son deacuteclin
Les savons R-COO-Na+ (ougrave R- est un radical drsquoacide gras) srsquoobtiennent par hydrolyse basique des triglyceacuterides se trouvant dans les graisses avec de la soude NaOH
Un savon contient un groupe hydrophile (ion carboxylate) et un groupe hydrophobe (ou lipophile) la chaicircne carboneacutee Cette structure lui confegravere des proprieacuteteacutes deacutetergentes Questions
1 Expliquer les termes laquohydrophileraquo et laquohydrophoberaquo 2 Indiquer le groupe hydrophile et le groupe hydrophobe du palmitate de sodium
CH3-(CH2)14-COO-Na 3 Expliquer pourquoi les savons sont des produits de nettoyage 4 Quel est le pourcentage de carbone dans le palmitate de sodium 5 Expliquer le deacuteclin du savon de Marseille apregraves 1950
Appareils et verrerie de laboratoire
Flacon Ballon agrave fond plat Beacutecher Pissette Entonnoir
Tube agrave essai Erlenmeyer Fiole jaugeacutee Ampoule agrave deacutecanter Pipette jaugeacutee
Eprouvette gradueacutee Burette gradueacutee Pipette gradueacutee Reacutefrigeacuterant
Cristallisoir Verre agrave pied Flacon compte-gouttes Spatules
Agitateur-baguette Page daccueil Page exercices Page httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpwwwac-nancy-metzfrenseignphysiqueSC_INDEXHTMollegraveges
Imagini
1) combustion du magneacutesium
httpscienceamusantenetwikiindexphptitle=ImageCombustion_magnC3A9sium_1jpg
2) pag 22 httplyc-renaudeau-49ac-nantesfrphysapspipphparticle54
3)
- 3deg temps Un problegraveme classique de chimie proche des exercices traiteacutes dans les manuels proche de ceux qui existent dans les eacutepreuves eacutecrites du baccalaureacuteat Il peut ne pas exister si le sujet ne srsquoy precircte pas
C LE SUJET DE LrsquoEacutePREUVE
LrsquoEacuteVALUATION FINALE (LrsquoEXAMEN ORAL) appreacuteciera LES COMPEacuteTENCES geacuteneacuterales et speacutecifiques acquises suite agrave lrsquoeacutetude du programme de chimie classes bilingues de tout profil
Analysons la structure de lrsquoexamen le candidat doit pouvoir comprendre et expliquer un texte scientifique adapteacute aux contenus du programme Il doit identifier la probleacutematique abordeacutee dans le texte du sujet en eacutevaluer les informations agrave lrsquoaide des meacutethodes speacutecifiques agrave la chimie utiliser de maniegravere adeacutequate les termes scientifiques deacutemontrer sa capaciteacute drsquoappliquer les concepts et les notions apquises au contexte proposeacute par le sujet Degraves que la probleacutematique a eacuteteacute deacutefinie les questions ont le rocircle de deacutetailler les contenus de mettre en eacutevidence un instrument de reacutesolution drsquoun problegraveme qualitatif ou quantitatif de solliciter lrsquoargumentation au sein drsquoun raisonnement speacutecifique ou de mettre en lumiegravere les aspects pratiques du contenu du texte
La maniegravere dont se deacuteroule cette eacutepreuve drsquoexamen permet au candidat drsquoexercer de maniegravere creacuteative les compeacutetences acquises par lrsquoeacutetude de la chimie Le texte offre un terrain favorable de discussion en marge de certains pheacutenomegravenesnotions tandis que les questions facilitent les explications
ESSENTIEL DES THEgraveMES PROPOSEacuteS PAR LE PROGRAMME DrsquoENSEIGNEMENT
Thegraveme I Une transformation chimique rapide a une dureacutee trop courte Une transformation lente a une dureacutee qui permet de suivre son eacutevolution soit agrave
lrsquoœil libre soit avec des appareils de mesure Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de gagner des eacutelectrons selon
leacutequation ox + n e- = red Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de perdre des eacutelectrons selon
leacutequation red = ox + n e- Une reacuteaction doxydoreacuteduction met en jeu deux couples oxydant-reacuteducteur Elle
consiste en un transfert deacutelectrons entre le reacuteducteur dun couple oxydant-reacuteducteur et loxydant de lrsquoautre couple
Un acide selon Broumlnsted est une espegravece chimique qui fournit un ou plusieurs protons
Une base selon Broumlnsted est une espegravece chimique qui capte un ou plusieurs protons
Une reacuteaction acido-basique reacutesulte drsquoun transfert de protons entre lrsquoacide drsquoun couple et la base drsquoun autre couple acide-base
Les transformations chimiques qui ne se reacutealisent que dans un sens sont appeleacutees irreacuteversibles les transformations qui peuvent se reacutealiser dans les deux sens sont appeleacutees reacuteversibles
Le pH est exprimeacute agrave lrsquoaide de la concentration des ions hydronium [H3O]+ et a des valeurs dans le domaine 0 ndash 14 [H3O]+ = 10 ndash pH
Thegraveme II Un systegraveme chimique atteint un eacutetat drsquoeacutequilibre lorsque les reacuteactifs et les produits
coexistent en proportions constantes dans lrsquoeacutetat final de la transformation Les concentrations des espegraveces chimiques drsquoun systegraveme en eacutequilibre restent
constantes au cours du temps Lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre est dynamique parce que le systegraveme est le siegravege de deux
reacuteactions opposeacutees qui se produisent simultaneacutement lrsquoune consomme les reacuteactifs (sens 1) et lrsquoautre reforme les reacuteactifs (sens 2)
Pour un systegraveme chimique en eacutequilibre on peut eacutecrire un quotient de reacuteaction agrave une tempeacuterature donneacutee Kc qui possegravede une valeur constante et indeacutependante de la composition initiale
Le quotient de reacuteaction Qr associeacute agrave la reacuteaction en solution aqueuse deacutequation a A (aq) + b B (aq) = c C (aq) + d D (aq) est deacutefini par
Lrsquoeau pure contient des ions hydronium H3O+ et hydroxydes HO ndash obtenus par
ionisation partielle (autoprotolyse) Dans lrsquoeau pure [H3O]+ = [HO] ndash = 10-7 moll Le produit de leur concentration donne une constante KH2O appeleacutee le produit ionique de lrsquoeau
Dans toute solution aqueuse KH2O = 10-14 a 25ordmC On peut classer les solutions aqueuses selon lrsquoeacutechelle de pH un axe gradueacute de
0 agrave 14 une solution est acide si elle a le pH lt 7 basique si elle a le pH gt 7 et neutre si le pH = 7
Repreacutesentation symbolique drsquoune pile M(s) M (aq) Mrsquo n+ (aq) Mrsquo(s) la borne (-) dune pile correspond agrave lanode ougrave se produit la reacuteaction doxydation qui va fournir les eacutelectrons la borne (+) dune pile correspond agrave la cathode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction qui va consommer les eacutelectrons
Les deux compartiments (qui contiennent les eacutelectrodes meacutetalliques M et Mrsquo plongeacutes dans les solutions de leurs oxydants Mn+ et Mrsquo n+) sont relieacutes par un pont salin qui assure lrsquoeacutelectro-neutraliteacute des compartiments et la continuiteacute du courant Les demi-reacuteactions et donc le sens des eacutechanges drsquoeacutelectrons aux interfaces meacutetal ndash solution deacuteterminent le sens du courant
Lrsquoessentiel du Thegraveme III Les substances organiques peuvent ecirctre classeacutees selon leur composition (hydrocarbures et deacuteriveacutes fonctionnels) selon le type de liaisons qui existent entre les atomes de carbone de la chaicircne (satureacutees insatureacutees aromatiques) selon lrsquoaspect de la chaicircne (acyclique cyclique lineacuteaire ramifieacutee) La deacutenomination des substances organiques se fait conformeacutement aux regravegles IUPAC Le nom drsquoun composeacute organique est toujours constitueacute drsquoun preacutefix et drsquoun suffixe (ou terminaison) le preacutefix indique drsquoatomes de carbone de la chaicircne principale Le suffixe indique la famille du composeacute organique
Nombre drsquoatomes de carbone
Preacutefix Nombre drsquoatomes de carbone
Preacutefix Famille
Suffixe
Alcane - an
1 Meth- 6 Hex - Alcegravene - eacutene
2 Eth - 7 Hept - Alcool - an - hellip- ol
3 Prop - 8 Oct - Acide carboxylique Acide hellipanoiumlque
4 Buth - 9 Non - Ester Carboxylate drsquoalkyle 5 Pent - 10 Dec -
Les alcools sont caracteacuteriseacutes par la preacutesence drsquoun groupe hydroxyle ndash OH lieacute agrave un atome de carbone satureacute
Pour les alcools les liaisons hydrogegravene sont responsables des tempeacuteratures drsquoeacutebullition eacuteleveacutees et de la solubiliteacute dans lrsquoeau On peut oxyder les alcools de maniegravere diffeacuterente en fonction de leur structure et de lrsquoagent oxydant utiliseacute Les alcools peuvent reacuteagir avec les acides pour donner les esters (composeacutes deacuteriveacutes des acides carboxyliques) cette transformation est lente limiteacutee et catalyseacutee par H+ (par exemple H2SO4) Lrsquohydrolyse drsquoun ester est la transformation inverse de lrsquoesteacuterification cette transformation est eacutegalement lente limiteacutee et catalyseacutee par H+ Lrsquohydrolyse basique drsquoun ester ndash la saponification - est une reacuteaction lente mais totale Les graisses sont des substances naturelles qui contiennent des glyceacuterides ndash esters des acides gras avec glyceacuterine elles peuvent ecirctre solides (speacutecialement les graisses animales le suif le beurre etc) ou liquides (surtout les graisses veacutegeacutetales lrsquohuile drsquoolive de tournesol etc) Lrsquohydrogeacutenation des huiles est une reacuteaction qui sert agrave preacuteparer la margarine Les graisses alimentaires fournissent des sources drsquoeacutenergie elles apportent aussi des eacuteleacutements importants dans la fabrication de la membrane cellulaire Le savon et les deacutetergents ont un pouvoir mouillant moussant et eacutemulsionnant
Exemple de deacuteveloppement drsquoune uniteacute didactique
La Reacuteaction drsquooxydoreacuteduction Objectifs du chapitre Deacutefinir un oxydant et un reacuteducteur Deacutefinir une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction Ecrire lrsquoeacutequation drsquoune reacuteaction drsquooxydorduction Reconnaicirctre lrsquooxydant et le reacuteducteur dans le couple oxydant
reacuteducteur
Qursquoest-ce qursquoun oxydant et un reacuteducteur Qursquoest-ce qursquoune reacuteaction drsquooxydoreacuteduction
Photo combustion du magneacutesium
Exemple 1 Analysons la reacuteaction entre magneacutesium et oxygegravene
Mg + 12O2 rarr MgO
Le magneacutesium srsquoest oxydeacute formant un composeacute ionique avec lrsquooxygegravene Donc
lrsquooxygegravene este oxydant En mecircme temps se combinant avec le magneacutesium lrsquooxygegravene srsquoest reacuteduit On
dit alors que le magneacutesium est reacuteducteur
oxydation
Mg + 12 O2 rarr MgO reacuteduction
Mais lrsquooxyde de magneacutesium est une substance ionique formeacutee par cession-
acceptation drsquoeacutelectrons
ndash 2e ndash
Mg Mg+2
+ 2e
ndash
2O 2O ndash2
On peut agrave preacutesent compleacuteter le scheacutema
+ 2 e ndash
reacuteduction
Mg + 12 O2 rarr MgO reacuteducteur oxydant
ndash 2e
ndash oxydation
Par conseacutequent Une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction est une reacuteaction qui implique un transfert
drsquoeacutelectrons entre deux reacuteactifs Un reacuteducteur est une entiteacute chimique susceptible de ceacuteder un ou plusieurs eacutelectrons
Par exemple le magneacutesium est un reacuteducteur Un oxydant est une entiteacute chimique susceptible de gagner un ou plusieurs eacutelectrons
La moleacutecule drsquooxygegravene est lrsquooxydant Le raisonnement preacuteceacutedent peut ecirctre extrapoleacute agrave drsquoautres reacuteactions aussi ougrave lrsquooxygegravene nrsquointervient pas mais qui se reacutealisent avec transfert drsquoeacutelectrons Exemple 2
Couple oxydant reacuteducteur
Lorsque lrsquoon introduit de la poudre de zinc dans une solution de sulfate de cuivre
le cuivre meacutetal se deacutepose agrave la surface des particules de zinc et les ions Zn+2
apparaissent dans la solution Cette transformation peut ecirctre modeacuteliseacutee par lrsquoeacutequation chimique
Zn(s) + CuSO4(aq) rarr ZnSO4(aq) + Cu(s) ou Zn(s) + Cu
+2(aq) rarr Zn
+2(aq)
+ Cu(s)
Pour se transformer en Zn+2 chaque atome de zinc a perdu 2e ndash simultaneacutement
capteacutes par un ion cuivre Cu+2 Le transfert drsquoeacutelectrons peut ecirctre modeacuteliseacute de la maniegravere suivante
+ 2 e ndash
Zn(s) + Cu
+2 rarr Zn
+2 + Cu
ndash 2e
ndash
Deux entiteacutes chimiques qui se transforment lrsquoune en lrsquoautre par transfert
drsquoeacutelectrons forment un couple oxydant reacuteducteur On le note en juxtaposant les abreacuteviations de lrsquooxydant et du reacuteducteur seacutepareacutes
par un Par exemple lorsque le couple du cuivre est noteacute Cu2+Cu Cu2+ est lrsquooxydant et Cu est le reacuteducteur Dans le couple Cu2+
(aq)Cu (s) est associeacutee la demi-eacutequation
Cu2+(aq) + 2e
ndash rarr Cu (s)
Regravegles pour assigner les nombres doxydation 1 Le nombre doxydation dun eacuteleacutement libre = 0 Ex Cu0 Cl2
0 Na0 2 Le nombre doxydation dun ion monoatomique = charge de lion
Ex Ca2+ O ndash2 I- Fe+3ndash 3 Le nombre doxydation de lhydrogegravene = ndash 1 Le nombre doxydation de loxygegravene = ndash 2 Ex H+Clndash H+1
2O-2 Al2
+3O32
Dans les hidrures ioniques le nombre doxydation de lhydrogegravene = + 1 Na+Hndash Ddans les peroxydes le nombre doxydation de loxygegravene = ndash 1 Ex H2
+1O2-1
4 La somme des nombres doxydation dans un ion polyatomique = charge de lion Par exemple pour
5 Les nombres doxydation des eacuteleacutements des groupes 1 et 2 ainsi que de laluminium sont toujours ceux donneacutes par le tableau peacuteriodique Ex Na+ Mg2+ Al+3
6 Le nombre doxydation des eacuteleacutements non couverts par ces regravegles doivent ecirctre calculeacutes en utilisant les nombres doxydation connus dans un composeacute Ex1 Al2
+3O32 2 x (+3) + 3 x (-2) = +6 ndash 6 = 0
Ex2 K2 +Cx O3
-2 Le nombre doxydation pour carbon est calculeacute en ce mode 2 x
(+1) +x + 3 x (-2) = 0 x = +4 Exemples de couples oxydantreacuteducteur
Couple Oxydant Reacuteducteur Demi-eacutequation doxydoreacuteduction
Na+Na ion sodium Sodium Na+ + e- = Na
Cu2+Cu ion cuivre II Cuivre Cu2+ + 2e- = Cu
Mg2+Mg ion magneacutesium II
Magneacutesium Mg2+ + 2e- = Mg
Zn2+Zn ion zinc II Zinc Zn2+ + 2e- = Zn
Al3+Al ion aluminium III Aluminium Al3+ + 3e- = Al
I2I- Diiode ion iodure I2 + 2e- = 2I-
Fe3+Fe2+ ion fer III ion fer II Fe3+ + e- = Fe2+
MnO4Mn2+ ion permanganate
ion manganegravese
MnO4- + 8H+ + 5e- = Mn2++4H2O
Ecrire lrsquoeacutequation drsquoune reacuteaction doxydoreacuteduction
Pour eacutecrire une eacutequation doxydoreacuteduction il faut dans lrsquoordre
1) identifier les reacuteactifs 2) eacutetablir lrsquoeacutecriture formelle des deux couples mis en jeu 3) combiner ces eacutecritures pour eacutegaliser le nombre drsquoeacutelectrons ceacutedeacutes et capteacutes
4) eacutecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction
Pour la reacuteaction
Fe(s) + Cu+2
(aq) rarr Fe+2
(aq) + Cu(s)
1) les reacuteactifs sont Fe(s) et Cu+2
(aq) 2) lrsquoeacutecriture formelle des deux couples est
ndash 2e
ndash
Le reacuteducteur cegravede deux eacutelectrons Fe(s) Fe+2
(aq)
+ 2e ndash
Lrsquooxydant capte deux eacutelectrons Cu+2
(aq) Cu(s)
3) combiner ces eacutecritures Lrsquoion de cuivre ------------------------------accepte les deux eacutelectrons ceacutedeacutes par le zinc
4) eacutecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction Fe(s) + Cu+2
(aq) rarr Fe+2
(aq) + Cu(s)
Exemple 3 Lorsque lrsquoon introduit un fil de cuivre dans une solution de nitrate drsquoargent AgNO3 lrsquoargent meacutetal se deacutepose agrave la surface du fil de cuivre 1) Les reacuteactifs sont Cu et Ag+ 2) Lrsquoeacutecriture formelle des deux couples est
Cu(s) ndash 2e ndash
Cu+2
(aq)
Ag+
(aq) + 1e
ndash Ag0
(s)
3) Des eacutelectrons ne doivent pas apparaicirctre dans lrsquoeacutequation de la reacuteaction parce que tous les eacutelectrons ceacutedeacutes par le reacuteducteur du premier couple sont capteacutes par lrsquooxydant
ndash 2e x 1 Cu(s) Cu
+2(aq)
ndash reacuteducteur demi-reacuteaction
+ 1e ndash
x 2 Ag+
(aq) Ag0
(s) ndash oxydant demi-reacuteaction
4) Cu(s) + 2Ag+
(aq) rarr Cu+2
(aq)
+ 2Ag0(s) reacuteaction globale
Cu + 2 AgNO3 rarr Cu (NO3)2 + 2 Ag
Oxydants et reacuteducteurs
Oxydants
Agent oxydant est un reacuteactif qui gagne des eacutelectrons et qui est reacuteduit Si une substance gagne facilement des eacutelectrons on dit quelle est un agent
oxydant fort Exemples drsquoagents oxydants - Les non-meacutetaux caracteacuteriseacutes par une grande valeur drsquoeacutelectroneacutegativiteacute par
exemple le dioxygegravene (O2) et les di-halogegravenes (F2 Cl2 Br2 I2) Ces non-meacutetaux ont tendance agrave capter des eacutelectrons pour satisfaire agrave la regravegle de lrsquooctet
Cl2 + 2e ndash rarr 2Clndash
- Les substances qui contiennent un eacuteleacutement qui a la tendance de faire diminuer son nombre drsquooxydation par exemple KMnO4 HNO3 K2Cr2O7 Reacuteducteurs
Agent reacuteducteur est un reacuteactif qui donne des eacutelectrons Lagent reacuteducteur contient leacuteleacutement qui est oxydeacute (qui perd des eacutelectrons) Si une substance perd facilement des eacutelectrons on dit quelle est un agent reacuteducteur fort Exemples drsquoagents reacuteducteurs
- les meacutetaux ont tendance agrave ceacuteder des eacutelectrons pour satisfaire agrave la regravegle de lrsquooctet
Mg rarr Mg2+ + 2e ndash
La deacutecroissance du caractegravere reacuteducteur est rendue par la seacuterie de lrsquoactiviteacute chimique des meacutetaux
Li K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au
Le sens de deacutecroissance du caractegravere reacuteducteur des meacutetaux
A lrsquoaide de cette eacutechelle on peut preacutevoir les reacuteactions qui auront naturellement lieu et celles qui au contraire sont impossibles dans un contexte normal
- Les non-meacutetaux peu eacutelectroneacutegatifs comme C H2
- Les substances qui contiennent un eacuteleacutement qui a la tendance de faire augmenter le nombre drsquooxydations (par exemple CO) Exemples Pourquoi le cuivre ne peut pas reacuteagir avec lrsquoacide chlorhydrique mais la
reacuteaction avec lrsquoacide nitrique concentreacute est-elle possible
Cu + HCl
Le cuivre est un reacuteducteur plus faible que le H2 la reacuteaction nrsquoa pas lieu
Cu + HNO3 rarr Cu(NO3)2 + NO + H2O
Cette reacuteaction est possible parce que le cuivre peut ecirctre oxydeacute par lrsquoacide nitrique mais sans remplacer lrsquohydrogegravene
Cu0 + H+1N+5O-2
3 rarr Cu+2(NO3)2-1 + N+2O-2 + H+1
2O-2
Reacuteactifs Cu0 N+5 Produits Cu+2 N+2 Les demi-reacuteactions
x3 Cu0 rarr Cu+2 + 2e ndash Oxydation agent reacuteducteur
x2 N+5 + 3e ndash rarr N+2 Reacuteduction agent oxydant
Par la multiplication par 3 de la premiegravere demi-eacutequation et par 2 de la deuxiegraveme les 6 eacutelectrons produits par lrsquoune sont consommeacutes par lrsquoautre
3 Cu0 rarr 3 Cu+2 + 6e ndash
2N+5 + 6e ndash rarr 2N+2
3Cu0 + z H+1N+5O-2
3 rarr 3Cu+2(NO3)2-1 + 2N+2O-2 + yH+1
2O-2
Pour eacutequilibrer leacutequation bilan des reacuteactions reacutedox faire le bilan de matiegravere en eacutequilibrant lrsquohydrogegravene z = 3x2+2 = 8 et lrsquoeau=gt y = 4
3Cu0 + 8 H+1N+5O-23 rarr 3Cu+2(NO3)
-12 + 2N+2O-2 + 4H+1
2O-2
agent agent reacuteducteur oxydant
Ecrire leacutequation doxydoreacuteduction qui se produit lorsque lon met en
preacutesence les ions permanganate MnO4-(aq) avec les ions ferreux Fe2+
(aq)
Si on verse une solution de permanganate de potassium sur une solution contenant des ions Fe2+ on observe une deacutecoloration due agrave la formation des ions Mn2+ (en milieu acide sulfurique)
FeSO4(aq) + KMnO4(aq) H2 SO4 (aq) rarr Fe2(SO4)3(aq) + Mn SO4 (aq)+K2 SO4 (aq)+H2O(l)
Les couples MnO4-(aq) Mn2+
(aq) et Fe3+(aq) Fe2+
(aq)
MnO4-(aq) ndash ion permanganate violet en solution
Mn2+(aq) ndash ion manganegravese incolore en solution
Fe3+(aq) ndash ion fer III vert pacircle en solution
Fe2+(aq) ndash rouilleacute en solution
Il faut tout dabord eacutecrire les deux demi-eacutequations eacutelectroniques
- 2e- 2Fe2+
(aq) 2Fe3+(aq)
Mn+7O4-(aq) + 5e- Mn2+
(aq)
On eacutequilibre ensuite tous les atomes autres que O et H Pour lrsquoeacuteleacutement oxygegravene eacutetant en milieu aqueux il faut ajouter des H2O
Fe2+(aq) = Fe3+
(aq) + 2e-
Mn+7O4-(aq) + 5e- Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
Pour lrsquoeacuteleacutement hydrogegravene eacutetant en milieu acide il faut ajouter des H+ au deacutepart 2Fe2+
(aq) = 2Fe3+(aq) + 2e-
Mn+7O4
-(aq) + 8 H+ + 5e- Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
Il faut ensuite sarranger pour avoir le mecircme nombre deacutelectrons eacutechangeacutes dans les deux demi-eacutequations eacutelectroniques
5 2Fe2+
(aq) = 2Fe3+(aq) + 2e-
2 MnO4-(aq) + 8 H+ + 5 e- = Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
2 MnO4
-(aq) + 10 Fe2+
(aq) + 16 H+ = 2 Mn2+(aq) + 10 Fe3+
(aq) + 8 H2O(l)
10FeSO4(aq) + 2KMnO4(aq) + 8H2 SO4 (aq) rarr 5Fe2(SO4)3(aq) + 2Mn SO4 (aq) +K2 SO4 (aq)+ 4H2O(l)
Rappels doxydoreacuteduction
Donnez la deacutefinition dun oxydant et rappelez agrave quelle demi-eacutequation eacutelectronique il reacutepond Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de gagner des eacutelectrons selon leacutequation ox + n e- = red Donnez la deacutefinition dun reacuteducteur et rappelez agrave quelle demi-eacutequation eacutelectronique il reacutepond Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de perdre des eacutelectrons selon leacutequation red = ox + n e- Comment appelle-t-on lensemble dun oxydant et dun reacuteducteur lieacutes par une demi-eacutequation eacutelectronique Quelle notation utilisons-nous pour cet ensemble Un oxydant et un reacuteducteur lieacute par une demi-eacutequation eacutelectronique forment un couple doxydoreacuteduction que lon note oxred Donnez la deacutefinition dune eacutequation doxydoreacuteduction Une reacuteaction doxydoreacuteduction met en jeu un transfert deacutelectrons entre loxydant dun couple oxydoreacuteducteur et le reacuteducteur dun autre couple oxydoreacuteducteur
Exercices
1 Mots manquants a) Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de helliphelliphelliphellip un ou
plusieurs helliphelliphellip b) Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de helliphelliphelliphellipun ou
plusieurs helliphelliphellip c) Lors dune reacuteaction doxydoreacuteduction loxydant helliphelliphellip un ou plusieurs
eacutelectrons
2 Choisir le mot adeacutequat entre les deux proposeacutes a) Dans le couple Ag+
(aq)Ag(s) lrsquoion argent esthelliphelliphelliphelliphellip (le reacuteducteurlrsquooxydant)
b) La demi-eacutequation drsquooxydoreacuteduction associeacutee au couple H+(aq) H2(g) srsquoeacutecrit
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2H+(aq) +2e- rarr H2(g) H2(g) rarr 2H+
(aq) +2e- c) Le meacutetal fer ne peut pas reacuteagir avec helliphelliphelliphelliphellip lrsquoion Mg 2+ lrsquoion Cu2+ d) Lrsquoion cuivre (II) peut reacuteagir avec helliphelliphellip le meacutetal argent le meacutetal fer e) Le meacutetal cuivre ne peut pas reacuteagir avec helliphelliphelliplrsquoion H+
(aq) lrsquoion Zn2+
3 Vrai ou faux a) Lors dune reacuteaction doxydoreacuteduction le reacuteducteur donne un ou plusieurs
eacutelectrons e - (V) b) Lrsquooxydant capte des protons (F) c) Au cours drsquoune reacuteaction drsquooxydoreacuteduction le nombre drsquoeacutelectrons ceacutedeacutes
par le reacuteducteur est eacutegal au nombre drsquoeacutelectrons capteacutes par lrsquooxydant (V)
d) Les meacutetaux peuvent ceacuteder des eacutelectrons ils sont des reacuteducteurs (V) e) Tous les couples suivants sont des couples oxydant reacuteducteur
1 Zn Zn2+ 2 H2O HO ndash 3 Cu + + Cu (F) f) Les di-halogegravenes (F2 Cl2 Br2 I2 ) sont des oxydants (V)
4 Reacuteaction drsquooxydoreacuteduction ou non a) 2CuO + C rarr 2Cu + CO2 b) 2NaOH + H2SO4 rarr Na2SO4 + 2H2O c) H2SO4 + 8HIrarr H2S + 4I2 + 4H2O d) HClO4 + KOH rarr KClO4 + H2O
5 Ecrire les demi-eacutequations drsquooxydoreacuteduction des couples suivants Ag+
(aq) Ag(s) Cl2(aq) Cl ndash(aq) Fe2+(aq) Fe(s) H
+(aq) H2(g)
6 On donne leacutequation non eacutequilibreacutee de la reacuteaction doxydoreacuteduction suivante Sn+2 + Alrarr Sn + Al+3 a) Equilibrer cette eacutequation bilan b) Preacuteciser quelle est parmi les reacuteactifs lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice c) Nommer les couples reacutedox mis en jeu et les classer selon le pouvoir oxydant croissant du cation meacutetallique
7 Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-eacutequation Identifier lagent oxydant et lagent reacuteducteur dans chaque eacutequation et eacutequilibrer les eacutequations bilan
a) C + H2SO4 rarr CO2 + 2SO2 + 2H2O b) H2S + O2 rarr SO2 + H2O c) Al + Hg Cl2 rarrAlCl3 + Hg d) Zn + HCl rarr ZnCl2 +H2 e) Fe2O3 + CO rarr Fe + CO2 f) HNO3 + H3PO3 rarr NO + H3PO4 + H2O g) H2SO4 + HI rarrH2S + I2 + 4H2O h) MnO2 + HCl rarrMnCl2 + Cl2 + H2O i) KMnO4 + HCl rarrMnCl2 + KCl + Cl2 + H2O
8 On plonge une lame drsquoaluminium dans une solution de sulfate de cuivre CuSO4 Un deacutepot de cuivre solide Cu(s) se forme sur la lame et des ions aluminium apparaissent dans la solution
a) Ecrire lrsquoeacutequation qui modeacutelise la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui a lieu b) Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation
c) Calculer la masse drsquoaluminium qui peut reacuteagir avec 100g solution de sulfate de cuivre de concentration 16 ACu = 64 AS = 32 AO = 16 AAl = 27
9 Les gongs sont des instruments originaires de lrsquoAsie du Sud-Est dont la sonoriteacute est notamment lieacutee au mateacuteriau utiliseacute pour leur fabrication le bronze alliage de cuivre et drsquoeacutetain Pour deacuteterminer la composition du bronze on reacutealise les expeacuteriences preacuteliminaires suivantes
A On introduit un morceau drsquoeacutetain dans une solution drsquoacide chlorhydrique il se forme des ions drsquoeacutetain Sn2+
(aq) et du dihydrogegravene gazeux B On introduit un morceau de cuivre dans une solution drsquoacide chlorhydrique on nrsquoobserve aucune transformation chimique C On introduit un morceau du bronze dans une solution drsquoacide chlorhydrique on observe un deacutegagement gazeux a) Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui modeacutelise la
transformation chimique observeacutee lors de lrsquoexpeacuterience C b) Comparer le caractegravere reacuteducteur de ces deux meacutetaux c) Deacuteduire la composition massique du bronze si la masse du morceau de
bronze est de 173 g et la masse du gaz degageacute lors de lrsquoexpeacuterience C est de 02g ASn = 119 ACu = 64 AH = 1
SUJETS PROPOSES
Sujet ndeg1
Lrsquoaluminothermie designe une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction tregraves exotermique entre lrsquoaluminium et un oxyde meacutetallique Elle conduit agrave lrsquoeacutelaboration du meacutetal et la formation drsquooxyde drsquoaluminium Par exemple le chrome est preacutepareacute par aluminothermie agrave partir de loxyde de chrome (III) et de laluminium
Lrsquoune des utilisations des plus courantes en est le soudage des rails de chemin de fer agrave partir dun meacutelange de poudre doxyde de fer (III) et daluminium Questions
1 Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction drsquoaluminothermie pour souder les
rails de chemin de fer 2 Eacutequilibrer cette eacutequation reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation Preacuteciser lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice 3 Quelle masse drsquoaluminium faut-il faire reacuteagir pour produire 014 kg Fe
Donneacutees A Al = 27 A Fe = 56
Sujet ndeg2
Lrsquoeau laquoultrapureraquo ne se trouve pas dans la nature Les eaux des riviegraveres des lacs et des nappes phreacuteatiques contiennent des mineacuteraux en solution et des gaz dissous Les eaux marines contiennent aussi des sels en pourcentage variable Pour fabriquer une eau ultrapure ndash utiliseacutee dans lrsquoindustrie micro-eacutelectronique et pharmaceutique pour la mise en oeuvre de techniques drsquoanalyses tregraves sensibles pour la culture des tissus pour la feacutecondation in vitro ndash on eacutelimine toutes les substances et tous les micro-organismes qursquoelle contient
La dissociation tregraves partielle de lrsquoeau pure donne lieu agrave un eacutequilibre chimique
2 H2O(L) H3O+ + HO ndash
Questions
1 Pourquoi lrsquoeau parfaitement pure preacutesente-t-elle une tregraves faible conductibiliteacute eacutelectrique
2 Donner la deacutefinition et lrsquoexpression du produit ionique de lrsquoeau 3 Calculer le pH drsquoune solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M et
drsquoune solution drsquohydroxyde de natrium 01M 4 Si un eacutelegraveve a pris 10 ml solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M
et qursquoil ajoute agrave cette solution 10 ml solution drsquohydroxyde de natrium 01M la solution aura-t-elle un caractegravere neutre Expliquer
Sujet ndeg3
La batterie dune voiture est un accumulateur au plomb constitueacute de deux eacutelectrodes en plomb Pb(S) dont lun est recouvert de dioxyde de plomb PbO2(s) Lensemble est immergeacute dans une solution concentreacutee dacide sulfurique (2H+
(aq) + SO4
2ndash (aq) ) Les couples mis en jeu sont Pb2+
(aq)Pb(s) et PbO2(s) Pb2+(aq) Lorsque la
voiture deacutemarre laccumulateur fonctionne comme une pile Lorsque la voiture roule la batterie se recharge et fonctionne comme un eacutelectrolyseur
Questions
1 Eacutecrire les demi-eacutequations eacutelectroniques associeacutees agrave ces deux couples 2 Indiquer la cathode et lanode Quelle est la borne neacutegative Preacuteciser pour
chaque eacutelectrode la nature (oxydation ou reacuteduction) de la reacuteaction observeacutee 3 Justifier que leacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation chimique qui a
lieu lors du deacutemarrage de la voiture peut seacutecrire Pb(s) + PbO2 (s) + 4 H+
(aq) = 2 Pb2+(aq) + 2H2O(l)
4 Expliquer le fonctionnement de cette pile
Sujet ndeg4
Les esters sont tregraves abondants dans la nature fleurs graines fruits essences veacutegeacutetales huiles veacutegeacutetales et animales graisses Ils sont des substances utiles dans lrsquoindustrie agroalimentaire en parfumerie et dans drsquoautres secteurs industriels Les esters sont obtenus par la reacuteaction drsquoesteacuterification Un ester est le produit drsquoun acide carboxylique avec un alcool
Acide carboxylique + alcools ester + eau
R CO
OH+ ROH R C
O
OR+ H2O
Cette reacuteaction est lente et reacuteversible Lrsquoaugmentation de la concentration initiale drsquoalcool et drsquoacide et aussi de la tempeacuterature et la preacutesence drsquoun catalyseur (par exemple H2SO4) permettent drsquoaugmenter la vitesse des deux reacuteactions et drsquoaboutir plus rapidement agrave lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre
Questions
1 Expliquer les termes laquolenteraquo laquoreacuteversibleraquo et laquolrsquoeacutetat drsquoeacutequilibreraquo 2 On considegravere initialement un systegraveme chimique contenant une mole drsquoacide
carboxylique et une mole drsquoalcool Apregraves qursquoon a atteint lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre [ester] = 066 Calculer la valeur de la constante drsquoeacutequilibre Quelle sera la valeur du rendement de cette reacuteaction
3 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation entre lrsquoacide butanoϊque et eacutethanol qui possegravede une odeur drsquoananas Nommer les produits obtenus
4 Expliquer lrsquoimportance des esters
Sujet ndeg5
A lrsquoabri de lrsquoair certains vins se conservent tregraves longtemps mais agrave son contact tous les vins srsquoaltegraverent En effet lrsquooxydation de lrsquoeacutethanol CH3ndashCH2ndashOH par lrsquooxygegravene de lrsquoair conduit agrave lrsquoacide eacutethanoϊque eacutegalement appeleacute acide aceacutetique CH3ndashCOOH principal constituant du vinaigre Parallegravelement agrave cette reacuteaction favoriseacutee par des bacteacuteries du genre Aceacutetobacter une reacuteaction lente entre lrsquoacide aceacutetique formeacute et lrsquoeacutethanol restant conduit agrave un ester lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle qui donne un goucirct piquant Questions
1 Expliquer pourquoi les vins conserveacutes agrave lrsquoabri de lrsquoair ne se transforment pas en vinaigre 2 Ecrire les deux eacutequations chimiques qui deacutecrivent les reacuteactions deacutecrites dans le texte 3 Ecrire lrsquoeacutequation qui deacutecrit lrsquoacide eacutethanoϊque comme un acide Bronsted Identifier les couples acidebase mis en jeu 4 Deacutecrire les proprieacuteteacutes physiques de lrsquoacide aceacutethique
Masses atomiques c = 12 gmol-1 O = 16 gmol-1 H = 1 gmol-1
Sujet ndeg6
Le savon de Marseille est un type de savon particuliegraverement efficace par son pouvoir nettoyant utiliseacute essentiellement pour lrsquohygiegravene du corps La formule de ce savon contenant 72 sels drsquoacides gras (provenant du meacutelange dhuiles et de soude NaOH) a eacuteteacute fixeacutee entre le XIVe et le XVIIe siegravecles Au XIXe siegravecle Marseille avec ses presque 90 savonneries possegravede une industrie florissante qui connaicirct son apogeacutee en 1913 avec pregraves de 180000 tonnes produites Apregraves 1950 larriveacutee des deacutetergents de synthegravese preacutecipite rapidement son deacuteclin
Les savons R-COO-Na+ (ougrave R- est un radical drsquoacide gras) srsquoobtiennent par hydrolyse basique des triglyceacuterides se trouvant dans les graisses avec de la soude NaOH
Un savon contient un groupe hydrophile (ion carboxylate) et un groupe hydrophobe (ou lipophile) la chaicircne carboneacutee Cette structure lui confegravere des proprieacuteteacutes deacutetergentes Questions
1 Expliquer les termes laquohydrophileraquo et laquohydrophoberaquo 2 Indiquer le groupe hydrophile et le groupe hydrophobe du palmitate de sodium
CH3-(CH2)14-COO-Na 3 Expliquer pourquoi les savons sont des produits de nettoyage 4 Quel est le pourcentage de carbone dans le palmitate de sodium 5 Expliquer le deacuteclin du savon de Marseille apregraves 1950
Appareils et verrerie de laboratoire
Flacon Ballon agrave fond plat Beacutecher Pissette Entonnoir
Tube agrave essai Erlenmeyer Fiole jaugeacutee Ampoule agrave deacutecanter Pipette jaugeacutee
Eprouvette gradueacutee Burette gradueacutee Pipette gradueacutee Reacutefrigeacuterant
Cristallisoir Verre agrave pied Flacon compte-gouttes Spatules
Agitateur-baguette Page daccueil Page exercices Page httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpwwwac-nancy-metzfrenseignphysiqueSC_INDEXHTMollegraveges
Imagini
1) combustion du magneacutesium
httpscienceamusantenetwikiindexphptitle=ImageCombustion_magnC3A9sium_1jpg
2) pag 22 httplyc-renaudeau-49ac-nantesfrphysapspipphparticle54
3)
ESSENTIEL DES THEgraveMES PROPOSEacuteS PAR LE PROGRAMME DrsquoENSEIGNEMENT
Thegraveme I Une transformation chimique rapide a une dureacutee trop courte Une transformation lente a une dureacutee qui permet de suivre son eacutevolution soit agrave
lrsquoœil libre soit avec des appareils de mesure Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de gagner des eacutelectrons selon
leacutequation ox + n e- = red Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de perdre des eacutelectrons selon
leacutequation red = ox + n e- Une reacuteaction doxydoreacuteduction met en jeu deux couples oxydant-reacuteducteur Elle
consiste en un transfert deacutelectrons entre le reacuteducteur dun couple oxydant-reacuteducteur et loxydant de lrsquoautre couple
Un acide selon Broumlnsted est une espegravece chimique qui fournit un ou plusieurs protons
Une base selon Broumlnsted est une espegravece chimique qui capte un ou plusieurs protons
Une reacuteaction acido-basique reacutesulte drsquoun transfert de protons entre lrsquoacide drsquoun couple et la base drsquoun autre couple acide-base
Les transformations chimiques qui ne se reacutealisent que dans un sens sont appeleacutees irreacuteversibles les transformations qui peuvent se reacutealiser dans les deux sens sont appeleacutees reacuteversibles
Le pH est exprimeacute agrave lrsquoaide de la concentration des ions hydronium [H3O]+ et a des valeurs dans le domaine 0 ndash 14 [H3O]+ = 10 ndash pH
Thegraveme II Un systegraveme chimique atteint un eacutetat drsquoeacutequilibre lorsque les reacuteactifs et les produits
coexistent en proportions constantes dans lrsquoeacutetat final de la transformation Les concentrations des espegraveces chimiques drsquoun systegraveme en eacutequilibre restent
constantes au cours du temps Lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre est dynamique parce que le systegraveme est le siegravege de deux
reacuteactions opposeacutees qui se produisent simultaneacutement lrsquoune consomme les reacuteactifs (sens 1) et lrsquoautre reforme les reacuteactifs (sens 2)
Pour un systegraveme chimique en eacutequilibre on peut eacutecrire un quotient de reacuteaction agrave une tempeacuterature donneacutee Kc qui possegravede une valeur constante et indeacutependante de la composition initiale
Le quotient de reacuteaction Qr associeacute agrave la reacuteaction en solution aqueuse deacutequation a A (aq) + b B (aq) = c C (aq) + d D (aq) est deacutefini par
Lrsquoeau pure contient des ions hydronium H3O+ et hydroxydes HO ndash obtenus par
ionisation partielle (autoprotolyse) Dans lrsquoeau pure [H3O]+ = [HO] ndash = 10-7 moll Le produit de leur concentration donne une constante KH2O appeleacutee le produit ionique de lrsquoeau
Dans toute solution aqueuse KH2O = 10-14 a 25ordmC On peut classer les solutions aqueuses selon lrsquoeacutechelle de pH un axe gradueacute de
0 agrave 14 une solution est acide si elle a le pH lt 7 basique si elle a le pH gt 7 et neutre si le pH = 7
Repreacutesentation symbolique drsquoune pile M(s) M (aq) Mrsquo n+ (aq) Mrsquo(s) la borne (-) dune pile correspond agrave lanode ougrave se produit la reacuteaction doxydation qui va fournir les eacutelectrons la borne (+) dune pile correspond agrave la cathode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction qui va consommer les eacutelectrons
Les deux compartiments (qui contiennent les eacutelectrodes meacutetalliques M et Mrsquo plongeacutes dans les solutions de leurs oxydants Mn+ et Mrsquo n+) sont relieacutes par un pont salin qui assure lrsquoeacutelectro-neutraliteacute des compartiments et la continuiteacute du courant Les demi-reacuteactions et donc le sens des eacutechanges drsquoeacutelectrons aux interfaces meacutetal ndash solution deacuteterminent le sens du courant
Lrsquoessentiel du Thegraveme III Les substances organiques peuvent ecirctre classeacutees selon leur composition (hydrocarbures et deacuteriveacutes fonctionnels) selon le type de liaisons qui existent entre les atomes de carbone de la chaicircne (satureacutees insatureacutees aromatiques) selon lrsquoaspect de la chaicircne (acyclique cyclique lineacuteaire ramifieacutee) La deacutenomination des substances organiques se fait conformeacutement aux regravegles IUPAC Le nom drsquoun composeacute organique est toujours constitueacute drsquoun preacutefix et drsquoun suffixe (ou terminaison) le preacutefix indique drsquoatomes de carbone de la chaicircne principale Le suffixe indique la famille du composeacute organique
Nombre drsquoatomes de carbone
Preacutefix Nombre drsquoatomes de carbone
Preacutefix Famille
Suffixe
Alcane - an
1 Meth- 6 Hex - Alcegravene - eacutene
2 Eth - 7 Hept - Alcool - an - hellip- ol
3 Prop - 8 Oct - Acide carboxylique Acide hellipanoiumlque
4 Buth - 9 Non - Ester Carboxylate drsquoalkyle 5 Pent - 10 Dec -
Les alcools sont caracteacuteriseacutes par la preacutesence drsquoun groupe hydroxyle ndash OH lieacute agrave un atome de carbone satureacute
Pour les alcools les liaisons hydrogegravene sont responsables des tempeacuteratures drsquoeacutebullition eacuteleveacutees et de la solubiliteacute dans lrsquoeau On peut oxyder les alcools de maniegravere diffeacuterente en fonction de leur structure et de lrsquoagent oxydant utiliseacute Les alcools peuvent reacuteagir avec les acides pour donner les esters (composeacutes deacuteriveacutes des acides carboxyliques) cette transformation est lente limiteacutee et catalyseacutee par H+ (par exemple H2SO4) Lrsquohydrolyse drsquoun ester est la transformation inverse de lrsquoesteacuterification cette transformation est eacutegalement lente limiteacutee et catalyseacutee par H+ Lrsquohydrolyse basique drsquoun ester ndash la saponification - est une reacuteaction lente mais totale Les graisses sont des substances naturelles qui contiennent des glyceacuterides ndash esters des acides gras avec glyceacuterine elles peuvent ecirctre solides (speacutecialement les graisses animales le suif le beurre etc) ou liquides (surtout les graisses veacutegeacutetales lrsquohuile drsquoolive de tournesol etc) Lrsquohydrogeacutenation des huiles est une reacuteaction qui sert agrave preacuteparer la margarine Les graisses alimentaires fournissent des sources drsquoeacutenergie elles apportent aussi des eacuteleacutements importants dans la fabrication de la membrane cellulaire Le savon et les deacutetergents ont un pouvoir mouillant moussant et eacutemulsionnant
Exemple de deacuteveloppement drsquoune uniteacute didactique
La Reacuteaction drsquooxydoreacuteduction Objectifs du chapitre Deacutefinir un oxydant et un reacuteducteur Deacutefinir une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction Ecrire lrsquoeacutequation drsquoune reacuteaction drsquooxydorduction Reconnaicirctre lrsquooxydant et le reacuteducteur dans le couple oxydant
reacuteducteur
Qursquoest-ce qursquoun oxydant et un reacuteducteur Qursquoest-ce qursquoune reacuteaction drsquooxydoreacuteduction
Photo combustion du magneacutesium
Exemple 1 Analysons la reacuteaction entre magneacutesium et oxygegravene
Mg + 12O2 rarr MgO
Le magneacutesium srsquoest oxydeacute formant un composeacute ionique avec lrsquooxygegravene Donc
lrsquooxygegravene este oxydant En mecircme temps se combinant avec le magneacutesium lrsquooxygegravene srsquoest reacuteduit On
dit alors que le magneacutesium est reacuteducteur
oxydation
Mg + 12 O2 rarr MgO reacuteduction
Mais lrsquooxyde de magneacutesium est une substance ionique formeacutee par cession-
acceptation drsquoeacutelectrons
ndash 2e ndash
Mg Mg+2
+ 2e
ndash
2O 2O ndash2
On peut agrave preacutesent compleacuteter le scheacutema
+ 2 e ndash
reacuteduction
Mg + 12 O2 rarr MgO reacuteducteur oxydant
ndash 2e
ndash oxydation
Par conseacutequent Une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction est une reacuteaction qui implique un transfert
drsquoeacutelectrons entre deux reacuteactifs Un reacuteducteur est une entiteacute chimique susceptible de ceacuteder un ou plusieurs eacutelectrons
Par exemple le magneacutesium est un reacuteducteur Un oxydant est une entiteacute chimique susceptible de gagner un ou plusieurs eacutelectrons
La moleacutecule drsquooxygegravene est lrsquooxydant Le raisonnement preacuteceacutedent peut ecirctre extrapoleacute agrave drsquoautres reacuteactions aussi ougrave lrsquooxygegravene nrsquointervient pas mais qui se reacutealisent avec transfert drsquoeacutelectrons Exemple 2
Couple oxydant reacuteducteur
Lorsque lrsquoon introduit de la poudre de zinc dans une solution de sulfate de cuivre
le cuivre meacutetal se deacutepose agrave la surface des particules de zinc et les ions Zn+2
apparaissent dans la solution Cette transformation peut ecirctre modeacuteliseacutee par lrsquoeacutequation chimique
Zn(s) + CuSO4(aq) rarr ZnSO4(aq) + Cu(s) ou Zn(s) + Cu
+2(aq) rarr Zn
+2(aq)
+ Cu(s)
Pour se transformer en Zn+2 chaque atome de zinc a perdu 2e ndash simultaneacutement
capteacutes par un ion cuivre Cu+2 Le transfert drsquoeacutelectrons peut ecirctre modeacuteliseacute de la maniegravere suivante
+ 2 e ndash
Zn(s) + Cu
+2 rarr Zn
+2 + Cu
ndash 2e
ndash
Deux entiteacutes chimiques qui se transforment lrsquoune en lrsquoautre par transfert
drsquoeacutelectrons forment un couple oxydant reacuteducteur On le note en juxtaposant les abreacuteviations de lrsquooxydant et du reacuteducteur seacutepareacutes
par un Par exemple lorsque le couple du cuivre est noteacute Cu2+Cu Cu2+ est lrsquooxydant et Cu est le reacuteducteur Dans le couple Cu2+
(aq)Cu (s) est associeacutee la demi-eacutequation
Cu2+(aq) + 2e
ndash rarr Cu (s)
Regravegles pour assigner les nombres doxydation 1 Le nombre doxydation dun eacuteleacutement libre = 0 Ex Cu0 Cl2
0 Na0 2 Le nombre doxydation dun ion monoatomique = charge de lion
Ex Ca2+ O ndash2 I- Fe+3ndash 3 Le nombre doxydation de lhydrogegravene = ndash 1 Le nombre doxydation de loxygegravene = ndash 2 Ex H+Clndash H+1
2O-2 Al2
+3O32
Dans les hidrures ioniques le nombre doxydation de lhydrogegravene = + 1 Na+Hndash Ddans les peroxydes le nombre doxydation de loxygegravene = ndash 1 Ex H2
+1O2-1
4 La somme des nombres doxydation dans un ion polyatomique = charge de lion Par exemple pour
5 Les nombres doxydation des eacuteleacutements des groupes 1 et 2 ainsi que de laluminium sont toujours ceux donneacutes par le tableau peacuteriodique Ex Na+ Mg2+ Al+3
6 Le nombre doxydation des eacuteleacutements non couverts par ces regravegles doivent ecirctre calculeacutes en utilisant les nombres doxydation connus dans un composeacute Ex1 Al2
+3O32 2 x (+3) + 3 x (-2) = +6 ndash 6 = 0
Ex2 K2 +Cx O3
-2 Le nombre doxydation pour carbon est calculeacute en ce mode 2 x
(+1) +x + 3 x (-2) = 0 x = +4 Exemples de couples oxydantreacuteducteur
Couple Oxydant Reacuteducteur Demi-eacutequation doxydoreacuteduction
Na+Na ion sodium Sodium Na+ + e- = Na
Cu2+Cu ion cuivre II Cuivre Cu2+ + 2e- = Cu
Mg2+Mg ion magneacutesium II
Magneacutesium Mg2+ + 2e- = Mg
Zn2+Zn ion zinc II Zinc Zn2+ + 2e- = Zn
Al3+Al ion aluminium III Aluminium Al3+ + 3e- = Al
I2I- Diiode ion iodure I2 + 2e- = 2I-
Fe3+Fe2+ ion fer III ion fer II Fe3+ + e- = Fe2+
MnO4Mn2+ ion permanganate
ion manganegravese
MnO4- + 8H+ + 5e- = Mn2++4H2O
Ecrire lrsquoeacutequation drsquoune reacuteaction doxydoreacuteduction
Pour eacutecrire une eacutequation doxydoreacuteduction il faut dans lrsquoordre
1) identifier les reacuteactifs 2) eacutetablir lrsquoeacutecriture formelle des deux couples mis en jeu 3) combiner ces eacutecritures pour eacutegaliser le nombre drsquoeacutelectrons ceacutedeacutes et capteacutes
4) eacutecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction
Pour la reacuteaction
Fe(s) + Cu+2
(aq) rarr Fe+2
(aq) + Cu(s)
1) les reacuteactifs sont Fe(s) et Cu+2
(aq) 2) lrsquoeacutecriture formelle des deux couples est
ndash 2e
ndash
Le reacuteducteur cegravede deux eacutelectrons Fe(s) Fe+2
(aq)
+ 2e ndash
Lrsquooxydant capte deux eacutelectrons Cu+2
(aq) Cu(s)
3) combiner ces eacutecritures Lrsquoion de cuivre ------------------------------accepte les deux eacutelectrons ceacutedeacutes par le zinc
4) eacutecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction Fe(s) + Cu+2
(aq) rarr Fe+2
(aq) + Cu(s)
Exemple 3 Lorsque lrsquoon introduit un fil de cuivre dans une solution de nitrate drsquoargent AgNO3 lrsquoargent meacutetal se deacutepose agrave la surface du fil de cuivre 1) Les reacuteactifs sont Cu et Ag+ 2) Lrsquoeacutecriture formelle des deux couples est
Cu(s) ndash 2e ndash
Cu+2
(aq)
Ag+
(aq) + 1e
ndash Ag0
(s)
3) Des eacutelectrons ne doivent pas apparaicirctre dans lrsquoeacutequation de la reacuteaction parce que tous les eacutelectrons ceacutedeacutes par le reacuteducteur du premier couple sont capteacutes par lrsquooxydant
ndash 2e x 1 Cu(s) Cu
+2(aq)
ndash reacuteducteur demi-reacuteaction
+ 1e ndash
x 2 Ag+
(aq) Ag0
(s) ndash oxydant demi-reacuteaction
4) Cu(s) + 2Ag+
(aq) rarr Cu+2
(aq)
+ 2Ag0(s) reacuteaction globale
Cu + 2 AgNO3 rarr Cu (NO3)2 + 2 Ag
Oxydants et reacuteducteurs
Oxydants
Agent oxydant est un reacuteactif qui gagne des eacutelectrons et qui est reacuteduit Si une substance gagne facilement des eacutelectrons on dit quelle est un agent
oxydant fort Exemples drsquoagents oxydants - Les non-meacutetaux caracteacuteriseacutes par une grande valeur drsquoeacutelectroneacutegativiteacute par
exemple le dioxygegravene (O2) et les di-halogegravenes (F2 Cl2 Br2 I2) Ces non-meacutetaux ont tendance agrave capter des eacutelectrons pour satisfaire agrave la regravegle de lrsquooctet
Cl2 + 2e ndash rarr 2Clndash
- Les substances qui contiennent un eacuteleacutement qui a la tendance de faire diminuer son nombre drsquooxydation par exemple KMnO4 HNO3 K2Cr2O7 Reacuteducteurs
Agent reacuteducteur est un reacuteactif qui donne des eacutelectrons Lagent reacuteducteur contient leacuteleacutement qui est oxydeacute (qui perd des eacutelectrons) Si une substance perd facilement des eacutelectrons on dit quelle est un agent reacuteducteur fort Exemples drsquoagents reacuteducteurs
- les meacutetaux ont tendance agrave ceacuteder des eacutelectrons pour satisfaire agrave la regravegle de lrsquooctet
Mg rarr Mg2+ + 2e ndash
La deacutecroissance du caractegravere reacuteducteur est rendue par la seacuterie de lrsquoactiviteacute chimique des meacutetaux
Li K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au
Le sens de deacutecroissance du caractegravere reacuteducteur des meacutetaux
A lrsquoaide de cette eacutechelle on peut preacutevoir les reacuteactions qui auront naturellement lieu et celles qui au contraire sont impossibles dans un contexte normal
- Les non-meacutetaux peu eacutelectroneacutegatifs comme C H2
- Les substances qui contiennent un eacuteleacutement qui a la tendance de faire augmenter le nombre drsquooxydations (par exemple CO) Exemples Pourquoi le cuivre ne peut pas reacuteagir avec lrsquoacide chlorhydrique mais la
reacuteaction avec lrsquoacide nitrique concentreacute est-elle possible
Cu + HCl
Le cuivre est un reacuteducteur plus faible que le H2 la reacuteaction nrsquoa pas lieu
Cu + HNO3 rarr Cu(NO3)2 + NO + H2O
Cette reacuteaction est possible parce que le cuivre peut ecirctre oxydeacute par lrsquoacide nitrique mais sans remplacer lrsquohydrogegravene
Cu0 + H+1N+5O-2
3 rarr Cu+2(NO3)2-1 + N+2O-2 + H+1
2O-2
Reacuteactifs Cu0 N+5 Produits Cu+2 N+2 Les demi-reacuteactions
x3 Cu0 rarr Cu+2 + 2e ndash Oxydation agent reacuteducteur
x2 N+5 + 3e ndash rarr N+2 Reacuteduction agent oxydant
Par la multiplication par 3 de la premiegravere demi-eacutequation et par 2 de la deuxiegraveme les 6 eacutelectrons produits par lrsquoune sont consommeacutes par lrsquoautre
3 Cu0 rarr 3 Cu+2 + 6e ndash
2N+5 + 6e ndash rarr 2N+2
3Cu0 + z H+1N+5O-2
3 rarr 3Cu+2(NO3)2-1 + 2N+2O-2 + yH+1
2O-2
Pour eacutequilibrer leacutequation bilan des reacuteactions reacutedox faire le bilan de matiegravere en eacutequilibrant lrsquohydrogegravene z = 3x2+2 = 8 et lrsquoeau=gt y = 4
3Cu0 + 8 H+1N+5O-23 rarr 3Cu+2(NO3)
-12 + 2N+2O-2 + 4H+1
2O-2
agent agent reacuteducteur oxydant
Ecrire leacutequation doxydoreacuteduction qui se produit lorsque lon met en
preacutesence les ions permanganate MnO4-(aq) avec les ions ferreux Fe2+
(aq)
Si on verse une solution de permanganate de potassium sur une solution contenant des ions Fe2+ on observe une deacutecoloration due agrave la formation des ions Mn2+ (en milieu acide sulfurique)
FeSO4(aq) + KMnO4(aq) H2 SO4 (aq) rarr Fe2(SO4)3(aq) + Mn SO4 (aq)+K2 SO4 (aq)+H2O(l)
Les couples MnO4-(aq) Mn2+
(aq) et Fe3+(aq) Fe2+
(aq)
MnO4-(aq) ndash ion permanganate violet en solution
Mn2+(aq) ndash ion manganegravese incolore en solution
Fe3+(aq) ndash ion fer III vert pacircle en solution
Fe2+(aq) ndash rouilleacute en solution
Il faut tout dabord eacutecrire les deux demi-eacutequations eacutelectroniques
- 2e- 2Fe2+
(aq) 2Fe3+(aq)
Mn+7O4-(aq) + 5e- Mn2+
(aq)
On eacutequilibre ensuite tous les atomes autres que O et H Pour lrsquoeacuteleacutement oxygegravene eacutetant en milieu aqueux il faut ajouter des H2O
Fe2+(aq) = Fe3+
(aq) + 2e-
Mn+7O4-(aq) + 5e- Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
Pour lrsquoeacuteleacutement hydrogegravene eacutetant en milieu acide il faut ajouter des H+ au deacutepart 2Fe2+
(aq) = 2Fe3+(aq) + 2e-
Mn+7O4
-(aq) + 8 H+ + 5e- Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
Il faut ensuite sarranger pour avoir le mecircme nombre deacutelectrons eacutechangeacutes dans les deux demi-eacutequations eacutelectroniques
5 2Fe2+
(aq) = 2Fe3+(aq) + 2e-
2 MnO4-(aq) + 8 H+ + 5 e- = Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
2 MnO4
-(aq) + 10 Fe2+
(aq) + 16 H+ = 2 Mn2+(aq) + 10 Fe3+
(aq) + 8 H2O(l)
10FeSO4(aq) + 2KMnO4(aq) + 8H2 SO4 (aq) rarr 5Fe2(SO4)3(aq) + 2Mn SO4 (aq) +K2 SO4 (aq)+ 4H2O(l)
Rappels doxydoreacuteduction
Donnez la deacutefinition dun oxydant et rappelez agrave quelle demi-eacutequation eacutelectronique il reacutepond Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de gagner des eacutelectrons selon leacutequation ox + n e- = red Donnez la deacutefinition dun reacuteducteur et rappelez agrave quelle demi-eacutequation eacutelectronique il reacutepond Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de perdre des eacutelectrons selon leacutequation red = ox + n e- Comment appelle-t-on lensemble dun oxydant et dun reacuteducteur lieacutes par une demi-eacutequation eacutelectronique Quelle notation utilisons-nous pour cet ensemble Un oxydant et un reacuteducteur lieacute par une demi-eacutequation eacutelectronique forment un couple doxydoreacuteduction que lon note oxred Donnez la deacutefinition dune eacutequation doxydoreacuteduction Une reacuteaction doxydoreacuteduction met en jeu un transfert deacutelectrons entre loxydant dun couple oxydoreacuteducteur et le reacuteducteur dun autre couple oxydoreacuteducteur
Exercices
1 Mots manquants a) Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de helliphelliphelliphellip un ou
plusieurs helliphelliphellip b) Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de helliphelliphelliphellipun ou
plusieurs helliphelliphellip c) Lors dune reacuteaction doxydoreacuteduction loxydant helliphelliphellip un ou plusieurs
eacutelectrons
2 Choisir le mot adeacutequat entre les deux proposeacutes a) Dans le couple Ag+
(aq)Ag(s) lrsquoion argent esthelliphelliphelliphelliphellip (le reacuteducteurlrsquooxydant)
b) La demi-eacutequation drsquooxydoreacuteduction associeacutee au couple H+(aq) H2(g) srsquoeacutecrit
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2H+(aq) +2e- rarr H2(g) H2(g) rarr 2H+
(aq) +2e- c) Le meacutetal fer ne peut pas reacuteagir avec helliphelliphelliphelliphellip lrsquoion Mg 2+ lrsquoion Cu2+ d) Lrsquoion cuivre (II) peut reacuteagir avec helliphelliphellip le meacutetal argent le meacutetal fer e) Le meacutetal cuivre ne peut pas reacuteagir avec helliphelliphelliplrsquoion H+
(aq) lrsquoion Zn2+
3 Vrai ou faux a) Lors dune reacuteaction doxydoreacuteduction le reacuteducteur donne un ou plusieurs
eacutelectrons e - (V) b) Lrsquooxydant capte des protons (F) c) Au cours drsquoune reacuteaction drsquooxydoreacuteduction le nombre drsquoeacutelectrons ceacutedeacutes
par le reacuteducteur est eacutegal au nombre drsquoeacutelectrons capteacutes par lrsquooxydant (V)
d) Les meacutetaux peuvent ceacuteder des eacutelectrons ils sont des reacuteducteurs (V) e) Tous les couples suivants sont des couples oxydant reacuteducteur
1 Zn Zn2+ 2 H2O HO ndash 3 Cu + + Cu (F) f) Les di-halogegravenes (F2 Cl2 Br2 I2 ) sont des oxydants (V)
4 Reacuteaction drsquooxydoreacuteduction ou non a) 2CuO + C rarr 2Cu + CO2 b) 2NaOH + H2SO4 rarr Na2SO4 + 2H2O c) H2SO4 + 8HIrarr H2S + 4I2 + 4H2O d) HClO4 + KOH rarr KClO4 + H2O
5 Ecrire les demi-eacutequations drsquooxydoreacuteduction des couples suivants Ag+
(aq) Ag(s) Cl2(aq) Cl ndash(aq) Fe2+(aq) Fe(s) H
+(aq) H2(g)
6 On donne leacutequation non eacutequilibreacutee de la reacuteaction doxydoreacuteduction suivante Sn+2 + Alrarr Sn + Al+3 a) Equilibrer cette eacutequation bilan b) Preacuteciser quelle est parmi les reacuteactifs lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice c) Nommer les couples reacutedox mis en jeu et les classer selon le pouvoir oxydant croissant du cation meacutetallique
7 Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-eacutequation Identifier lagent oxydant et lagent reacuteducteur dans chaque eacutequation et eacutequilibrer les eacutequations bilan
a) C + H2SO4 rarr CO2 + 2SO2 + 2H2O b) H2S + O2 rarr SO2 + H2O c) Al + Hg Cl2 rarrAlCl3 + Hg d) Zn + HCl rarr ZnCl2 +H2 e) Fe2O3 + CO rarr Fe + CO2 f) HNO3 + H3PO3 rarr NO + H3PO4 + H2O g) H2SO4 + HI rarrH2S + I2 + 4H2O h) MnO2 + HCl rarrMnCl2 + Cl2 + H2O i) KMnO4 + HCl rarrMnCl2 + KCl + Cl2 + H2O
8 On plonge une lame drsquoaluminium dans une solution de sulfate de cuivre CuSO4 Un deacutepot de cuivre solide Cu(s) se forme sur la lame et des ions aluminium apparaissent dans la solution
a) Ecrire lrsquoeacutequation qui modeacutelise la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui a lieu b) Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation
c) Calculer la masse drsquoaluminium qui peut reacuteagir avec 100g solution de sulfate de cuivre de concentration 16 ACu = 64 AS = 32 AO = 16 AAl = 27
9 Les gongs sont des instruments originaires de lrsquoAsie du Sud-Est dont la sonoriteacute est notamment lieacutee au mateacuteriau utiliseacute pour leur fabrication le bronze alliage de cuivre et drsquoeacutetain Pour deacuteterminer la composition du bronze on reacutealise les expeacuteriences preacuteliminaires suivantes
A On introduit un morceau drsquoeacutetain dans une solution drsquoacide chlorhydrique il se forme des ions drsquoeacutetain Sn2+
(aq) et du dihydrogegravene gazeux B On introduit un morceau de cuivre dans une solution drsquoacide chlorhydrique on nrsquoobserve aucune transformation chimique C On introduit un morceau du bronze dans une solution drsquoacide chlorhydrique on observe un deacutegagement gazeux a) Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui modeacutelise la
transformation chimique observeacutee lors de lrsquoexpeacuterience C b) Comparer le caractegravere reacuteducteur de ces deux meacutetaux c) Deacuteduire la composition massique du bronze si la masse du morceau de
bronze est de 173 g et la masse du gaz degageacute lors de lrsquoexpeacuterience C est de 02g ASn = 119 ACu = 64 AH = 1
SUJETS PROPOSES
Sujet ndeg1
Lrsquoaluminothermie designe une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction tregraves exotermique entre lrsquoaluminium et un oxyde meacutetallique Elle conduit agrave lrsquoeacutelaboration du meacutetal et la formation drsquooxyde drsquoaluminium Par exemple le chrome est preacutepareacute par aluminothermie agrave partir de loxyde de chrome (III) et de laluminium
Lrsquoune des utilisations des plus courantes en est le soudage des rails de chemin de fer agrave partir dun meacutelange de poudre doxyde de fer (III) et daluminium Questions
1 Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction drsquoaluminothermie pour souder les
rails de chemin de fer 2 Eacutequilibrer cette eacutequation reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation Preacuteciser lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice 3 Quelle masse drsquoaluminium faut-il faire reacuteagir pour produire 014 kg Fe
Donneacutees A Al = 27 A Fe = 56
Sujet ndeg2
Lrsquoeau laquoultrapureraquo ne se trouve pas dans la nature Les eaux des riviegraveres des lacs et des nappes phreacuteatiques contiennent des mineacuteraux en solution et des gaz dissous Les eaux marines contiennent aussi des sels en pourcentage variable Pour fabriquer une eau ultrapure ndash utiliseacutee dans lrsquoindustrie micro-eacutelectronique et pharmaceutique pour la mise en oeuvre de techniques drsquoanalyses tregraves sensibles pour la culture des tissus pour la feacutecondation in vitro ndash on eacutelimine toutes les substances et tous les micro-organismes qursquoelle contient
La dissociation tregraves partielle de lrsquoeau pure donne lieu agrave un eacutequilibre chimique
2 H2O(L) H3O+ + HO ndash
Questions
1 Pourquoi lrsquoeau parfaitement pure preacutesente-t-elle une tregraves faible conductibiliteacute eacutelectrique
2 Donner la deacutefinition et lrsquoexpression du produit ionique de lrsquoeau 3 Calculer le pH drsquoune solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M et
drsquoune solution drsquohydroxyde de natrium 01M 4 Si un eacutelegraveve a pris 10 ml solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M
et qursquoil ajoute agrave cette solution 10 ml solution drsquohydroxyde de natrium 01M la solution aura-t-elle un caractegravere neutre Expliquer
Sujet ndeg3
La batterie dune voiture est un accumulateur au plomb constitueacute de deux eacutelectrodes en plomb Pb(S) dont lun est recouvert de dioxyde de plomb PbO2(s) Lensemble est immergeacute dans une solution concentreacutee dacide sulfurique (2H+
(aq) + SO4
2ndash (aq) ) Les couples mis en jeu sont Pb2+
(aq)Pb(s) et PbO2(s) Pb2+(aq) Lorsque la
voiture deacutemarre laccumulateur fonctionne comme une pile Lorsque la voiture roule la batterie se recharge et fonctionne comme un eacutelectrolyseur
Questions
1 Eacutecrire les demi-eacutequations eacutelectroniques associeacutees agrave ces deux couples 2 Indiquer la cathode et lanode Quelle est la borne neacutegative Preacuteciser pour
chaque eacutelectrode la nature (oxydation ou reacuteduction) de la reacuteaction observeacutee 3 Justifier que leacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation chimique qui a
lieu lors du deacutemarrage de la voiture peut seacutecrire Pb(s) + PbO2 (s) + 4 H+
(aq) = 2 Pb2+(aq) + 2H2O(l)
4 Expliquer le fonctionnement de cette pile
Sujet ndeg4
Les esters sont tregraves abondants dans la nature fleurs graines fruits essences veacutegeacutetales huiles veacutegeacutetales et animales graisses Ils sont des substances utiles dans lrsquoindustrie agroalimentaire en parfumerie et dans drsquoautres secteurs industriels Les esters sont obtenus par la reacuteaction drsquoesteacuterification Un ester est le produit drsquoun acide carboxylique avec un alcool
Acide carboxylique + alcools ester + eau
R CO
OH+ ROH R C
O
OR+ H2O
Cette reacuteaction est lente et reacuteversible Lrsquoaugmentation de la concentration initiale drsquoalcool et drsquoacide et aussi de la tempeacuterature et la preacutesence drsquoun catalyseur (par exemple H2SO4) permettent drsquoaugmenter la vitesse des deux reacuteactions et drsquoaboutir plus rapidement agrave lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre
Questions
1 Expliquer les termes laquolenteraquo laquoreacuteversibleraquo et laquolrsquoeacutetat drsquoeacutequilibreraquo 2 On considegravere initialement un systegraveme chimique contenant une mole drsquoacide
carboxylique et une mole drsquoalcool Apregraves qursquoon a atteint lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre [ester] = 066 Calculer la valeur de la constante drsquoeacutequilibre Quelle sera la valeur du rendement de cette reacuteaction
3 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation entre lrsquoacide butanoϊque et eacutethanol qui possegravede une odeur drsquoananas Nommer les produits obtenus
4 Expliquer lrsquoimportance des esters
Sujet ndeg5
A lrsquoabri de lrsquoair certains vins se conservent tregraves longtemps mais agrave son contact tous les vins srsquoaltegraverent En effet lrsquooxydation de lrsquoeacutethanol CH3ndashCH2ndashOH par lrsquooxygegravene de lrsquoair conduit agrave lrsquoacide eacutethanoϊque eacutegalement appeleacute acide aceacutetique CH3ndashCOOH principal constituant du vinaigre Parallegravelement agrave cette reacuteaction favoriseacutee par des bacteacuteries du genre Aceacutetobacter une reacuteaction lente entre lrsquoacide aceacutetique formeacute et lrsquoeacutethanol restant conduit agrave un ester lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle qui donne un goucirct piquant Questions
1 Expliquer pourquoi les vins conserveacutes agrave lrsquoabri de lrsquoair ne se transforment pas en vinaigre 2 Ecrire les deux eacutequations chimiques qui deacutecrivent les reacuteactions deacutecrites dans le texte 3 Ecrire lrsquoeacutequation qui deacutecrit lrsquoacide eacutethanoϊque comme un acide Bronsted Identifier les couples acidebase mis en jeu 4 Deacutecrire les proprieacuteteacutes physiques de lrsquoacide aceacutethique
Masses atomiques c = 12 gmol-1 O = 16 gmol-1 H = 1 gmol-1
Sujet ndeg6
Le savon de Marseille est un type de savon particuliegraverement efficace par son pouvoir nettoyant utiliseacute essentiellement pour lrsquohygiegravene du corps La formule de ce savon contenant 72 sels drsquoacides gras (provenant du meacutelange dhuiles et de soude NaOH) a eacuteteacute fixeacutee entre le XIVe et le XVIIe siegravecles Au XIXe siegravecle Marseille avec ses presque 90 savonneries possegravede une industrie florissante qui connaicirct son apogeacutee en 1913 avec pregraves de 180000 tonnes produites Apregraves 1950 larriveacutee des deacutetergents de synthegravese preacutecipite rapidement son deacuteclin
Les savons R-COO-Na+ (ougrave R- est un radical drsquoacide gras) srsquoobtiennent par hydrolyse basique des triglyceacuterides se trouvant dans les graisses avec de la soude NaOH
Un savon contient un groupe hydrophile (ion carboxylate) et un groupe hydrophobe (ou lipophile) la chaicircne carboneacutee Cette structure lui confegravere des proprieacuteteacutes deacutetergentes Questions
1 Expliquer les termes laquohydrophileraquo et laquohydrophoberaquo 2 Indiquer le groupe hydrophile et le groupe hydrophobe du palmitate de sodium
CH3-(CH2)14-COO-Na 3 Expliquer pourquoi les savons sont des produits de nettoyage 4 Quel est le pourcentage de carbone dans le palmitate de sodium 5 Expliquer le deacuteclin du savon de Marseille apregraves 1950
Appareils et verrerie de laboratoire
Flacon Ballon agrave fond plat Beacutecher Pissette Entonnoir
Tube agrave essai Erlenmeyer Fiole jaugeacutee Ampoule agrave deacutecanter Pipette jaugeacutee
Eprouvette gradueacutee Burette gradueacutee Pipette gradueacutee Reacutefrigeacuterant
Cristallisoir Verre agrave pied Flacon compte-gouttes Spatules
Agitateur-baguette Page daccueil Page exercices Page httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpwwwac-nancy-metzfrenseignphysiqueSC_INDEXHTMollegraveges
Imagini
1) combustion du magneacutesium
httpscienceamusantenetwikiindexphptitle=ImageCombustion_magnC3A9sium_1jpg
2) pag 22 httplyc-renaudeau-49ac-nantesfrphysapspipphparticle54
3)
Lrsquoeau pure contient des ions hydronium H3O+ et hydroxydes HO ndash obtenus par
ionisation partielle (autoprotolyse) Dans lrsquoeau pure [H3O]+ = [HO] ndash = 10-7 moll Le produit de leur concentration donne une constante KH2O appeleacutee le produit ionique de lrsquoeau
Dans toute solution aqueuse KH2O = 10-14 a 25ordmC On peut classer les solutions aqueuses selon lrsquoeacutechelle de pH un axe gradueacute de
0 agrave 14 une solution est acide si elle a le pH lt 7 basique si elle a le pH gt 7 et neutre si le pH = 7
Repreacutesentation symbolique drsquoune pile M(s) M (aq) Mrsquo n+ (aq) Mrsquo(s) la borne (-) dune pile correspond agrave lanode ougrave se produit la reacuteaction doxydation qui va fournir les eacutelectrons la borne (+) dune pile correspond agrave la cathode ougrave se produit la reacuteaction de reacuteduction qui va consommer les eacutelectrons
Les deux compartiments (qui contiennent les eacutelectrodes meacutetalliques M et Mrsquo plongeacutes dans les solutions de leurs oxydants Mn+ et Mrsquo n+) sont relieacutes par un pont salin qui assure lrsquoeacutelectro-neutraliteacute des compartiments et la continuiteacute du courant Les demi-reacuteactions et donc le sens des eacutechanges drsquoeacutelectrons aux interfaces meacutetal ndash solution deacuteterminent le sens du courant
Lrsquoessentiel du Thegraveme III Les substances organiques peuvent ecirctre classeacutees selon leur composition (hydrocarbures et deacuteriveacutes fonctionnels) selon le type de liaisons qui existent entre les atomes de carbone de la chaicircne (satureacutees insatureacutees aromatiques) selon lrsquoaspect de la chaicircne (acyclique cyclique lineacuteaire ramifieacutee) La deacutenomination des substances organiques se fait conformeacutement aux regravegles IUPAC Le nom drsquoun composeacute organique est toujours constitueacute drsquoun preacutefix et drsquoun suffixe (ou terminaison) le preacutefix indique drsquoatomes de carbone de la chaicircne principale Le suffixe indique la famille du composeacute organique
Nombre drsquoatomes de carbone
Preacutefix Nombre drsquoatomes de carbone
Preacutefix Famille
Suffixe
Alcane - an
1 Meth- 6 Hex - Alcegravene - eacutene
2 Eth - 7 Hept - Alcool - an - hellip- ol
3 Prop - 8 Oct - Acide carboxylique Acide hellipanoiumlque
4 Buth - 9 Non - Ester Carboxylate drsquoalkyle 5 Pent - 10 Dec -
Les alcools sont caracteacuteriseacutes par la preacutesence drsquoun groupe hydroxyle ndash OH lieacute agrave un atome de carbone satureacute
Pour les alcools les liaisons hydrogegravene sont responsables des tempeacuteratures drsquoeacutebullition eacuteleveacutees et de la solubiliteacute dans lrsquoeau On peut oxyder les alcools de maniegravere diffeacuterente en fonction de leur structure et de lrsquoagent oxydant utiliseacute Les alcools peuvent reacuteagir avec les acides pour donner les esters (composeacutes deacuteriveacutes des acides carboxyliques) cette transformation est lente limiteacutee et catalyseacutee par H+ (par exemple H2SO4) Lrsquohydrolyse drsquoun ester est la transformation inverse de lrsquoesteacuterification cette transformation est eacutegalement lente limiteacutee et catalyseacutee par H+ Lrsquohydrolyse basique drsquoun ester ndash la saponification - est une reacuteaction lente mais totale Les graisses sont des substances naturelles qui contiennent des glyceacuterides ndash esters des acides gras avec glyceacuterine elles peuvent ecirctre solides (speacutecialement les graisses animales le suif le beurre etc) ou liquides (surtout les graisses veacutegeacutetales lrsquohuile drsquoolive de tournesol etc) Lrsquohydrogeacutenation des huiles est une reacuteaction qui sert agrave preacuteparer la margarine Les graisses alimentaires fournissent des sources drsquoeacutenergie elles apportent aussi des eacuteleacutements importants dans la fabrication de la membrane cellulaire Le savon et les deacutetergents ont un pouvoir mouillant moussant et eacutemulsionnant
Exemple de deacuteveloppement drsquoune uniteacute didactique
La Reacuteaction drsquooxydoreacuteduction Objectifs du chapitre Deacutefinir un oxydant et un reacuteducteur Deacutefinir une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction Ecrire lrsquoeacutequation drsquoune reacuteaction drsquooxydorduction Reconnaicirctre lrsquooxydant et le reacuteducteur dans le couple oxydant
reacuteducteur
Qursquoest-ce qursquoun oxydant et un reacuteducteur Qursquoest-ce qursquoune reacuteaction drsquooxydoreacuteduction
Photo combustion du magneacutesium
Exemple 1 Analysons la reacuteaction entre magneacutesium et oxygegravene
Mg + 12O2 rarr MgO
Le magneacutesium srsquoest oxydeacute formant un composeacute ionique avec lrsquooxygegravene Donc
lrsquooxygegravene este oxydant En mecircme temps se combinant avec le magneacutesium lrsquooxygegravene srsquoest reacuteduit On
dit alors que le magneacutesium est reacuteducteur
oxydation
Mg + 12 O2 rarr MgO reacuteduction
Mais lrsquooxyde de magneacutesium est une substance ionique formeacutee par cession-
acceptation drsquoeacutelectrons
ndash 2e ndash
Mg Mg+2
+ 2e
ndash
2O 2O ndash2
On peut agrave preacutesent compleacuteter le scheacutema
+ 2 e ndash
reacuteduction
Mg + 12 O2 rarr MgO reacuteducteur oxydant
ndash 2e
ndash oxydation
Par conseacutequent Une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction est une reacuteaction qui implique un transfert
drsquoeacutelectrons entre deux reacuteactifs Un reacuteducteur est une entiteacute chimique susceptible de ceacuteder un ou plusieurs eacutelectrons
Par exemple le magneacutesium est un reacuteducteur Un oxydant est une entiteacute chimique susceptible de gagner un ou plusieurs eacutelectrons
La moleacutecule drsquooxygegravene est lrsquooxydant Le raisonnement preacuteceacutedent peut ecirctre extrapoleacute agrave drsquoautres reacuteactions aussi ougrave lrsquooxygegravene nrsquointervient pas mais qui se reacutealisent avec transfert drsquoeacutelectrons Exemple 2
Couple oxydant reacuteducteur
Lorsque lrsquoon introduit de la poudre de zinc dans une solution de sulfate de cuivre
le cuivre meacutetal se deacutepose agrave la surface des particules de zinc et les ions Zn+2
apparaissent dans la solution Cette transformation peut ecirctre modeacuteliseacutee par lrsquoeacutequation chimique
Zn(s) + CuSO4(aq) rarr ZnSO4(aq) + Cu(s) ou Zn(s) + Cu
+2(aq) rarr Zn
+2(aq)
+ Cu(s)
Pour se transformer en Zn+2 chaque atome de zinc a perdu 2e ndash simultaneacutement
capteacutes par un ion cuivre Cu+2 Le transfert drsquoeacutelectrons peut ecirctre modeacuteliseacute de la maniegravere suivante
+ 2 e ndash
Zn(s) + Cu
+2 rarr Zn
+2 + Cu
ndash 2e
ndash
Deux entiteacutes chimiques qui se transforment lrsquoune en lrsquoautre par transfert
drsquoeacutelectrons forment un couple oxydant reacuteducteur On le note en juxtaposant les abreacuteviations de lrsquooxydant et du reacuteducteur seacutepareacutes
par un Par exemple lorsque le couple du cuivre est noteacute Cu2+Cu Cu2+ est lrsquooxydant et Cu est le reacuteducteur Dans le couple Cu2+
(aq)Cu (s) est associeacutee la demi-eacutequation
Cu2+(aq) + 2e
ndash rarr Cu (s)
Regravegles pour assigner les nombres doxydation 1 Le nombre doxydation dun eacuteleacutement libre = 0 Ex Cu0 Cl2
0 Na0 2 Le nombre doxydation dun ion monoatomique = charge de lion
Ex Ca2+ O ndash2 I- Fe+3ndash 3 Le nombre doxydation de lhydrogegravene = ndash 1 Le nombre doxydation de loxygegravene = ndash 2 Ex H+Clndash H+1
2O-2 Al2
+3O32
Dans les hidrures ioniques le nombre doxydation de lhydrogegravene = + 1 Na+Hndash Ddans les peroxydes le nombre doxydation de loxygegravene = ndash 1 Ex H2
+1O2-1
4 La somme des nombres doxydation dans un ion polyatomique = charge de lion Par exemple pour
5 Les nombres doxydation des eacuteleacutements des groupes 1 et 2 ainsi que de laluminium sont toujours ceux donneacutes par le tableau peacuteriodique Ex Na+ Mg2+ Al+3
6 Le nombre doxydation des eacuteleacutements non couverts par ces regravegles doivent ecirctre calculeacutes en utilisant les nombres doxydation connus dans un composeacute Ex1 Al2
+3O32 2 x (+3) + 3 x (-2) = +6 ndash 6 = 0
Ex2 K2 +Cx O3
-2 Le nombre doxydation pour carbon est calculeacute en ce mode 2 x
(+1) +x + 3 x (-2) = 0 x = +4 Exemples de couples oxydantreacuteducteur
Couple Oxydant Reacuteducteur Demi-eacutequation doxydoreacuteduction
Na+Na ion sodium Sodium Na+ + e- = Na
Cu2+Cu ion cuivre II Cuivre Cu2+ + 2e- = Cu
Mg2+Mg ion magneacutesium II
Magneacutesium Mg2+ + 2e- = Mg
Zn2+Zn ion zinc II Zinc Zn2+ + 2e- = Zn
Al3+Al ion aluminium III Aluminium Al3+ + 3e- = Al
I2I- Diiode ion iodure I2 + 2e- = 2I-
Fe3+Fe2+ ion fer III ion fer II Fe3+ + e- = Fe2+
MnO4Mn2+ ion permanganate
ion manganegravese
MnO4- + 8H+ + 5e- = Mn2++4H2O
Ecrire lrsquoeacutequation drsquoune reacuteaction doxydoreacuteduction
Pour eacutecrire une eacutequation doxydoreacuteduction il faut dans lrsquoordre
1) identifier les reacuteactifs 2) eacutetablir lrsquoeacutecriture formelle des deux couples mis en jeu 3) combiner ces eacutecritures pour eacutegaliser le nombre drsquoeacutelectrons ceacutedeacutes et capteacutes
4) eacutecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction
Pour la reacuteaction
Fe(s) + Cu+2
(aq) rarr Fe+2
(aq) + Cu(s)
1) les reacuteactifs sont Fe(s) et Cu+2
(aq) 2) lrsquoeacutecriture formelle des deux couples est
ndash 2e
ndash
Le reacuteducteur cegravede deux eacutelectrons Fe(s) Fe+2
(aq)
+ 2e ndash
Lrsquooxydant capte deux eacutelectrons Cu+2
(aq) Cu(s)
3) combiner ces eacutecritures Lrsquoion de cuivre ------------------------------accepte les deux eacutelectrons ceacutedeacutes par le zinc
4) eacutecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction Fe(s) + Cu+2
(aq) rarr Fe+2
(aq) + Cu(s)
Exemple 3 Lorsque lrsquoon introduit un fil de cuivre dans une solution de nitrate drsquoargent AgNO3 lrsquoargent meacutetal se deacutepose agrave la surface du fil de cuivre 1) Les reacuteactifs sont Cu et Ag+ 2) Lrsquoeacutecriture formelle des deux couples est
Cu(s) ndash 2e ndash
Cu+2
(aq)
Ag+
(aq) + 1e
ndash Ag0
(s)
3) Des eacutelectrons ne doivent pas apparaicirctre dans lrsquoeacutequation de la reacuteaction parce que tous les eacutelectrons ceacutedeacutes par le reacuteducteur du premier couple sont capteacutes par lrsquooxydant
ndash 2e x 1 Cu(s) Cu
+2(aq)
ndash reacuteducteur demi-reacuteaction
+ 1e ndash
x 2 Ag+
(aq) Ag0
(s) ndash oxydant demi-reacuteaction
4) Cu(s) + 2Ag+
(aq) rarr Cu+2
(aq)
+ 2Ag0(s) reacuteaction globale
Cu + 2 AgNO3 rarr Cu (NO3)2 + 2 Ag
Oxydants et reacuteducteurs
Oxydants
Agent oxydant est un reacuteactif qui gagne des eacutelectrons et qui est reacuteduit Si une substance gagne facilement des eacutelectrons on dit quelle est un agent
oxydant fort Exemples drsquoagents oxydants - Les non-meacutetaux caracteacuteriseacutes par une grande valeur drsquoeacutelectroneacutegativiteacute par
exemple le dioxygegravene (O2) et les di-halogegravenes (F2 Cl2 Br2 I2) Ces non-meacutetaux ont tendance agrave capter des eacutelectrons pour satisfaire agrave la regravegle de lrsquooctet
Cl2 + 2e ndash rarr 2Clndash
- Les substances qui contiennent un eacuteleacutement qui a la tendance de faire diminuer son nombre drsquooxydation par exemple KMnO4 HNO3 K2Cr2O7 Reacuteducteurs
Agent reacuteducteur est un reacuteactif qui donne des eacutelectrons Lagent reacuteducteur contient leacuteleacutement qui est oxydeacute (qui perd des eacutelectrons) Si une substance perd facilement des eacutelectrons on dit quelle est un agent reacuteducteur fort Exemples drsquoagents reacuteducteurs
- les meacutetaux ont tendance agrave ceacuteder des eacutelectrons pour satisfaire agrave la regravegle de lrsquooctet
Mg rarr Mg2+ + 2e ndash
La deacutecroissance du caractegravere reacuteducteur est rendue par la seacuterie de lrsquoactiviteacute chimique des meacutetaux
Li K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au
Le sens de deacutecroissance du caractegravere reacuteducteur des meacutetaux
A lrsquoaide de cette eacutechelle on peut preacutevoir les reacuteactions qui auront naturellement lieu et celles qui au contraire sont impossibles dans un contexte normal
- Les non-meacutetaux peu eacutelectroneacutegatifs comme C H2
- Les substances qui contiennent un eacuteleacutement qui a la tendance de faire augmenter le nombre drsquooxydations (par exemple CO) Exemples Pourquoi le cuivre ne peut pas reacuteagir avec lrsquoacide chlorhydrique mais la
reacuteaction avec lrsquoacide nitrique concentreacute est-elle possible
Cu + HCl
Le cuivre est un reacuteducteur plus faible que le H2 la reacuteaction nrsquoa pas lieu
Cu + HNO3 rarr Cu(NO3)2 + NO + H2O
Cette reacuteaction est possible parce que le cuivre peut ecirctre oxydeacute par lrsquoacide nitrique mais sans remplacer lrsquohydrogegravene
Cu0 + H+1N+5O-2
3 rarr Cu+2(NO3)2-1 + N+2O-2 + H+1
2O-2
Reacuteactifs Cu0 N+5 Produits Cu+2 N+2 Les demi-reacuteactions
x3 Cu0 rarr Cu+2 + 2e ndash Oxydation agent reacuteducteur
x2 N+5 + 3e ndash rarr N+2 Reacuteduction agent oxydant
Par la multiplication par 3 de la premiegravere demi-eacutequation et par 2 de la deuxiegraveme les 6 eacutelectrons produits par lrsquoune sont consommeacutes par lrsquoautre
3 Cu0 rarr 3 Cu+2 + 6e ndash
2N+5 + 6e ndash rarr 2N+2
3Cu0 + z H+1N+5O-2
3 rarr 3Cu+2(NO3)2-1 + 2N+2O-2 + yH+1
2O-2
Pour eacutequilibrer leacutequation bilan des reacuteactions reacutedox faire le bilan de matiegravere en eacutequilibrant lrsquohydrogegravene z = 3x2+2 = 8 et lrsquoeau=gt y = 4
3Cu0 + 8 H+1N+5O-23 rarr 3Cu+2(NO3)
-12 + 2N+2O-2 + 4H+1
2O-2
agent agent reacuteducteur oxydant
Ecrire leacutequation doxydoreacuteduction qui se produit lorsque lon met en
preacutesence les ions permanganate MnO4-(aq) avec les ions ferreux Fe2+
(aq)
Si on verse une solution de permanganate de potassium sur une solution contenant des ions Fe2+ on observe une deacutecoloration due agrave la formation des ions Mn2+ (en milieu acide sulfurique)
FeSO4(aq) + KMnO4(aq) H2 SO4 (aq) rarr Fe2(SO4)3(aq) + Mn SO4 (aq)+K2 SO4 (aq)+H2O(l)
Les couples MnO4-(aq) Mn2+
(aq) et Fe3+(aq) Fe2+
(aq)
MnO4-(aq) ndash ion permanganate violet en solution
Mn2+(aq) ndash ion manganegravese incolore en solution
Fe3+(aq) ndash ion fer III vert pacircle en solution
Fe2+(aq) ndash rouilleacute en solution
Il faut tout dabord eacutecrire les deux demi-eacutequations eacutelectroniques
- 2e- 2Fe2+
(aq) 2Fe3+(aq)
Mn+7O4-(aq) + 5e- Mn2+
(aq)
On eacutequilibre ensuite tous les atomes autres que O et H Pour lrsquoeacuteleacutement oxygegravene eacutetant en milieu aqueux il faut ajouter des H2O
Fe2+(aq) = Fe3+
(aq) + 2e-
Mn+7O4-(aq) + 5e- Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
Pour lrsquoeacuteleacutement hydrogegravene eacutetant en milieu acide il faut ajouter des H+ au deacutepart 2Fe2+
(aq) = 2Fe3+(aq) + 2e-
Mn+7O4
-(aq) + 8 H+ + 5e- Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
Il faut ensuite sarranger pour avoir le mecircme nombre deacutelectrons eacutechangeacutes dans les deux demi-eacutequations eacutelectroniques
5 2Fe2+
(aq) = 2Fe3+(aq) + 2e-
2 MnO4-(aq) + 8 H+ + 5 e- = Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
2 MnO4
-(aq) + 10 Fe2+
(aq) + 16 H+ = 2 Mn2+(aq) + 10 Fe3+
(aq) + 8 H2O(l)
10FeSO4(aq) + 2KMnO4(aq) + 8H2 SO4 (aq) rarr 5Fe2(SO4)3(aq) + 2Mn SO4 (aq) +K2 SO4 (aq)+ 4H2O(l)
Rappels doxydoreacuteduction
Donnez la deacutefinition dun oxydant et rappelez agrave quelle demi-eacutequation eacutelectronique il reacutepond Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de gagner des eacutelectrons selon leacutequation ox + n e- = red Donnez la deacutefinition dun reacuteducteur et rappelez agrave quelle demi-eacutequation eacutelectronique il reacutepond Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de perdre des eacutelectrons selon leacutequation red = ox + n e- Comment appelle-t-on lensemble dun oxydant et dun reacuteducteur lieacutes par une demi-eacutequation eacutelectronique Quelle notation utilisons-nous pour cet ensemble Un oxydant et un reacuteducteur lieacute par une demi-eacutequation eacutelectronique forment un couple doxydoreacuteduction que lon note oxred Donnez la deacutefinition dune eacutequation doxydoreacuteduction Une reacuteaction doxydoreacuteduction met en jeu un transfert deacutelectrons entre loxydant dun couple oxydoreacuteducteur et le reacuteducteur dun autre couple oxydoreacuteducteur
Exercices
1 Mots manquants a) Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de helliphelliphelliphellip un ou
plusieurs helliphelliphellip b) Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de helliphelliphelliphellipun ou
plusieurs helliphelliphellip c) Lors dune reacuteaction doxydoreacuteduction loxydant helliphelliphellip un ou plusieurs
eacutelectrons
2 Choisir le mot adeacutequat entre les deux proposeacutes a) Dans le couple Ag+
(aq)Ag(s) lrsquoion argent esthelliphelliphelliphelliphellip (le reacuteducteurlrsquooxydant)
b) La demi-eacutequation drsquooxydoreacuteduction associeacutee au couple H+(aq) H2(g) srsquoeacutecrit
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2H+(aq) +2e- rarr H2(g) H2(g) rarr 2H+
(aq) +2e- c) Le meacutetal fer ne peut pas reacuteagir avec helliphelliphelliphelliphellip lrsquoion Mg 2+ lrsquoion Cu2+ d) Lrsquoion cuivre (II) peut reacuteagir avec helliphelliphellip le meacutetal argent le meacutetal fer e) Le meacutetal cuivre ne peut pas reacuteagir avec helliphelliphelliplrsquoion H+
(aq) lrsquoion Zn2+
3 Vrai ou faux a) Lors dune reacuteaction doxydoreacuteduction le reacuteducteur donne un ou plusieurs
eacutelectrons e - (V) b) Lrsquooxydant capte des protons (F) c) Au cours drsquoune reacuteaction drsquooxydoreacuteduction le nombre drsquoeacutelectrons ceacutedeacutes
par le reacuteducteur est eacutegal au nombre drsquoeacutelectrons capteacutes par lrsquooxydant (V)
d) Les meacutetaux peuvent ceacuteder des eacutelectrons ils sont des reacuteducteurs (V) e) Tous les couples suivants sont des couples oxydant reacuteducteur
1 Zn Zn2+ 2 H2O HO ndash 3 Cu + + Cu (F) f) Les di-halogegravenes (F2 Cl2 Br2 I2 ) sont des oxydants (V)
4 Reacuteaction drsquooxydoreacuteduction ou non a) 2CuO + C rarr 2Cu + CO2 b) 2NaOH + H2SO4 rarr Na2SO4 + 2H2O c) H2SO4 + 8HIrarr H2S + 4I2 + 4H2O d) HClO4 + KOH rarr KClO4 + H2O
5 Ecrire les demi-eacutequations drsquooxydoreacuteduction des couples suivants Ag+
(aq) Ag(s) Cl2(aq) Cl ndash(aq) Fe2+(aq) Fe(s) H
+(aq) H2(g)
6 On donne leacutequation non eacutequilibreacutee de la reacuteaction doxydoreacuteduction suivante Sn+2 + Alrarr Sn + Al+3 a) Equilibrer cette eacutequation bilan b) Preacuteciser quelle est parmi les reacuteactifs lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice c) Nommer les couples reacutedox mis en jeu et les classer selon le pouvoir oxydant croissant du cation meacutetallique
7 Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-eacutequation Identifier lagent oxydant et lagent reacuteducteur dans chaque eacutequation et eacutequilibrer les eacutequations bilan
a) C + H2SO4 rarr CO2 + 2SO2 + 2H2O b) H2S + O2 rarr SO2 + H2O c) Al + Hg Cl2 rarrAlCl3 + Hg d) Zn + HCl rarr ZnCl2 +H2 e) Fe2O3 + CO rarr Fe + CO2 f) HNO3 + H3PO3 rarr NO + H3PO4 + H2O g) H2SO4 + HI rarrH2S + I2 + 4H2O h) MnO2 + HCl rarrMnCl2 + Cl2 + H2O i) KMnO4 + HCl rarrMnCl2 + KCl + Cl2 + H2O
8 On plonge une lame drsquoaluminium dans une solution de sulfate de cuivre CuSO4 Un deacutepot de cuivre solide Cu(s) se forme sur la lame et des ions aluminium apparaissent dans la solution
a) Ecrire lrsquoeacutequation qui modeacutelise la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui a lieu b) Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation
c) Calculer la masse drsquoaluminium qui peut reacuteagir avec 100g solution de sulfate de cuivre de concentration 16 ACu = 64 AS = 32 AO = 16 AAl = 27
9 Les gongs sont des instruments originaires de lrsquoAsie du Sud-Est dont la sonoriteacute est notamment lieacutee au mateacuteriau utiliseacute pour leur fabrication le bronze alliage de cuivre et drsquoeacutetain Pour deacuteterminer la composition du bronze on reacutealise les expeacuteriences preacuteliminaires suivantes
A On introduit un morceau drsquoeacutetain dans une solution drsquoacide chlorhydrique il se forme des ions drsquoeacutetain Sn2+
(aq) et du dihydrogegravene gazeux B On introduit un morceau de cuivre dans une solution drsquoacide chlorhydrique on nrsquoobserve aucune transformation chimique C On introduit un morceau du bronze dans une solution drsquoacide chlorhydrique on observe un deacutegagement gazeux a) Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui modeacutelise la
transformation chimique observeacutee lors de lrsquoexpeacuterience C b) Comparer le caractegravere reacuteducteur de ces deux meacutetaux c) Deacuteduire la composition massique du bronze si la masse du morceau de
bronze est de 173 g et la masse du gaz degageacute lors de lrsquoexpeacuterience C est de 02g ASn = 119 ACu = 64 AH = 1
SUJETS PROPOSES
Sujet ndeg1
Lrsquoaluminothermie designe une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction tregraves exotermique entre lrsquoaluminium et un oxyde meacutetallique Elle conduit agrave lrsquoeacutelaboration du meacutetal et la formation drsquooxyde drsquoaluminium Par exemple le chrome est preacutepareacute par aluminothermie agrave partir de loxyde de chrome (III) et de laluminium
Lrsquoune des utilisations des plus courantes en est le soudage des rails de chemin de fer agrave partir dun meacutelange de poudre doxyde de fer (III) et daluminium Questions
1 Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction drsquoaluminothermie pour souder les
rails de chemin de fer 2 Eacutequilibrer cette eacutequation reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation Preacuteciser lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice 3 Quelle masse drsquoaluminium faut-il faire reacuteagir pour produire 014 kg Fe
Donneacutees A Al = 27 A Fe = 56
Sujet ndeg2
Lrsquoeau laquoultrapureraquo ne se trouve pas dans la nature Les eaux des riviegraveres des lacs et des nappes phreacuteatiques contiennent des mineacuteraux en solution et des gaz dissous Les eaux marines contiennent aussi des sels en pourcentage variable Pour fabriquer une eau ultrapure ndash utiliseacutee dans lrsquoindustrie micro-eacutelectronique et pharmaceutique pour la mise en oeuvre de techniques drsquoanalyses tregraves sensibles pour la culture des tissus pour la feacutecondation in vitro ndash on eacutelimine toutes les substances et tous les micro-organismes qursquoelle contient
La dissociation tregraves partielle de lrsquoeau pure donne lieu agrave un eacutequilibre chimique
2 H2O(L) H3O+ + HO ndash
Questions
1 Pourquoi lrsquoeau parfaitement pure preacutesente-t-elle une tregraves faible conductibiliteacute eacutelectrique
2 Donner la deacutefinition et lrsquoexpression du produit ionique de lrsquoeau 3 Calculer le pH drsquoune solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M et
drsquoune solution drsquohydroxyde de natrium 01M 4 Si un eacutelegraveve a pris 10 ml solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M
et qursquoil ajoute agrave cette solution 10 ml solution drsquohydroxyde de natrium 01M la solution aura-t-elle un caractegravere neutre Expliquer
Sujet ndeg3
La batterie dune voiture est un accumulateur au plomb constitueacute de deux eacutelectrodes en plomb Pb(S) dont lun est recouvert de dioxyde de plomb PbO2(s) Lensemble est immergeacute dans une solution concentreacutee dacide sulfurique (2H+
(aq) + SO4
2ndash (aq) ) Les couples mis en jeu sont Pb2+
(aq)Pb(s) et PbO2(s) Pb2+(aq) Lorsque la
voiture deacutemarre laccumulateur fonctionne comme une pile Lorsque la voiture roule la batterie se recharge et fonctionne comme un eacutelectrolyseur
Questions
1 Eacutecrire les demi-eacutequations eacutelectroniques associeacutees agrave ces deux couples 2 Indiquer la cathode et lanode Quelle est la borne neacutegative Preacuteciser pour
chaque eacutelectrode la nature (oxydation ou reacuteduction) de la reacuteaction observeacutee 3 Justifier que leacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation chimique qui a
lieu lors du deacutemarrage de la voiture peut seacutecrire Pb(s) + PbO2 (s) + 4 H+
(aq) = 2 Pb2+(aq) + 2H2O(l)
4 Expliquer le fonctionnement de cette pile
Sujet ndeg4
Les esters sont tregraves abondants dans la nature fleurs graines fruits essences veacutegeacutetales huiles veacutegeacutetales et animales graisses Ils sont des substances utiles dans lrsquoindustrie agroalimentaire en parfumerie et dans drsquoautres secteurs industriels Les esters sont obtenus par la reacuteaction drsquoesteacuterification Un ester est le produit drsquoun acide carboxylique avec un alcool
Acide carboxylique + alcools ester + eau
R CO
OH+ ROH R C
O
OR+ H2O
Cette reacuteaction est lente et reacuteversible Lrsquoaugmentation de la concentration initiale drsquoalcool et drsquoacide et aussi de la tempeacuterature et la preacutesence drsquoun catalyseur (par exemple H2SO4) permettent drsquoaugmenter la vitesse des deux reacuteactions et drsquoaboutir plus rapidement agrave lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre
Questions
1 Expliquer les termes laquolenteraquo laquoreacuteversibleraquo et laquolrsquoeacutetat drsquoeacutequilibreraquo 2 On considegravere initialement un systegraveme chimique contenant une mole drsquoacide
carboxylique et une mole drsquoalcool Apregraves qursquoon a atteint lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre [ester] = 066 Calculer la valeur de la constante drsquoeacutequilibre Quelle sera la valeur du rendement de cette reacuteaction
3 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation entre lrsquoacide butanoϊque et eacutethanol qui possegravede une odeur drsquoananas Nommer les produits obtenus
4 Expliquer lrsquoimportance des esters
Sujet ndeg5
A lrsquoabri de lrsquoair certains vins se conservent tregraves longtemps mais agrave son contact tous les vins srsquoaltegraverent En effet lrsquooxydation de lrsquoeacutethanol CH3ndashCH2ndashOH par lrsquooxygegravene de lrsquoair conduit agrave lrsquoacide eacutethanoϊque eacutegalement appeleacute acide aceacutetique CH3ndashCOOH principal constituant du vinaigre Parallegravelement agrave cette reacuteaction favoriseacutee par des bacteacuteries du genre Aceacutetobacter une reacuteaction lente entre lrsquoacide aceacutetique formeacute et lrsquoeacutethanol restant conduit agrave un ester lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle qui donne un goucirct piquant Questions
1 Expliquer pourquoi les vins conserveacutes agrave lrsquoabri de lrsquoair ne se transforment pas en vinaigre 2 Ecrire les deux eacutequations chimiques qui deacutecrivent les reacuteactions deacutecrites dans le texte 3 Ecrire lrsquoeacutequation qui deacutecrit lrsquoacide eacutethanoϊque comme un acide Bronsted Identifier les couples acidebase mis en jeu 4 Deacutecrire les proprieacuteteacutes physiques de lrsquoacide aceacutethique
Masses atomiques c = 12 gmol-1 O = 16 gmol-1 H = 1 gmol-1
Sujet ndeg6
Le savon de Marseille est un type de savon particuliegraverement efficace par son pouvoir nettoyant utiliseacute essentiellement pour lrsquohygiegravene du corps La formule de ce savon contenant 72 sels drsquoacides gras (provenant du meacutelange dhuiles et de soude NaOH) a eacuteteacute fixeacutee entre le XIVe et le XVIIe siegravecles Au XIXe siegravecle Marseille avec ses presque 90 savonneries possegravede une industrie florissante qui connaicirct son apogeacutee en 1913 avec pregraves de 180000 tonnes produites Apregraves 1950 larriveacutee des deacutetergents de synthegravese preacutecipite rapidement son deacuteclin
Les savons R-COO-Na+ (ougrave R- est un radical drsquoacide gras) srsquoobtiennent par hydrolyse basique des triglyceacuterides se trouvant dans les graisses avec de la soude NaOH
Un savon contient un groupe hydrophile (ion carboxylate) et un groupe hydrophobe (ou lipophile) la chaicircne carboneacutee Cette structure lui confegravere des proprieacuteteacutes deacutetergentes Questions
1 Expliquer les termes laquohydrophileraquo et laquohydrophoberaquo 2 Indiquer le groupe hydrophile et le groupe hydrophobe du palmitate de sodium
CH3-(CH2)14-COO-Na 3 Expliquer pourquoi les savons sont des produits de nettoyage 4 Quel est le pourcentage de carbone dans le palmitate de sodium 5 Expliquer le deacuteclin du savon de Marseille apregraves 1950
Appareils et verrerie de laboratoire
Flacon Ballon agrave fond plat Beacutecher Pissette Entonnoir
Tube agrave essai Erlenmeyer Fiole jaugeacutee Ampoule agrave deacutecanter Pipette jaugeacutee
Eprouvette gradueacutee Burette gradueacutee Pipette gradueacutee Reacutefrigeacuterant
Cristallisoir Verre agrave pied Flacon compte-gouttes Spatules
Agitateur-baguette Page daccueil Page exercices Page httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpwwwac-nancy-metzfrenseignphysiqueSC_INDEXHTMollegraveges
Imagini
1) combustion du magneacutesium
httpscienceamusantenetwikiindexphptitle=ImageCombustion_magnC3A9sium_1jpg
2) pag 22 httplyc-renaudeau-49ac-nantesfrphysapspipphparticle54
3)
Pour les alcools les liaisons hydrogegravene sont responsables des tempeacuteratures drsquoeacutebullition eacuteleveacutees et de la solubiliteacute dans lrsquoeau On peut oxyder les alcools de maniegravere diffeacuterente en fonction de leur structure et de lrsquoagent oxydant utiliseacute Les alcools peuvent reacuteagir avec les acides pour donner les esters (composeacutes deacuteriveacutes des acides carboxyliques) cette transformation est lente limiteacutee et catalyseacutee par H+ (par exemple H2SO4) Lrsquohydrolyse drsquoun ester est la transformation inverse de lrsquoesteacuterification cette transformation est eacutegalement lente limiteacutee et catalyseacutee par H+ Lrsquohydrolyse basique drsquoun ester ndash la saponification - est une reacuteaction lente mais totale Les graisses sont des substances naturelles qui contiennent des glyceacuterides ndash esters des acides gras avec glyceacuterine elles peuvent ecirctre solides (speacutecialement les graisses animales le suif le beurre etc) ou liquides (surtout les graisses veacutegeacutetales lrsquohuile drsquoolive de tournesol etc) Lrsquohydrogeacutenation des huiles est une reacuteaction qui sert agrave preacuteparer la margarine Les graisses alimentaires fournissent des sources drsquoeacutenergie elles apportent aussi des eacuteleacutements importants dans la fabrication de la membrane cellulaire Le savon et les deacutetergents ont un pouvoir mouillant moussant et eacutemulsionnant
Exemple de deacuteveloppement drsquoune uniteacute didactique
La Reacuteaction drsquooxydoreacuteduction Objectifs du chapitre Deacutefinir un oxydant et un reacuteducteur Deacutefinir une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction Ecrire lrsquoeacutequation drsquoune reacuteaction drsquooxydorduction Reconnaicirctre lrsquooxydant et le reacuteducteur dans le couple oxydant
reacuteducteur
Qursquoest-ce qursquoun oxydant et un reacuteducteur Qursquoest-ce qursquoune reacuteaction drsquooxydoreacuteduction
Photo combustion du magneacutesium
Exemple 1 Analysons la reacuteaction entre magneacutesium et oxygegravene
Mg + 12O2 rarr MgO
Le magneacutesium srsquoest oxydeacute formant un composeacute ionique avec lrsquooxygegravene Donc
lrsquooxygegravene este oxydant En mecircme temps se combinant avec le magneacutesium lrsquooxygegravene srsquoest reacuteduit On
dit alors que le magneacutesium est reacuteducteur
oxydation
Mg + 12 O2 rarr MgO reacuteduction
Mais lrsquooxyde de magneacutesium est une substance ionique formeacutee par cession-
acceptation drsquoeacutelectrons
ndash 2e ndash
Mg Mg+2
+ 2e
ndash
2O 2O ndash2
On peut agrave preacutesent compleacuteter le scheacutema
+ 2 e ndash
reacuteduction
Mg + 12 O2 rarr MgO reacuteducteur oxydant
ndash 2e
ndash oxydation
Par conseacutequent Une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction est une reacuteaction qui implique un transfert
drsquoeacutelectrons entre deux reacuteactifs Un reacuteducteur est une entiteacute chimique susceptible de ceacuteder un ou plusieurs eacutelectrons
Par exemple le magneacutesium est un reacuteducteur Un oxydant est une entiteacute chimique susceptible de gagner un ou plusieurs eacutelectrons
La moleacutecule drsquooxygegravene est lrsquooxydant Le raisonnement preacuteceacutedent peut ecirctre extrapoleacute agrave drsquoautres reacuteactions aussi ougrave lrsquooxygegravene nrsquointervient pas mais qui se reacutealisent avec transfert drsquoeacutelectrons Exemple 2
Couple oxydant reacuteducteur
Lorsque lrsquoon introduit de la poudre de zinc dans une solution de sulfate de cuivre
le cuivre meacutetal se deacutepose agrave la surface des particules de zinc et les ions Zn+2
apparaissent dans la solution Cette transformation peut ecirctre modeacuteliseacutee par lrsquoeacutequation chimique
Zn(s) + CuSO4(aq) rarr ZnSO4(aq) + Cu(s) ou Zn(s) + Cu
+2(aq) rarr Zn
+2(aq)
+ Cu(s)
Pour se transformer en Zn+2 chaque atome de zinc a perdu 2e ndash simultaneacutement
capteacutes par un ion cuivre Cu+2 Le transfert drsquoeacutelectrons peut ecirctre modeacuteliseacute de la maniegravere suivante
+ 2 e ndash
Zn(s) + Cu
+2 rarr Zn
+2 + Cu
ndash 2e
ndash
Deux entiteacutes chimiques qui se transforment lrsquoune en lrsquoautre par transfert
drsquoeacutelectrons forment un couple oxydant reacuteducteur On le note en juxtaposant les abreacuteviations de lrsquooxydant et du reacuteducteur seacutepareacutes
par un Par exemple lorsque le couple du cuivre est noteacute Cu2+Cu Cu2+ est lrsquooxydant et Cu est le reacuteducteur Dans le couple Cu2+
(aq)Cu (s) est associeacutee la demi-eacutequation
Cu2+(aq) + 2e
ndash rarr Cu (s)
Regravegles pour assigner les nombres doxydation 1 Le nombre doxydation dun eacuteleacutement libre = 0 Ex Cu0 Cl2
0 Na0 2 Le nombre doxydation dun ion monoatomique = charge de lion
Ex Ca2+ O ndash2 I- Fe+3ndash 3 Le nombre doxydation de lhydrogegravene = ndash 1 Le nombre doxydation de loxygegravene = ndash 2 Ex H+Clndash H+1
2O-2 Al2
+3O32
Dans les hidrures ioniques le nombre doxydation de lhydrogegravene = + 1 Na+Hndash Ddans les peroxydes le nombre doxydation de loxygegravene = ndash 1 Ex H2
+1O2-1
4 La somme des nombres doxydation dans un ion polyatomique = charge de lion Par exemple pour
5 Les nombres doxydation des eacuteleacutements des groupes 1 et 2 ainsi que de laluminium sont toujours ceux donneacutes par le tableau peacuteriodique Ex Na+ Mg2+ Al+3
6 Le nombre doxydation des eacuteleacutements non couverts par ces regravegles doivent ecirctre calculeacutes en utilisant les nombres doxydation connus dans un composeacute Ex1 Al2
+3O32 2 x (+3) + 3 x (-2) = +6 ndash 6 = 0
Ex2 K2 +Cx O3
-2 Le nombre doxydation pour carbon est calculeacute en ce mode 2 x
(+1) +x + 3 x (-2) = 0 x = +4 Exemples de couples oxydantreacuteducteur
Couple Oxydant Reacuteducteur Demi-eacutequation doxydoreacuteduction
Na+Na ion sodium Sodium Na+ + e- = Na
Cu2+Cu ion cuivre II Cuivre Cu2+ + 2e- = Cu
Mg2+Mg ion magneacutesium II
Magneacutesium Mg2+ + 2e- = Mg
Zn2+Zn ion zinc II Zinc Zn2+ + 2e- = Zn
Al3+Al ion aluminium III Aluminium Al3+ + 3e- = Al
I2I- Diiode ion iodure I2 + 2e- = 2I-
Fe3+Fe2+ ion fer III ion fer II Fe3+ + e- = Fe2+
MnO4Mn2+ ion permanganate
ion manganegravese
MnO4- + 8H+ + 5e- = Mn2++4H2O
Ecrire lrsquoeacutequation drsquoune reacuteaction doxydoreacuteduction
Pour eacutecrire une eacutequation doxydoreacuteduction il faut dans lrsquoordre
1) identifier les reacuteactifs 2) eacutetablir lrsquoeacutecriture formelle des deux couples mis en jeu 3) combiner ces eacutecritures pour eacutegaliser le nombre drsquoeacutelectrons ceacutedeacutes et capteacutes
4) eacutecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction
Pour la reacuteaction
Fe(s) + Cu+2
(aq) rarr Fe+2
(aq) + Cu(s)
1) les reacuteactifs sont Fe(s) et Cu+2
(aq) 2) lrsquoeacutecriture formelle des deux couples est
ndash 2e
ndash
Le reacuteducteur cegravede deux eacutelectrons Fe(s) Fe+2
(aq)
+ 2e ndash
Lrsquooxydant capte deux eacutelectrons Cu+2
(aq) Cu(s)
3) combiner ces eacutecritures Lrsquoion de cuivre ------------------------------accepte les deux eacutelectrons ceacutedeacutes par le zinc
4) eacutecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction Fe(s) + Cu+2
(aq) rarr Fe+2
(aq) + Cu(s)
Exemple 3 Lorsque lrsquoon introduit un fil de cuivre dans une solution de nitrate drsquoargent AgNO3 lrsquoargent meacutetal se deacutepose agrave la surface du fil de cuivre 1) Les reacuteactifs sont Cu et Ag+ 2) Lrsquoeacutecriture formelle des deux couples est
Cu(s) ndash 2e ndash
Cu+2
(aq)
Ag+
(aq) + 1e
ndash Ag0
(s)
3) Des eacutelectrons ne doivent pas apparaicirctre dans lrsquoeacutequation de la reacuteaction parce que tous les eacutelectrons ceacutedeacutes par le reacuteducteur du premier couple sont capteacutes par lrsquooxydant
ndash 2e x 1 Cu(s) Cu
+2(aq)
ndash reacuteducteur demi-reacuteaction
+ 1e ndash
x 2 Ag+
(aq) Ag0
(s) ndash oxydant demi-reacuteaction
4) Cu(s) + 2Ag+
(aq) rarr Cu+2
(aq)
+ 2Ag0(s) reacuteaction globale
Cu + 2 AgNO3 rarr Cu (NO3)2 + 2 Ag
Oxydants et reacuteducteurs
Oxydants
Agent oxydant est un reacuteactif qui gagne des eacutelectrons et qui est reacuteduit Si une substance gagne facilement des eacutelectrons on dit quelle est un agent
oxydant fort Exemples drsquoagents oxydants - Les non-meacutetaux caracteacuteriseacutes par une grande valeur drsquoeacutelectroneacutegativiteacute par
exemple le dioxygegravene (O2) et les di-halogegravenes (F2 Cl2 Br2 I2) Ces non-meacutetaux ont tendance agrave capter des eacutelectrons pour satisfaire agrave la regravegle de lrsquooctet
Cl2 + 2e ndash rarr 2Clndash
- Les substances qui contiennent un eacuteleacutement qui a la tendance de faire diminuer son nombre drsquooxydation par exemple KMnO4 HNO3 K2Cr2O7 Reacuteducteurs
Agent reacuteducteur est un reacuteactif qui donne des eacutelectrons Lagent reacuteducteur contient leacuteleacutement qui est oxydeacute (qui perd des eacutelectrons) Si une substance perd facilement des eacutelectrons on dit quelle est un agent reacuteducteur fort Exemples drsquoagents reacuteducteurs
- les meacutetaux ont tendance agrave ceacuteder des eacutelectrons pour satisfaire agrave la regravegle de lrsquooctet
Mg rarr Mg2+ + 2e ndash
La deacutecroissance du caractegravere reacuteducteur est rendue par la seacuterie de lrsquoactiviteacute chimique des meacutetaux
Li K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au
Le sens de deacutecroissance du caractegravere reacuteducteur des meacutetaux
A lrsquoaide de cette eacutechelle on peut preacutevoir les reacuteactions qui auront naturellement lieu et celles qui au contraire sont impossibles dans un contexte normal
- Les non-meacutetaux peu eacutelectroneacutegatifs comme C H2
- Les substances qui contiennent un eacuteleacutement qui a la tendance de faire augmenter le nombre drsquooxydations (par exemple CO) Exemples Pourquoi le cuivre ne peut pas reacuteagir avec lrsquoacide chlorhydrique mais la
reacuteaction avec lrsquoacide nitrique concentreacute est-elle possible
Cu + HCl
Le cuivre est un reacuteducteur plus faible que le H2 la reacuteaction nrsquoa pas lieu
Cu + HNO3 rarr Cu(NO3)2 + NO + H2O
Cette reacuteaction est possible parce que le cuivre peut ecirctre oxydeacute par lrsquoacide nitrique mais sans remplacer lrsquohydrogegravene
Cu0 + H+1N+5O-2
3 rarr Cu+2(NO3)2-1 + N+2O-2 + H+1
2O-2
Reacuteactifs Cu0 N+5 Produits Cu+2 N+2 Les demi-reacuteactions
x3 Cu0 rarr Cu+2 + 2e ndash Oxydation agent reacuteducteur
x2 N+5 + 3e ndash rarr N+2 Reacuteduction agent oxydant
Par la multiplication par 3 de la premiegravere demi-eacutequation et par 2 de la deuxiegraveme les 6 eacutelectrons produits par lrsquoune sont consommeacutes par lrsquoautre
3 Cu0 rarr 3 Cu+2 + 6e ndash
2N+5 + 6e ndash rarr 2N+2
3Cu0 + z H+1N+5O-2
3 rarr 3Cu+2(NO3)2-1 + 2N+2O-2 + yH+1
2O-2
Pour eacutequilibrer leacutequation bilan des reacuteactions reacutedox faire le bilan de matiegravere en eacutequilibrant lrsquohydrogegravene z = 3x2+2 = 8 et lrsquoeau=gt y = 4
3Cu0 + 8 H+1N+5O-23 rarr 3Cu+2(NO3)
-12 + 2N+2O-2 + 4H+1
2O-2
agent agent reacuteducteur oxydant
Ecrire leacutequation doxydoreacuteduction qui se produit lorsque lon met en
preacutesence les ions permanganate MnO4-(aq) avec les ions ferreux Fe2+
(aq)
Si on verse une solution de permanganate de potassium sur une solution contenant des ions Fe2+ on observe une deacutecoloration due agrave la formation des ions Mn2+ (en milieu acide sulfurique)
FeSO4(aq) + KMnO4(aq) H2 SO4 (aq) rarr Fe2(SO4)3(aq) + Mn SO4 (aq)+K2 SO4 (aq)+H2O(l)
Les couples MnO4-(aq) Mn2+
(aq) et Fe3+(aq) Fe2+
(aq)
MnO4-(aq) ndash ion permanganate violet en solution
Mn2+(aq) ndash ion manganegravese incolore en solution
Fe3+(aq) ndash ion fer III vert pacircle en solution
Fe2+(aq) ndash rouilleacute en solution
Il faut tout dabord eacutecrire les deux demi-eacutequations eacutelectroniques
- 2e- 2Fe2+
(aq) 2Fe3+(aq)
Mn+7O4-(aq) + 5e- Mn2+
(aq)
On eacutequilibre ensuite tous les atomes autres que O et H Pour lrsquoeacuteleacutement oxygegravene eacutetant en milieu aqueux il faut ajouter des H2O
Fe2+(aq) = Fe3+
(aq) + 2e-
Mn+7O4-(aq) + 5e- Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
Pour lrsquoeacuteleacutement hydrogegravene eacutetant en milieu acide il faut ajouter des H+ au deacutepart 2Fe2+
(aq) = 2Fe3+(aq) + 2e-
Mn+7O4
-(aq) + 8 H+ + 5e- Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
Il faut ensuite sarranger pour avoir le mecircme nombre deacutelectrons eacutechangeacutes dans les deux demi-eacutequations eacutelectroniques
5 2Fe2+
(aq) = 2Fe3+(aq) + 2e-
2 MnO4-(aq) + 8 H+ + 5 e- = Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
2 MnO4
-(aq) + 10 Fe2+
(aq) + 16 H+ = 2 Mn2+(aq) + 10 Fe3+
(aq) + 8 H2O(l)
10FeSO4(aq) + 2KMnO4(aq) + 8H2 SO4 (aq) rarr 5Fe2(SO4)3(aq) + 2Mn SO4 (aq) +K2 SO4 (aq)+ 4H2O(l)
Rappels doxydoreacuteduction
Donnez la deacutefinition dun oxydant et rappelez agrave quelle demi-eacutequation eacutelectronique il reacutepond Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de gagner des eacutelectrons selon leacutequation ox + n e- = red Donnez la deacutefinition dun reacuteducteur et rappelez agrave quelle demi-eacutequation eacutelectronique il reacutepond Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de perdre des eacutelectrons selon leacutequation red = ox + n e- Comment appelle-t-on lensemble dun oxydant et dun reacuteducteur lieacutes par une demi-eacutequation eacutelectronique Quelle notation utilisons-nous pour cet ensemble Un oxydant et un reacuteducteur lieacute par une demi-eacutequation eacutelectronique forment un couple doxydoreacuteduction que lon note oxred Donnez la deacutefinition dune eacutequation doxydoreacuteduction Une reacuteaction doxydoreacuteduction met en jeu un transfert deacutelectrons entre loxydant dun couple oxydoreacuteducteur et le reacuteducteur dun autre couple oxydoreacuteducteur
Exercices
1 Mots manquants a) Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de helliphelliphelliphellip un ou
plusieurs helliphelliphellip b) Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de helliphelliphelliphellipun ou
plusieurs helliphelliphellip c) Lors dune reacuteaction doxydoreacuteduction loxydant helliphelliphellip un ou plusieurs
eacutelectrons
2 Choisir le mot adeacutequat entre les deux proposeacutes a) Dans le couple Ag+
(aq)Ag(s) lrsquoion argent esthelliphelliphelliphelliphellip (le reacuteducteurlrsquooxydant)
b) La demi-eacutequation drsquooxydoreacuteduction associeacutee au couple H+(aq) H2(g) srsquoeacutecrit
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2H+(aq) +2e- rarr H2(g) H2(g) rarr 2H+
(aq) +2e- c) Le meacutetal fer ne peut pas reacuteagir avec helliphelliphelliphelliphellip lrsquoion Mg 2+ lrsquoion Cu2+ d) Lrsquoion cuivre (II) peut reacuteagir avec helliphelliphellip le meacutetal argent le meacutetal fer e) Le meacutetal cuivre ne peut pas reacuteagir avec helliphelliphelliplrsquoion H+
(aq) lrsquoion Zn2+
3 Vrai ou faux a) Lors dune reacuteaction doxydoreacuteduction le reacuteducteur donne un ou plusieurs
eacutelectrons e - (V) b) Lrsquooxydant capte des protons (F) c) Au cours drsquoune reacuteaction drsquooxydoreacuteduction le nombre drsquoeacutelectrons ceacutedeacutes
par le reacuteducteur est eacutegal au nombre drsquoeacutelectrons capteacutes par lrsquooxydant (V)
d) Les meacutetaux peuvent ceacuteder des eacutelectrons ils sont des reacuteducteurs (V) e) Tous les couples suivants sont des couples oxydant reacuteducteur
1 Zn Zn2+ 2 H2O HO ndash 3 Cu + + Cu (F) f) Les di-halogegravenes (F2 Cl2 Br2 I2 ) sont des oxydants (V)
4 Reacuteaction drsquooxydoreacuteduction ou non a) 2CuO + C rarr 2Cu + CO2 b) 2NaOH + H2SO4 rarr Na2SO4 + 2H2O c) H2SO4 + 8HIrarr H2S + 4I2 + 4H2O d) HClO4 + KOH rarr KClO4 + H2O
5 Ecrire les demi-eacutequations drsquooxydoreacuteduction des couples suivants Ag+
(aq) Ag(s) Cl2(aq) Cl ndash(aq) Fe2+(aq) Fe(s) H
+(aq) H2(g)
6 On donne leacutequation non eacutequilibreacutee de la reacuteaction doxydoreacuteduction suivante Sn+2 + Alrarr Sn + Al+3 a) Equilibrer cette eacutequation bilan b) Preacuteciser quelle est parmi les reacuteactifs lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice c) Nommer les couples reacutedox mis en jeu et les classer selon le pouvoir oxydant croissant du cation meacutetallique
7 Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-eacutequation Identifier lagent oxydant et lagent reacuteducteur dans chaque eacutequation et eacutequilibrer les eacutequations bilan
a) C + H2SO4 rarr CO2 + 2SO2 + 2H2O b) H2S + O2 rarr SO2 + H2O c) Al + Hg Cl2 rarrAlCl3 + Hg d) Zn + HCl rarr ZnCl2 +H2 e) Fe2O3 + CO rarr Fe + CO2 f) HNO3 + H3PO3 rarr NO + H3PO4 + H2O g) H2SO4 + HI rarrH2S + I2 + 4H2O h) MnO2 + HCl rarrMnCl2 + Cl2 + H2O i) KMnO4 + HCl rarrMnCl2 + KCl + Cl2 + H2O
8 On plonge une lame drsquoaluminium dans une solution de sulfate de cuivre CuSO4 Un deacutepot de cuivre solide Cu(s) se forme sur la lame et des ions aluminium apparaissent dans la solution
a) Ecrire lrsquoeacutequation qui modeacutelise la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui a lieu b) Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation
c) Calculer la masse drsquoaluminium qui peut reacuteagir avec 100g solution de sulfate de cuivre de concentration 16 ACu = 64 AS = 32 AO = 16 AAl = 27
9 Les gongs sont des instruments originaires de lrsquoAsie du Sud-Est dont la sonoriteacute est notamment lieacutee au mateacuteriau utiliseacute pour leur fabrication le bronze alliage de cuivre et drsquoeacutetain Pour deacuteterminer la composition du bronze on reacutealise les expeacuteriences preacuteliminaires suivantes
A On introduit un morceau drsquoeacutetain dans une solution drsquoacide chlorhydrique il se forme des ions drsquoeacutetain Sn2+
(aq) et du dihydrogegravene gazeux B On introduit un morceau de cuivre dans une solution drsquoacide chlorhydrique on nrsquoobserve aucune transformation chimique C On introduit un morceau du bronze dans une solution drsquoacide chlorhydrique on observe un deacutegagement gazeux a) Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui modeacutelise la
transformation chimique observeacutee lors de lrsquoexpeacuterience C b) Comparer le caractegravere reacuteducteur de ces deux meacutetaux c) Deacuteduire la composition massique du bronze si la masse du morceau de
bronze est de 173 g et la masse du gaz degageacute lors de lrsquoexpeacuterience C est de 02g ASn = 119 ACu = 64 AH = 1
SUJETS PROPOSES
Sujet ndeg1
Lrsquoaluminothermie designe une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction tregraves exotermique entre lrsquoaluminium et un oxyde meacutetallique Elle conduit agrave lrsquoeacutelaboration du meacutetal et la formation drsquooxyde drsquoaluminium Par exemple le chrome est preacutepareacute par aluminothermie agrave partir de loxyde de chrome (III) et de laluminium
Lrsquoune des utilisations des plus courantes en est le soudage des rails de chemin de fer agrave partir dun meacutelange de poudre doxyde de fer (III) et daluminium Questions
1 Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction drsquoaluminothermie pour souder les
rails de chemin de fer 2 Eacutequilibrer cette eacutequation reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation Preacuteciser lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice 3 Quelle masse drsquoaluminium faut-il faire reacuteagir pour produire 014 kg Fe
Donneacutees A Al = 27 A Fe = 56
Sujet ndeg2
Lrsquoeau laquoultrapureraquo ne se trouve pas dans la nature Les eaux des riviegraveres des lacs et des nappes phreacuteatiques contiennent des mineacuteraux en solution et des gaz dissous Les eaux marines contiennent aussi des sels en pourcentage variable Pour fabriquer une eau ultrapure ndash utiliseacutee dans lrsquoindustrie micro-eacutelectronique et pharmaceutique pour la mise en oeuvre de techniques drsquoanalyses tregraves sensibles pour la culture des tissus pour la feacutecondation in vitro ndash on eacutelimine toutes les substances et tous les micro-organismes qursquoelle contient
La dissociation tregraves partielle de lrsquoeau pure donne lieu agrave un eacutequilibre chimique
2 H2O(L) H3O+ + HO ndash
Questions
1 Pourquoi lrsquoeau parfaitement pure preacutesente-t-elle une tregraves faible conductibiliteacute eacutelectrique
2 Donner la deacutefinition et lrsquoexpression du produit ionique de lrsquoeau 3 Calculer le pH drsquoune solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M et
drsquoune solution drsquohydroxyde de natrium 01M 4 Si un eacutelegraveve a pris 10 ml solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M
et qursquoil ajoute agrave cette solution 10 ml solution drsquohydroxyde de natrium 01M la solution aura-t-elle un caractegravere neutre Expliquer
Sujet ndeg3
La batterie dune voiture est un accumulateur au plomb constitueacute de deux eacutelectrodes en plomb Pb(S) dont lun est recouvert de dioxyde de plomb PbO2(s) Lensemble est immergeacute dans une solution concentreacutee dacide sulfurique (2H+
(aq) + SO4
2ndash (aq) ) Les couples mis en jeu sont Pb2+
(aq)Pb(s) et PbO2(s) Pb2+(aq) Lorsque la
voiture deacutemarre laccumulateur fonctionne comme une pile Lorsque la voiture roule la batterie se recharge et fonctionne comme un eacutelectrolyseur
Questions
1 Eacutecrire les demi-eacutequations eacutelectroniques associeacutees agrave ces deux couples 2 Indiquer la cathode et lanode Quelle est la borne neacutegative Preacuteciser pour
chaque eacutelectrode la nature (oxydation ou reacuteduction) de la reacuteaction observeacutee 3 Justifier que leacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation chimique qui a
lieu lors du deacutemarrage de la voiture peut seacutecrire Pb(s) + PbO2 (s) + 4 H+
(aq) = 2 Pb2+(aq) + 2H2O(l)
4 Expliquer le fonctionnement de cette pile
Sujet ndeg4
Les esters sont tregraves abondants dans la nature fleurs graines fruits essences veacutegeacutetales huiles veacutegeacutetales et animales graisses Ils sont des substances utiles dans lrsquoindustrie agroalimentaire en parfumerie et dans drsquoautres secteurs industriels Les esters sont obtenus par la reacuteaction drsquoesteacuterification Un ester est le produit drsquoun acide carboxylique avec un alcool
Acide carboxylique + alcools ester + eau
R CO
OH+ ROH R C
O
OR+ H2O
Cette reacuteaction est lente et reacuteversible Lrsquoaugmentation de la concentration initiale drsquoalcool et drsquoacide et aussi de la tempeacuterature et la preacutesence drsquoun catalyseur (par exemple H2SO4) permettent drsquoaugmenter la vitesse des deux reacuteactions et drsquoaboutir plus rapidement agrave lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre
Questions
1 Expliquer les termes laquolenteraquo laquoreacuteversibleraquo et laquolrsquoeacutetat drsquoeacutequilibreraquo 2 On considegravere initialement un systegraveme chimique contenant une mole drsquoacide
carboxylique et une mole drsquoalcool Apregraves qursquoon a atteint lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre [ester] = 066 Calculer la valeur de la constante drsquoeacutequilibre Quelle sera la valeur du rendement de cette reacuteaction
3 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation entre lrsquoacide butanoϊque et eacutethanol qui possegravede une odeur drsquoananas Nommer les produits obtenus
4 Expliquer lrsquoimportance des esters
Sujet ndeg5
A lrsquoabri de lrsquoair certains vins se conservent tregraves longtemps mais agrave son contact tous les vins srsquoaltegraverent En effet lrsquooxydation de lrsquoeacutethanol CH3ndashCH2ndashOH par lrsquooxygegravene de lrsquoair conduit agrave lrsquoacide eacutethanoϊque eacutegalement appeleacute acide aceacutetique CH3ndashCOOH principal constituant du vinaigre Parallegravelement agrave cette reacuteaction favoriseacutee par des bacteacuteries du genre Aceacutetobacter une reacuteaction lente entre lrsquoacide aceacutetique formeacute et lrsquoeacutethanol restant conduit agrave un ester lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle qui donne un goucirct piquant Questions
1 Expliquer pourquoi les vins conserveacutes agrave lrsquoabri de lrsquoair ne se transforment pas en vinaigre 2 Ecrire les deux eacutequations chimiques qui deacutecrivent les reacuteactions deacutecrites dans le texte 3 Ecrire lrsquoeacutequation qui deacutecrit lrsquoacide eacutethanoϊque comme un acide Bronsted Identifier les couples acidebase mis en jeu 4 Deacutecrire les proprieacuteteacutes physiques de lrsquoacide aceacutethique
Masses atomiques c = 12 gmol-1 O = 16 gmol-1 H = 1 gmol-1
Sujet ndeg6
Le savon de Marseille est un type de savon particuliegraverement efficace par son pouvoir nettoyant utiliseacute essentiellement pour lrsquohygiegravene du corps La formule de ce savon contenant 72 sels drsquoacides gras (provenant du meacutelange dhuiles et de soude NaOH) a eacuteteacute fixeacutee entre le XIVe et le XVIIe siegravecles Au XIXe siegravecle Marseille avec ses presque 90 savonneries possegravede une industrie florissante qui connaicirct son apogeacutee en 1913 avec pregraves de 180000 tonnes produites Apregraves 1950 larriveacutee des deacutetergents de synthegravese preacutecipite rapidement son deacuteclin
Les savons R-COO-Na+ (ougrave R- est un radical drsquoacide gras) srsquoobtiennent par hydrolyse basique des triglyceacuterides se trouvant dans les graisses avec de la soude NaOH
Un savon contient un groupe hydrophile (ion carboxylate) et un groupe hydrophobe (ou lipophile) la chaicircne carboneacutee Cette structure lui confegravere des proprieacuteteacutes deacutetergentes Questions
1 Expliquer les termes laquohydrophileraquo et laquohydrophoberaquo 2 Indiquer le groupe hydrophile et le groupe hydrophobe du palmitate de sodium
CH3-(CH2)14-COO-Na 3 Expliquer pourquoi les savons sont des produits de nettoyage 4 Quel est le pourcentage de carbone dans le palmitate de sodium 5 Expliquer le deacuteclin du savon de Marseille apregraves 1950
Appareils et verrerie de laboratoire
Flacon Ballon agrave fond plat Beacutecher Pissette Entonnoir
Tube agrave essai Erlenmeyer Fiole jaugeacutee Ampoule agrave deacutecanter Pipette jaugeacutee
Eprouvette gradueacutee Burette gradueacutee Pipette gradueacutee Reacutefrigeacuterant
Cristallisoir Verre agrave pied Flacon compte-gouttes Spatules
Agitateur-baguette Page daccueil Page exercices Page httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpwwwac-nancy-metzfrenseignphysiqueSC_INDEXHTMollegraveges
Imagini
1) combustion du magneacutesium
httpscienceamusantenetwikiindexphptitle=ImageCombustion_magnC3A9sium_1jpg
2) pag 22 httplyc-renaudeau-49ac-nantesfrphysapspipphparticle54
3)
Exemple 1 Analysons la reacuteaction entre magneacutesium et oxygegravene
Mg + 12O2 rarr MgO
Le magneacutesium srsquoest oxydeacute formant un composeacute ionique avec lrsquooxygegravene Donc
lrsquooxygegravene este oxydant En mecircme temps se combinant avec le magneacutesium lrsquooxygegravene srsquoest reacuteduit On
dit alors que le magneacutesium est reacuteducteur
oxydation
Mg + 12 O2 rarr MgO reacuteduction
Mais lrsquooxyde de magneacutesium est une substance ionique formeacutee par cession-
acceptation drsquoeacutelectrons
ndash 2e ndash
Mg Mg+2
+ 2e
ndash
2O 2O ndash2
On peut agrave preacutesent compleacuteter le scheacutema
+ 2 e ndash
reacuteduction
Mg + 12 O2 rarr MgO reacuteducteur oxydant
ndash 2e
ndash oxydation
Par conseacutequent Une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction est une reacuteaction qui implique un transfert
drsquoeacutelectrons entre deux reacuteactifs Un reacuteducteur est une entiteacute chimique susceptible de ceacuteder un ou plusieurs eacutelectrons
Par exemple le magneacutesium est un reacuteducteur Un oxydant est une entiteacute chimique susceptible de gagner un ou plusieurs eacutelectrons
La moleacutecule drsquooxygegravene est lrsquooxydant Le raisonnement preacuteceacutedent peut ecirctre extrapoleacute agrave drsquoautres reacuteactions aussi ougrave lrsquooxygegravene nrsquointervient pas mais qui se reacutealisent avec transfert drsquoeacutelectrons Exemple 2
Couple oxydant reacuteducteur
Lorsque lrsquoon introduit de la poudre de zinc dans une solution de sulfate de cuivre
le cuivre meacutetal se deacutepose agrave la surface des particules de zinc et les ions Zn+2
apparaissent dans la solution Cette transformation peut ecirctre modeacuteliseacutee par lrsquoeacutequation chimique
Zn(s) + CuSO4(aq) rarr ZnSO4(aq) + Cu(s) ou Zn(s) + Cu
+2(aq) rarr Zn
+2(aq)
+ Cu(s)
Pour se transformer en Zn+2 chaque atome de zinc a perdu 2e ndash simultaneacutement
capteacutes par un ion cuivre Cu+2 Le transfert drsquoeacutelectrons peut ecirctre modeacuteliseacute de la maniegravere suivante
+ 2 e ndash
Zn(s) + Cu
+2 rarr Zn
+2 + Cu
ndash 2e
ndash
Deux entiteacutes chimiques qui se transforment lrsquoune en lrsquoautre par transfert
drsquoeacutelectrons forment un couple oxydant reacuteducteur On le note en juxtaposant les abreacuteviations de lrsquooxydant et du reacuteducteur seacutepareacutes
par un Par exemple lorsque le couple du cuivre est noteacute Cu2+Cu Cu2+ est lrsquooxydant et Cu est le reacuteducteur Dans le couple Cu2+
(aq)Cu (s) est associeacutee la demi-eacutequation
Cu2+(aq) + 2e
ndash rarr Cu (s)
Regravegles pour assigner les nombres doxydation 1 Le nombre doxydation dun eacuteleacutement libre = 0 Ex Cu0 Cl2
0 Na0 2 Le nombre doxydation dun ion monoatomique = charge de lion
Ex Ca2+ O ndash2 I- Fe+3ndash 3 Le nombre doxydation de lhydrogegravene = ndash 1 Le nombre doxydation de loxygegravene = ndash 2 Ex H+Clndash H+1
2O-2 Al2
+3O32
Dans les hidrures ioniques le nombre doxydation de lhydrogegravene = + 1 Na+Hndash Ddans les peroxydes le nombre doxydation de loxygegravene = ndash 1 Ex H2
+1O2-1
4 La somme des nombres doxydation dans un ion polyatomique = charge de lion Par exemple pour
5 Les nombres doxydation des eacuteleacutements des groupes 1 et 2 ainsi que de laluminium sont toujours ceux donneacutes par le tableau peacuteriodique Ex Na+ Mg2+ Al+3
6 Le nombre doxydation des eacuteleacutements non couverts par ces regravegles doivent ecirctre calculeacutes en utilisant les nombres doxydation connus dans un composeacute Ex1 Al2
+3O32 2 x (+3) + 3 x (-2) = +6 ndash 6 = 0
Ex2 K2 +Cx O3
-2 Le nombre doxydation pour carbon est calculeacute en ce mode 2 x
(+1) +x + 3 x (-2) = 0 x = +4 Exemples de couples oxydantreacuteducteur
Couple Oxydant Reacuteducteur Demi-eacutequation doxydoreacuteduction
Na+Na ion sodium Sodium Na+ + e- = Na
Cu2+Cu ion cuivre II Cuivre Cu2+ + 2e- = Cu
Mg2+Mg ion magneacutesium II
Magneacutesium Mg2+ + 2e- = Mg
Zn2+Zn ion zinc II Zinc Zn2+ + 2e- = Zn
Al3+Al ion aluminium III Aluminium Al3+ + 3e- = Al
I2I- Diiode ion iodure I2 + 2e- = 2I-
Fe3+Fe2+ ion fer III ion fer II Fe3+ + e- = Fe2+
MnO4Mn2+ ion permanganate
ion manganegravese
MnO4- + 8H+ + 5e- = Mn2++4H2O
Ecrire lrsquoeacutequation drsquoune reacuteaction doxydoreacuteduction
Pour eacutecrire une eacutequation doxydoreacuteduction il faut dans lrsquoordre
1) identifier les reacuteactifs 2) eacutetablir lrsquoeacutecriture formelle des deux couples mis en jeu 3) combiner ces eacutecritures pour eacutegaliser le nombre drsquoeacutelectrons ceacutedeacutes et capteacutes
4) eacutecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction
Pour la reacuteaction
Fe(s) + Cu+2
(aq) rarr Fe+2
(aq) + Cu(s)
1) les reacuteactifs sont Fe(s) et Cu+2
(aq) 2) lrsquoeacutecriture formelle des deux couples est
ndash 2e
ndash
Le reacuteducteur cegravede deux eacutelectrons Fe(s) Fe+2
(aq)
+ 2e ndash
Lrsquooxydant capte deux eacutelectrons Cu+2
(aq) Cu(s)
3) combiner ces eacutecritures Lrsquoion de cuivre ------------------------------accepte les deux eacutelectrons ceacutedeacutes par le zinc
4) eacutecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction Fe(s) + Cu+2
(aq) rarr Fe+2
(aq) + Cu(s)
Exemple 3 Lorsque lrsquoon introduit un fil de cuivre dans une solution de nitrate drsquoargent AgNO3 lrsquoargent meacutetal se deacutepose agrave la surface du fil de cuivre 1) Les reacuteactifs sont Cu et Ag+ 2) Lrsquoeacutecriture formelle des deux couples est
Cu(s) ndash 2e ndash
Cu+2
(aq)
Ag+
(aq) + 1e
ndash Ag0
(s)
3) Des eacutelectrons ne doivent pas apparaicirctre dans lrsquoeacutequation de la reacuteaction parce que tous les eacutelectrons ceacutedeacutes par le reacuteducteur du premier couple sont capteacutes par lrsquooxydant
ndash 2e x 1 Cu(s) Cu
+2(aq)
ndash reacuteducteur demi-reacuteaction
+ 1e ndash
x 2 Ag+
(aq) Ag0
(s) ndash oxydant demi-reacuteaction
4) Cu(s) + 2Ag+
(aq) rarr Cu+2
(aq)
+ 2Ag0(s) reacuteaction globale
Cu + 2 AgNO3 rarr Cu (NO3)2 + 2 Ag
Oxydants et reacuteducteurs
Oxydants
Agent oxydant est un reacuteactif qui gagne des eacutelectrons et qui est reacuteduit Si une substance gagne facilement des eacutelectrons on dit quelle est un agent
oxydant fort Exemples drsquoagents oxydants - Les non-meacutetaux caracteacuteriseacutes par une grande valeur drsquoeacutelectroneacutegativiteacute par
exemple le dioxygegravene (O2) et les di-halogegravenes (F2 Cl2 Br2 I2) Ces non-meacutetaux ont tendance agrave capter des eacutelectrons pour satisfaire agrave la regravegle de lrsquooctet
Cl2 + 2e ndash rarr 2Clndash
- Les substances qui contiennent un eacuteleacutement qui a la tendance de faire diminuer son nombre drsquooxydation par exemple KMnO4 HNO3 K2Cr2O7 Reacuteducteurs
Agent reacuteducteur est un reacuteactif qui donne des eacutelectrons Lagent reacuteducteur contient leacuteleacutement qui est oxydeacute (qui perd des eacutelectrons) Si une substance perd facilement des eacutelectrons on dit quelle est un agent reacuteducteur fort Exemples drsquoagents reacuteducteurs
- les meacutetaux ont tendance agrave ceacuteder des eacutelectrons pour satisfaire agrave la regravegle de lrsquooctet
Mg rarr Mg2+ + 2e ndash
La deacutecroissance du caractegravere reacuteducteur est rendue par la seacuterie de lrsquoactiviteacute chimique des meacutetaux
Li K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au
Le sens de deacutecroissance du caractegravere reacuteducteur des meacutetaux
A lrsquoaide de cette eacutechelle on peut preacutevoir les reacuteactions qui auront naturellement lieu et celles qui au contraire sont impossibles dans un contexte normal
- Les non-meacutetaux peu eacutelectroneacutegatifs comme C H2
- Les substances qui contiennent un eacuteleacutement qui a la tendance de faire augmenter le nombre drsquooxydations (par exemple CO) Exemples Pourquoi le cuivre ne peut pas reacuteagir avec lrsquoacide chlorhydrique mais la
reacuteaction avec lrsquoacide nitrique concentreacute est-elle possible
Cu + HCl
Le cuivre est un reacuteducteur plus faible que le H2 la reacuteaction nrsquoa pas lieu
Cu + HNO3 rarr Cu(NO3)2 + NO + H2O
Cette reacuteaction est possible parce que le cuivre peut ecirctre oxydeacute par lrsquoacide nitrique mais sans remplacer lrsquohydrogegravene
Cu0 + H+1N+5O-2
3 rarr Cu+2(NO3)2-1 + N+2O-2 + H+1
2O-2
Reacuteactifs Cu0 N+5 Produits Cu+2 N+2 Les demi-reacuteactions
x3 Cu0 rarr Cu+2 + 2e ndash Oxydation agent reacuteducteur
x2 N+5 + 3e ndash rarr N+2 Reacuteduction agent oxydant
Par la multiplication par 3 de la premiegravere demi-eacutequation et par 2 de la deuxiegraveme les 6 eacutelectrons produits par lrsquoune sont consommeacutes par lrsquoautre
3 Cu0 rarr 3 Cu+2 + 6e ndash
2N+5 + 6e ndash rarr 2N+2
3Cu0 + z H+1N+5O-2
3 rarr 3Cu+2(NO3)2-1 + 2N+2O-2 + yH+1
2O-2
Pour eacutequilibrer leacutequation bilan des reacuteactions reacutedox faire le bilan de matiegravere en eacutequilibrant lrsquohydrogegravene z = 3x2+2 = 8 et lrsquoeau=gt y = 4
3Cu0 + 8 H+1N+5O-23 rarr 3Cu+2(NO3)
-12 + 2N+2O-2 + 4H+1
2O-2
agent agent reacuteducteur oxydant
Ecrire leacutequation doxydoreacuteduction qui se produit lorsque lon met en
preacutesence les ions permanganate MnO4-(aq) avec les ions ferreux Fe2+
(aq)
Si on verse une solution de permanganate de potassium sur une solution contenant des ions Fe2+ on observe une deacutecoloration due agrave la formation des ions Mn2+ (en milieu acide sulfurique)
FeSO4(aq) + KMnO4(aq) H2 SO4 (aq) rarr Fe2(SO4)3(aq) + Mn SO4 (aq)+K2 SO4 (aq)+H2O(l)
Les couples MnO4-(aq) Mn2+
(aq) et Fe3+(aq) Fe2+
(aq)
MnO4-(aq) ndash ion permanganate violet en solution
Mn2+(aq) ndash ion manganegravese incolore en solution
Fe3+(aq) ndash ion fer III vert pacircle en solution
Fe2+(aq) ndash rouilleacute en solution
Il faut tout dabord eacutecrire les deux demi-eacutequations eacutelectroniques
- 2e- 2Fe2+
(aq) 2Fe3+(aq)
Mn+7O4-(aq) + 5e- Mn2+
(aq)
On eacutequilibre ensuite tous les atomes autres que O et H Pour lrsquoeacuteleacutement oxygegravene eacutetant en milieu aqueux il faut ajouter des H2O
Fe2+(aq) = Fe3+
(aq) + 2e-
Mn+7O4-(aq) + 5e- Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
Pour lrsquoeacuteleacutement hydrogegravene eacutetant en milieu acide il faut ajouter des H+ au deacutepart 2Fe2+
(aq) = 2Fe3+(aq) + 2e-
Mn+7O4
-(aq) + 8 H+ + 5e- Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
Il faut ensuite sarranger pour avoir le mecircme nombre deacutelectrons eacutechangeacutes dans les deux demi-eacutequations eacutelectroniques
5 2Fe2+
(aq) = 2Fe3+(aq) + 2e-
2 MnO4-(aq) + 8 H+ + 5 e- = Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
2 MnO4
-(aq) + 10 Fe2+
(aq) + 16 H+ = 2 Mn2+(aq) + 10 Fe3+
(aq) + 8 H2O(l)
10FeSO4(aq) + 2KMnO4(aq) + 8H2 SO4 (aq) rarr 5Fe2(SO4)3(aq) + 2Mn SO4 (aq) +K2 SO4 (aq)+ 4H2O(l)
Rappels doxydoreacuteduction
Donnez la deacutefinition dun oxydant et rappelez agrave quelle demi-eacutequation eacutelectronique il reacutepond Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de gagner des eacutelectrons selon leacutequation ox + n e- = red Donnez la deacutefinition dun reacuteducteur et rappelez agrave quelle demi-eacutequation eacutelectronique il reacutepond Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de perdre des eacutelectrons selon leacutequation red = ox + n e- Comment appelle-t-on lensemble dun oxydant et dun reacuteducteur lieacutes par une demi-eacutequation eacutelectronique Quelle notation utilisons-nous pour cet ensemble Un oxydant et un reacuteducteur lieacute par une demi-eacutequation eacutelectronique forment un couple doxydoreacuteduction que lon note oxred Donnez la deacutefinition dune eacutequation doxydoreacuteduction Une reacuteaction doxydoreacuteduction met en jeu un transfert deacutelectrons entre loxydant dun couple oxydoreacuteducteur et le reacuteducteur dun autre couple oxydoreacuteducteur
Exercices
1 Mots manquants a) Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de helliphelliphelliphellip un ou
plusieurs helliphelliphellip b) Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de helliphelliphelliphellipun ou
plusieurs helliphelliphellip c) Lors dune reacuteaction doxydoreacuteduction loxydant helliphelliphellip un ou plusieurs
eacutelectrons
2 Choisir le mot adeacutequat entre les deux proposeacutes a) Dans le couple Ag+
(aq)Ag(s) lrsquoion argent esthelliphelliphelliphelliphellip (le reacuteducteurlrsquooxydant)
b) La demi-eacutequation drsquooxydoreacuteduction associeacutee au couple H+(aq) H2(g) srsquoeacutecrit
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2H+(aq) +2e- rarr H2(g) H2(g) rarr 2H+
(aq) +2e- c) Le meacutetal fer ne peut pas reacuteagir avec helliphelliphelliphelliphellip lrsquoion Mg 2+ lrsquoion Cu2+ d) Lrsquoion cuivre (II) peut reacuteagir avec helliphelliphellip le meacutetal argent le meacutetal fer e) Le meacutetal cuivre ne peut pas reacuteagir avec helliphelliphelliplrsquoion H+
(aq) lrsquoion Zn2+
3 Vrai ou faux a) Lors dune reacuteaction doxydoreacuteduction le reacuteducteur donne un ou plusieurs
eacutelectrons e - (V) b) Lrsquooxydant capte des protons (F) c) Au cours drsquoune reacuteaction drsquooxydoreacuteduction le nombre drsquoeacutelectrons ceacutedeacutes
par le reacuteducteur est eacutegal au nombre drsquoeacutelectrons capteacutes par lrsquooxydant (V)
d) Les meacutetaux peuvent ceacuteder des eacutelectrons ils sont des reacuteducteurs (V) e) Tous les couples suivants sont des couples oxydant reacuteducteur
1 Zn Zn2+ 2 H2O HO ndash 3 Cu + + Cu (F) f) Les di-halogegravenes (F2 Cl2 Br2 I2 ) sont des oxydants (V)
4 Reacuteaction drsquooxydoreacuteduction ou non a) 2CuO + C rarr 2Cu + CO2 b) 2NaOH + H2SO4 rarr Na2SO4 + 2H2O c) H2SO4 + 8HIrarr H2S + 4I2 + 4H2O d) HClO4 + KOH rarr KClO4 + H2O
5 Ecrire les demi-eacutequations drsquooxydoreacuteduction des couples suivants Ag+
(aq) Ag(s) Cl2(aq) Cl ndash(aq) Fe2+(aq) Fe(s) H
+(aq) H2(g)
6 On donne leacutequation non eacutequilibreacutee de la reacuteaction doxydoreacuteduction suivante Sn+2 + Alrarr Sn + Al+3 a) Equilibrer cette eacutequation bilan b) Preacuteciser quelle est parmi les reacuteactifs lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice c) Nommer les couples reacutedox mis en jeu et les classer selon le pouvoir oxydant croissant du cation meacutetallique
7 Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-eacutequation Identifier lagent oxydant et lagent reacuteducteur dans chaque eacutequation et eacutequilibrer les eacutequations bilan
a) C + H2SO4 rarr CO2 + 2SO2 + 2H2O b) H2S + O2 rarr SO2 + H2O c) Al + Hg Cl2 rarrAlCl3 + Hg d) Zn + HCl rarr ZnCl2 +H2 e) Fe2O3 + CO rarr Fe + CO2 f) HNO3 + H3PO3 rarr NO + H3PO4 + H2O g) H2SO4 + HI rarrH2S + I2 + 4H2O h) MnO2 + HCl rarrMnCl2 + Cl2 + H2O i) KMnO4 + HCl rarrMnCl2 + KCl + Cl2 + H2O
8 On plonge une lame drsquoaluminium dans une solution de sulfate de cuivre CuSO4 Un deacutepot de cuivre solide Cu(s) se forme sur la lame et des ions aluminium apparaissent dans la solution
a) Ecrire lrsquoeacutequation qui modeacutelise la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui a lieu b) Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation
c) Calculer la masse drsquoaluminium qui peut reacuteagir avec 100g solution de sulfate de cuivre de concentration 16 ACu = 64 AS = 32 AO = 16 AAl = 27
9 Les gongs sont des instruments originaires de lrsquoAsie du Sud-Est dont la sonoriteacute est notamment lieacutee au mateacuteriau utiliseacute pour leur fabrication le bronze alliage de cuivre et drsquoeacutetain Pour deacuteterminer la composition du bronze on reacutealise les expeacuteriences preacuteliminaires suivantes
A On introduit un morceau drsquoeacutetain dans une solution drsquoacide chlorhydrique il se forme des ions drsquoeacutetain Sn2+
(aq) et du dihydrogegravene gazeux B On introduit un morceau de cuivre dans une solution drsquoacide chlorhydrique on nrsquoobserve aucune transformation chimique C On introduit un morceau du bronze dans une solution drsquoacide chlorhydrique on observe un deacutegagement gazeux a) Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui modeacutelise la
transformation chimique observeacutee lors de lrsquoexpeacuterience C b) Comparer le caractegravere reacuteducteur de ces deux meacutetaux c) Deacuteduire la composition massique du bronze si la masse du morceau de
bronze est de 173 g et la masse du gaz degageacute lors de lrsquoexpeacuterience C est de 02g ASn = 119 ACu = 64 AH = 1
SUJETS PROPOSES
Sujet ndeg1
Lrsquoaluminothermie designe une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction tregraves exotermique entre lrsquoaluminium et un oxyde meacutetallique Elle conduit agrave lrsquoeacutelaboration du meacutetal et la formation drsquooxyde drsquoaluminium Par exemple le chrome est preacutepareacute par aluminothermie agrave partir de loxyde de chrome (III) et de laluminium
Lrsquoune des utilisations des plus courantes en est le soudage des rails de chemin de fer agrave partir dun meacutelange de poudre doxyde de fer (III) et daluminium Questions
1 Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction drsquoaluminothermie pour souder les
rails de chemin de fer 2 Eacutequilibrer cette eacutequation reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation Preacuteciser lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice 3 Quelle masse drsquoaluminium faut-il faire reacuteagir pour produire 014 kg Fe
Donneacutees A Al = 27 A Fe = 56
Sujet ndeg2
Lrsquoeau laquoultrapureraquo ne se trouve pas dans la nature Les eaux des riviegraveres des lacs et des nappes phreacuteatiques contiennent des mineacuteraux en solution et des gaz dissous Les eaux marines contiennent aussi des sels en pourcentage variable Pour fabriquer une eau ultrapure ndash utiliseacutee dans lrsquoindustrie micro-eacutelectronique et pharmaceutique pour la mise en oeuvre de techniques drsquoanalyses tregraves sensibles pour la culture des tissus pour la feacutecondation in vitro ndash on eacutelimine toutes les substances et tous les micro-organismes qursquoelle contient
La dissociation tregraves partielle de lrsquoeau pure donne lieu agrave un eacutequilibre chimique
2 H2O(L) H3O+ + HO ndash
Questions
1 Pourquoi lrsquoeau parfaitement pure preacutesente-t-elle une tregraves faible conductibiliteacute eacutelectrique
2 Donner la deacutefinition et lrsquoexpression du produit ionique de lrsquoeau 3 Calculer le pH drsquoune solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M et
drsquoune solution drsquohydroxyde de natrium 01M 4 Si un eacutelegraveve a pris 10 ml solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M
et qursquoil ajoute agrave cette solution 10 ml solution drsquohydroxyde de natrium 01M la solution aura-t-elle un caractegravere neutre Expliquer
Sujet ndeg3
La batterie dune voiture est un accumulateur au plomb constitueacute de deux eacutelectrodes en plomb Pb(S) dont lun est recouvert de dioxyde de plomb PbO2(s) Lensemble est immergeacute dans une solution concentreacutee dacide sulfurique (2H+
(aq) + SO4
2ndash (aq) ) Les couples mis en jeu sont Pb2+
(aq)Pb(s) et PbO2(s) Pb2+(aq) Lorsque la
voiture deacutemarre laccumulateur fonctionne comme une pile Lorsque la voiture roule la batterie se recharge et fonctionne comme un eacutelectrolyseur
Questions
1 Eacutecrire les demi-eacutequations eacutelectroniques associeacutees agrave ces deux couples 2 Indiquer la cathode et lanode Quelle est la borne neacutegative Preacuteciser pour
chaque eacutelectrode la nature (oxydation ou reacuteduction) de la reacuteaction observeacutee 3 Justifier que leacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation chimique qui a
lieu lors du deacutemarrage de la voiture peut seacutecrire Pb(s) + PbO2 (s) + 4 H+
(aq) = 2 Pb2+(aq) + 2H2O(l)
4 Expliquer le fonctionnement de cette pile
Sujet ndeg4
Les esters sont tregraves abondants dans la nature fleurs graines fruits essences veacutegeacutetales huiles veacutegeacutetales et animales graisses Ils sont des substances utiles dans lrsquoindustrie agroalimentaire en parfumerie et dans drsquoautres secteurs industriels Les esters sont obtenus par la reacuteaction drsquoesteacuterification Un ester est le produit drsquoun acide carboxylique avec un alcool
Acide carboxylique + alcools ester + eau
R CO
OH+ ROH R C
O
OR+ H2O
Cette reacuteaction est lente et reacuteversible Lrsquoaugmentation de la concentration initiale drsquoalcool et drsquoacide et aussi de la tempeacuterature et la preacutesence drsquoun catalyseur (par exemple H2SO4) permettent drsquoaugmenter la vitesse des deux reacuteactions et drsquoaboutir plus rapidement agrave lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre
Questions
1 Expliquer les termes laquolenteraquo laquoreacuteversibleraquo et laquolrsquoeacutetat drsquoeacutequilibreraquo 2 On considegravere initialement un systegraveme chimique contenant une mole drsquoacide
carboxylique et une mole drsquoalcool Apregraves qursquoon a atteint lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre [ester] = 066 Calculer la valeur de la constante drsquoeacutequilibre Quelle sera la valeur du rendement de cette reacuteaction
3 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation entre lrsquoacide butanoϊque et eacutethanol qui possegravede une odeur drsquoananas Nommer les produits obtenus
4 Expliquer lrsquoimportance des esters
Sujet ndeg5
A lrsquoabri de lrsquoair certains vins se conservent tregraves longtemps mais agrave son contact tous les vins srsquoaltegraverent En effet lrsquooxydation de lrsquoeacutethanol CH3ndashCH2ndashOH par lrsquooxygegravene de lrsquoair conduit agrave lrsquoacide eacutethanoϊque eacutegalement appeleacute acide aceacutetique CH3ndashCOOH principal constituant du vinaigre Parallegravelement agrave cette reacuteaction favoriseacutee par des bacteacuteries du genre Aceacutetobacter une reacuteaction lente entre lrsquoacide aceacutetique formeacute et lrsquoeacutethanol restant conduit agrave un ester lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle qui donne un goucirct piquant Questions
1 Expliquer pourquoi les vins conserveacutes agrave lrsquoabri de lrsquoair ne se transforment pas en vinaigre 2 Ecrire les deux eacutequations chimiques qui deacutecrivent les reacuteactions deacutecrites dans le texte 3 Ecrire lrsquoeacutequation qui deacutecrit lrsquoacide eacutethanoϊque comme un acide Bronsted Identifier les couples acidebase mis en jeu 4 Deacutecrire les proprieacuteteacutes physiques de lrsquoacide aceacutethique
Masses atomiques c = 12 gmol-1 O = 16 gmol-1 H = 1 gmol-1
Sujet ndeg6
Le savon de Marseille est un type de savon particuliegraverement efficace par son pouvoir nettoyant utiliseacute essentiellement pour lrsquohygiegravene du corps La formule de ce savon contenant 72 sels drsquoacides gras (provenant du meacutelange dhuiles et de soude NaOH) a eacuteteacute fixeacutee entre le XIVe et le XVIIe siegravecles Au XIXe siegravecle Marseille avec ses presque 90 savonneries possegravede une industrie florissante qui connaicirct son apogeacutee en 1913 avec pregraves de 180000 tonnes produites Apregraves 1950 larriveacutee des deacutetergents de synthegravese preacutecipite rapidement son deacuteclin
Les savons R-COO-Na+ (ougrave R- est un radical drsquoacide gras) srsquoobtiennent par hydrolyse basique des triglyceacuterides se trouvant dans les graisses avec de la soude NaOH
Un savon contient un groupe hydrophile (ion carboxylate) et un groupe hydrophobe (ou lipophile) la chaicircne carboneacutee Cette structure lui confegravere des proprieacuteteacutes deacutetergentes Questions
1 Expliquer les termes laquohydrophileraquo et laquohydrophoberaquo 2 Indiquer le groupe hydrophile et le groupe hydrophobe du palmitate de sodium
CH3-(CH2)14-COO-Na 3 Expliquer pourquoi les savons sont des produits de nettoyage 4 Quel est le pourcentage de carbone dans le palmitate de sodium 5 Expliquer le deacuteclin du savon de Marseille apregraves 1950
Appareils et verrerie de laboratoire
Flacon Ballon agrave fond plat Beacutecher Pissette Entonnoir
Tube agrave essai Erlenmeyer Fiole jaugeacutee Ampoule agrave deacutecanter Pipette jaugeacutee
Eprouvette gradueacutee Burette gradueacutee Pipette gradueacutee Reacutefrigeacuterant
Cristallisoir Verre agrave pied Flacon compte-gouttes Spatules
Agitateur-baguette Page daccueil Page exercices Page httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpwwwac-nancy-metzfrenseignphysiqueSC_INDEXHTMollegraveges
Imagini
1) combustion du magneacutesium
httpscienceamusantenetwikiindexphptitle=ImageCombustion_magnC3A9sium_1jpg
2) pag 22 httplyc-renaudeau-49ac-nantesfrphysapspipphparticle54
3)
Par conseacutequent Une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction est une reacuteaction qui implique un transfert
drsquoeacutelectrons entre deux reacuteactifs Un reacuteducteur est une entiteacute chimique susceptible de ceacuteder un ou plusieurs eacutelectrons
Par exemple le magneacutesium est un reacuteducteur Un oxydant est une entiteacute chimique susceptible de gagner un ou plusieurs eacutelectrons
La moleacutecule drsquooxygegravene est lrsquooxydant Le raisonnement preacuteceacutedent peut ecirctre extrapoleacute agrave drsquoautres reacuteactions aussi ougrave lrsquooxygegravene nrsquointervient pas mais qui se reacutealisent avec transfert drsquoeacutelectrons Exemple 2
Couple oxydant reacuteducteur
Lorsque lrsquoon introduit de la poudre de zinc dans une solution de sulfate de cuivre
le cuivre meacutetal se deacutepose agrave la surface des particules de zinc et les ions Zn+2
apparaissent dans la solution Cette transformation peut ecirctre modeacuteliseacutee par lrsquoeacutequation chimique
Zn(s) + CuSO4(aq) rarr ZnSO4(aq) + Cu(s) ou Zn(s) + Cu
+2(aq) rarr Zn
+2(aq)
+ Cu(s)
Pour se transformer en Zn+2 chaque atome de zinc a perdu 2e ndash simultaneacutement
capteacutes par un ion cuivre Cu+2 Le transfert drsquoeacutelectrons peut ecirctre modeacuteliseacute de la maniegravere suivante
+ 2 e ndash
Zn(s) + Cu
+2 rarr Zn
+2 + Cu
ndash 2e
ndash
Deux entiteacutes chimiques qui se transforment lrsquoune en lrsquoautre par transfert
drsquoeacutelectrons forment un couple oxydant reacuteducteur On le note en juxtaposant les abreacuteviations de lrsquooxydant et du reacuteducteur seacutepareacutes
par un Par exemple lorsque le couple du cuivre est noteacute Cu2+Cu Cu2+ est lrsquooxydant et Cu est le reacuteducteur Dans le couple Cu2+
(aq)Cu (s) est associeacutee la demi-eacutequation
Cu2+(aq) + 2e
ndash rarr Cu (s)
Regravegles pour assigner les nombres doxydation 1 Le nombre doxydation dun eacuteleacutement libre = 0 Ex Cu0 Cl2
0 Na0 2 Le nombre doxydation dun ion monoatomique = charge de lion
Ex Ca2+ O ndash2 I- Fe+3ndash 3 Le nombre doxydation de lhydrogegravene = ndash 1 Le nombre doxydation de loxygegravene = ndash 2 Ex H+Clndash H+1
2O-2 Al2
+3O32
Dans les hidrures ioniques le nombre doxydation de lhydrogegravene = + 1 Na+Hndash Ddans les peroxydes le nombre doxydation de loxygegravene = ndash 1 Ex H2
+1O2-1
4 La somme des nombres doxydation dans un ion polyatomique = charge de lion Par exemple pour
5 Les nombres doxydation des eacuteleacutements des groupes 1 et 2 ainsi que de laluminium sont toujours ceux donneacutes par le tableau peacuteriodique Ex Na+ Mg2+ Al+3
6 Le nombre doxydation des eacuteleacutements non couverts par ces regravegles doivent ecirctre calculeacutes en utilisant les nombres doxydation connus dans un composeacute Ex1 Al2
+3O32 2 x (+3) + 3 x (-2) = +6 ndash 6 = 0
Ex2 K2 +Cx O3
-2 Le nombre doxydation pour carbon est calculeacute en ce mode 2 x
(+1) +x + 3 x (-2) = 0 x = +4 Exemples de couples oxydantreacuteducteur
Couple Oxydant Reacuteducteur Demi-eacutequation doxydoreacuteduction
Na+Na ion sodium Sodium Na+ + e- = Na
Cu2+Cu ion cuivre II Cuivre Cu2+ + 2e- = Cu
Mg2+Mg ion magneacutesium II
Magneacutesium Mg2+ + 2e- = Mg
Zn2+Zn ion zinc II Zinc Zn2+ + 2e- = Zn
Al3+Al ion aluminium III Aluminium Al3+ + 3e- = Al
I2I- Diiode ion iodure I2 + 2e- = 2I-
Fe3+Fe2+ ion fer III ion fer II Fe3+ + e- = Fe2+
MnO4Mn2+ ion permanganate
ion manganegravese
MnO4- + 8H+ + 5e- = Mn2++4H2O
Ecrire lrsquoeacutequation drsquoune reacuteaction doxydoreacuteduction
Pour eacutecrire une eacutequation doxydoreacuteduction il faut dans lrsquoordre
1) identifier les reacuteactifs 2) eacutetablir lrsquoeacutecriture formelle des deux couples mis en jeu 3) combiner ces eacutecritures pour eacutegaliser le nombre drsquoeacutelectrons ceacutedeacutes et capteacutes
4) eacutecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction
Pour la reacuteaction
Fe(s) + Cu+2
(aq) rarr Fe+2
(aq) + Cu(s)
1) les reacuteactifs sont Fe(s) et Cu+2
(aq) 2) lrsquoeacutecriture formelle des deux couples est
ndash 2e
ndash
Le reacuteducteur cegravede deux eacutelectrons Fe(s) Fe+2
(aq)
+ 2e ndash
Lrsquooxydant capte deux eacutelectrons Cu+2
(aq) Cu(s)
3) combiner ces eacutecritures Lrsquoion de cuivre ------------------------------accepte les deux eacutelectrons ceacutedeacutes par le zinc
4) eacutecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction Fe(s) + Cu+2
(aq) rarr Fe+2
(aq) + Cu(s)
Exemple 3 Lorsque lrsquoon introduit un fil de cuivre dans une solution de nitrate drsquoargent AgNO3 lrsquoargent meacutetal se deacutepose agrave la surface du fil de cuivre 1) Les reacuteactifs sont Cu et Ag+ 2) Lrsquoeacutecriture formelle des deux couples est
Cu(s) ndash 2e ndash
Cu+2
(aq)
Ag+
(aq) + 1e
ndash Ag0
(s)
3) Des eacutelectrons ne doivent pas apparaicirctre dans lrsquoeacutequation de la reacuteaction parce que tous les eacutelectrons ceacutedeacutes par le reacuteducteur du premier couple sont capteacutes par lrsquooxydant
ndash 2e x 1 Cu(s) Cu
+2(aq)
ndash reacuteducteur demi-reacuteaction
+ 1e ndash
x 2 Ag+
(aq) Ag0
(s) ndash oxydant demi-reacuteaction
4) Cu(s) + 2Ag+
(aq) rarr Cu+2
(aq)
+ 2Ag0(s) reacuteaction globale
Cu + 2 AgNO3 rarr Cu (NO3)2 + 2 Ag
Oxydants et reacuteducteurs
Oxydants
Agent oxydant est un reacuteactif qui gagne des eacutelectrons et qui est reacuteduit Si une substance gagne facilement des eacutelectrons on dit quelle est un agent
oxydant fort Exemples drsquoagents oxydants - Les non-meacutetaux caracteacuteriseacutes par une grande valeur drsquoeacutelectroneacutegativiteacute par
exemple le dioxygegravene (O2) et les di-halogegravenes (F2 Cl2 Br2 I2) Ces non-meacutetaux ont tendance agrave capter des eacutelectrons pour satisfaire agrave la regravegle de lrsquooctet
Cl2 + 2e ndash rarr 2Clndash
- Les substances qui contiennent un eacuteleacutement qui a la tendance de faire diminuer son nombre drsquooxydation par exemple KMnO4 HNO3 K2Cr2O7 Reacuteducteurs
Agent reacuteducteur est un reacuteactif qui donne des eacutelectrons Lagent reacuteducteur contient leacuteleacutement qui est oxydeacute (qui perd des eacutelectrons) Si une substance perd facilement des eacutelectrons on dit quelle est un agent reacuteducteur fort Exemples drsquoagents reacuteducteurs
- les meacutetaux ont tendance agrave ceacuteder des eacutelectrons pour satisfaire agrave la regravegle de lrsquooctet
Mg rarr Mg2+ + 2e ndash
La deacutecroissance du caractegravere reacuteducteur est rendue par la seacuterie de lrsquoactiviteacute chimique des meacutetaux
Li K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au
Le sens de deacutecroissance du caractegravere reacuteducteur des meacutetaux
A lrsquoaide de cette eacutechelle on peut preacutevoir les reacuteactions qui auront naturellement lieu et celles qui au contraire sont impossibles dans un contexte normal
- Les non-meacutetaux peu eacutelectroneacutegatifs comme C H2
- Les substances qui contiennent un eacuteleacutement qui a la tendance de faire augmenter le nombre drsquooxydations (par exemple CO) Exemples Pourquoi le cuivre ne peut pas reacuteagir avec lrsquoacide chlorhydrique mais la
reacuteaction avec lrsquoacide nitrique concentreacute est-elle possible
Cu + HCl
Le cuivre est un reacuteducteur plus faible que le H2 la reacuteaction nrsquoa pas lieu
Cu + HNO3 rarr Cu(NO3)2 + NO + H2O
Cette reacuteaction est possible parce que le cuivre peut ecirctre oxydeacute par lrsquoacide nitrique mais sans remplacer lrsquohydrogegravene
Cu0 + H+1N+5O-2
3 rarr Cu+2(NO3)2-1 + N+2O-2 + H+1
2O-2
Reacuteactifs Cu0 N+5 Produits Cu+2 N+2 Les demi-reacuteactions
x3 Cu0 rarr Cu+2 + 2e ndash Oxydation agent reacuteducteur
x2 N+5 + 3e ndash rarr N+2 Reacuteduction agent oxydant
Par la multiplication par 3 de la premiegravere demi-eacutequation et par 2 de la deuxiegraveme les 6 eacutelectrons produits par lrsquoune sont consommeacutes par lrsquoautre
3 Cu0 rarr 3 Cu+2 + 6e ndash
2N+5 + 6e ndash rarr 2N+2
3Cu0 + z H+1N+5O-2
3 rarr 3Cu+2(NO3)2-1 + 2N+2O-2 + yH+1
2O-2
Pour eacutequilibrer leacutequation bilan des reacuteactions reacutedox faire le bilan de matiegravere en eacutequilibrant lrsquohydrogegravene z = 3x2+2 = 8 et lrsquoeau=gt y = 4
3Cu0 + 8 H+1N+5O-23 rarr 3Cu+2(NO3)
-12 + 2N+2O-2 + 4H+1
2O-2
agent agent reacuteducteur oxydant
Ecrire leacutequation doxydoreacuteduction qui se produit lorsque lon met en
preacutesence les ions permanganate MnO4-(aq) avec les ions ferreux Fe2+
(aq)
Si on verse une solution de permanganate de potassium sur une solution contenant des ions Fe2+ on observe une deacutecoloration due agrave la formation des ions Mn2+ (en milieu acide sulfurique)
FeSO4(aq) + KMnO4(aq) H2 SO4 (aq) rarr Fe2(SO4)3(aq) + Mn SO4 (aq)+K2 SO4 (aq)+H2O(l)
Les couples MnO4-(aq) Mn2+
(aq) et Fe3+(aq) Fe2+
(aq)
MnO4-(aq) ndash ion permanganate violet en solution
Mn2+(aq) ndash ion manganegravese incolore en solution
Fe3+(aq) ndash ion fer III vert pacircle en solution
Fe2+(aq) ndash rouilleacute en solution
Il faut tout dabord eacutecrire les deux demi-eacutequations eacutelectroniques
- 2e- 2Fe2+
(aq) 2Fe3+(aq)
Mn+7O4-(aq) + 5e- Mn2+
(aq)
On eacutequilibre ensuite tous les atomes autres que O et H Pour lrsquoeacuteleacutement oxygegravene eacutetant en milieu aqueux il faut ajouter des H2O
Fe2+(aq) = Fe3+
(aq) + 2e-
Mn+7O4-(aq) + 5e- Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
Pour lrsquoeacuteleacutement hydrogegravene eacutetant en milieu acide il faut ajouter des H+ au deacutepart 2Fe2+
(aq) = 2Fe3+(aq) + 2e-
Mn+7O4
-(aq) + 8 H+ + 5e- Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
Il faut ensuite sarranger pour avoir le mecircme nombre deacutelectrons eacutechangeacutes dans les deux demi-eacutequations eacutelectroniques
5 2Fe2+
(aq) = 2Fe3+(aq) + 2e-
2 MnO4-(aq) + 8 H+ + 5 e- = Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
2 MnO4
-(aq) + 10 Fe2+
(aq) + 16 H+ = 2 Mn2+(aq) + 10 Fe3+
(aq) + 8 H2O(l)
10FeSO4(aq) + 2KMnO4(aq) + 8H2 SO4 (aq) rarr 5Fe2(SO4)3(aq) + 2Mn SO4 (aq) +K2 SO4 (aq)+ 4H2O(l)
Rappels doxydoreacuteduction
Donnez la deacutefinition dun oxydant et rappelez agrave quelle demi-eacutequation eacutelectronique il reacutepond Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de gagner des eacutelectrons selon leacutequation ox + n e- = red Donnez la deacutefinition dun reacuteducteur et rappelez agrave quelle demi-eacutequation eacutelectronique il reacutepond Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de perdre des eacutelectrons selon leacutequation red = ox + n e- Comment appelle-t-on lensemble dun oxydant et dun reacuteducteur lieacutes par une demi-eacutequation eacutelectronique Quelle notation utilisons-nous pour cet ensemble Un oxydant et un reacuteducteur lieacute par une demi-eacutequation eacutelectronique forment un couple doxydoreacuteduction que lon note oxred Donnez la deacutefinition dune eacutequation doxydoreacuteduction Une reacuteaction doxydoreacuteduction met en jeu un transfert deacutelectrons entre loxydant dun couple oxydoreacuteducteur et le reacuteducteur dun autre couple oxydoreacuteducteur
Exercices
1 Mots manquants a) Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de helliphelliphelliphellip un ou
plusieurs helliphelliphellip b) Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de helliphelliphelliphellipun ou
plusieurs helliphelliphellip c) Lors dune reacuteaction doxydoreacuteduction loxydant helliphelliphellip un ou plusieurs
eacutelectrons
2 Choisir le mot adeacutequat entre les deux proposeacutes a) Dans le couple Ag+
(aq)Ag(s) lrsquoion argent esthelliphelliphelliphelliphellip (le reacuteducteurlrsquooxydant)
b) La demi-eacutequation drsquooxydoreacuteduction associeacutee au couple H+(aq) H2(g) srsquoeacutecrit
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2H+(aq) +2e- rarr H2(g) H2(g) rarr 2H+
(aq) +2e- c) Le meacutetal fer ne peut pas reacuteagir avec helliphelliphelliphelliphellip lrsquoion Mg 2+ lrsquoion Cu2+ d) Lrsquoion cuivre (II) peut reacuteagir avec helliphelliphellip le meacutetal argent le meacutetal fer e) Le meacutetal cuivre ne peut pas reacuteagir avec helliphelliphelliplrsquoion H+
(aq) lrsquoion Zn2+
3 Vrai ou faux a) Lors dune reacuteaction doxydoreacuteduction le reacuteducteur donne un ou plusieurs
eacutelectrons e - (V) b) Lrsquooxydant capte des protons (F) c) Au cours drsquoune reacuteaction drsquooxydoreacuteduction le nombre drsquoeacutelectrons ceacutedeacutes
par le reacuteducteur est eacutegal au nombre drsquoeacutelectrons capteacutes par lrsquooxydant (V)
d) Les meacutetaux peuvent ceacuteder des eacutelectrons ils sont des reacuteducteurs (V) e) Tous les couples suivants sont des couples oxydant reacuteducteur
1 Zn Zn2+ 2 H2O HO ndash 3 Cu + + Cu (F) f) Les di-halogegravenes (F2 Cl2 Br2 I2 ) sont des oxydants (V)
4 Reacuteaction drsquooxydoreacuteduction ou non a) 2CuO + C rarr 2Cu + CO2 b) 2NaOH + H2SO4 rarr Na2SO4 + 2H2O c) H2SO4 + 8HIrarr H2S + 4I2 + 4H2O d) HClO4 + KOH rarr KClO4 + H2O
5 Ecrire les demi-eacutequations drsquooxydoreacuteduction des couples suivants Ag+
(aq) Ag(s) Cl2(aq) Cl ndash(aq) Fe2+(aq) Fe(s) H
+(aq) H2(g)
6 On donne leacutequation non eacutequilibreacutee de la reacuteaction doxydoreacuteduction suivante Sn+2 + Alrarr Sn + Al+3 a) Equilibrer cette eacutequation bilan b) Preacuteciser quelle est parmi les reacuteactifs lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice c) Nommer les couples reacutedox mis en jeu et les classer selon le pouvoir oxydant croissant du cation meacutetallique
7 Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-eacutequation Identifier lagent oxydant et lagent reacuteducteur dans chaque eacutequation et eacutequilibrer les eacutequations bilan
a) C + H2SO4 rarr CO2 + 2SO2 + 2H2O b) H2S + O2 rarr SO2 + H2O c) Al + Hg Cl2 rarrAlCl3 + Hg d) Zn + HCl rarr ZnCl2 +H2 e) Fe2O3 + CO rarr Fe + CO2 f) HNO3 + H3PO3 rarr NO + H3PO4 + H2O g) H2SO4 + HI rarrH2S + I2 + 4H2O h) MnO2 + HCl rarrMnCl2 + Cl2 + H2O i) KMnO4 + HCl rarrMnCl2 + KCl + Cl2 + H2O
8 On plonge une lame drsquoaluminium dans une solution de sulfate de cuivre CuSO4 Un deacutepot de cuivre solide Cu(s) se forme sur la lame et des ions aluminium apparaissent dans la solution
a) Ecrire lrsquoeacutequation qui modeacutelise la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui a lieu b) Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation
c) Calculer la masse drsquoaluminium qui peut reacuteagir avec 100g solution de sulfate de cuivre de concentration 16 ACu = 64 AS = 32 AO = 16 AAl = 27
9 Les gongs sont des instruments originaires de lrsquoAsie du Sud-Est dont la sonoriteacute est notamment lieacutee au mateacuteriau utiliseacute pour leur fabrication le bronze alliage de cuivre et drsquoeacutetain Pour deacuteterminer la composition du bronze on reacutealise les expeacuteriences preacuteliminaires suivantes
A On introduit un morceau drsquoeacutetain dans une solution drsquoacide chlorhydrique il se forme des ions drsquoeacutetain Sn2+
(aq) et du dihydrogegravene gazeux B On introduit un morceau de cuivre dans une solution drsquoacide chlorhydrique on nrsquoobserve aucune transformation chimique C On introduit un morceau du bronze dans une solution drsquoacide chlorhydrique on observe un deacutegagement gazeux a) Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui modeacutelise la
transformation chimique observeacutee lors de lrsquoexpeacuterience C b) Comparer le caractegravere reacuteducteur de ces deux meacutetaux c) Deacuteduire la composition massique du bronze si la masse du morceau de
bronze est de 173 g et la masse du gaz degageacute lors de lrsquoexpeacuterience C est de 02g ASn = 119 ACu = 64 AH = 1
SUJETS PROPOSES
Sujet ndeg1
Lrsquoaluminothermie designe une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction tregraves exotermique entre lrsquoaluminium et un oxyde meacutetallique Elle conduit agrave lrsquoeacutelaboration du meacutetal et la formation drsquooxyde drsquoaluminium Par exemple le chrome est preacutepareacute par aluminothermie agrave partir de loxyde de chrome (III) et de laluminium
Lrsquoune des utilisations des plus courantes en est le soudage des rails de chemin de fer agrave partir dun meacutelange de poudre doxyde de fer (III) et daluminium Questions
1 Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction drsquoaluminothermie pour souder les
rails de chemin de fer 2 Eacutequilibrer cette eacutequation reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation Preacuteciser lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice 3 Quelle masse drsquoaluminium faut-il faire reacuteagir pour produire 014 kg Fe
Donneacutees A Al = 27 A Fe = 56
Sujet ndeg2
Lrsquoeau laquoultrapureraquo ne se trouve pas dans la nature Les eaux des riviegraveres des lacs et des nappes phreacuteatiques contiennent des mineacuteraux en solution et des gaz dissous Les eaux marines contiennent aussi des sels en pourcentage variable Pour fabriquer une eau ultrapure ndash utiliseacutee dans lrsquoindustrie micro-eacutelectronique et pharmaceutique pour la mise en oeuvre de techniques drsquoanalyses tregraves sensibles pour la culture des tissus pour la feacutecondation in vitro ndash on eacutelimine toutes les substances et tous les micro-organismes qursquoelle contient
La dissociation tregraves partielle de lrsquoeau pure donne lieu agrave un eacutequilibre chimique
2 H2O(L) H3O+ + HO ndash
Questions
1 Pourquoi lrsquoeau parfaitement pure preacutesente-t-elle une tregraves faible conductibiliteacute eacutelectrique
2 Donner la deacutefinition et lrsquoexpression du produit ionique de lrsquoeau 3 Calculer le pH drsquoune solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M et
drsquoune solution drsquohydroxyde de natrium 01M 4 Si un eacutelegraveve a pris 10 ml solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M
et qursquoil ajoute agrave cette solution 10 ml solution drsquohydroxyde de natrium 01M la solution aura-t-elle un caractegravere neutre Expliquer
Sujet ndeg3
La batterie dune voiture est un accumulateur au plomb constitueacute de deux eacutelectrodes en plomb Pb(S) dont lun est recouvert de dioxyde de plomb PbO2(s) Lensemble est immergeacute dans une solution concentreacutee dacide sulfurique (2H+
(aq) + SO4
2ndash (aq) ) Les couples mis en jeu sont Pb2+
(aq)Pb(s) et PbO2(s) Pb2+(aq) Lorsque la
voiture deacutemarre laccumulateur fonctionne comme une pile Lorsque la voiture roule la batterie se recharge et fonctionne comme un eacutelectrolyseur
Questions
1 Eacutecrire les demi-eacutequations eacutelectroniques associeacutees agrave ces deux couples 2 Indiquer la cathode et lanode Quelle est la borne neacutegative Preacuteciser pour
chaque eacutelectrode la nature (oxydation ou reacuteduction) de la reacuteaction observeacutee 3 Justifier que leacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation chimique qui a
lieu lors du deacutemarrage de la voiture peut seacutecrire Pb(s) + PbO2 (s) + 4 H+
(aq) = 2 Pb2+(aq) + 2H2O(l)
4 Expliquer le fonctionnement de cette pile
Sujet ndeg4
Les esters sont tregraves abondants dans la nature fleurs graines fruits essences veacutegeacutetales huiles veacutegeacutetales et animales graisses Ils sont des substances utiles dans lrsquoindustrie agroalimentaire en parfumerie et dans drsquoautres secteurs industriels Les esters sont obtenus par la reacuteaction drsquoesteacuterification Un ester est le produit drsquoun acide carboxylique avec un alcool
Acide carboxylique + alcools ester + eau
R CO
OH+ ROH R C
O
OR+ H2O
Cette reacuteaction est lente et reacuteversible Lrsquoaugmentation de la concentration initiale drsquoalcool et drsquoacide et aussi de la tempeacuterature et la preacutesence drsquoun catalyseur (par exemple H2SO4) permettent drsquoaugmenter la vitesse des deux reacuteactions et drsquoaboutir plus rapidement agrave lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre
Questions
1 Expliquer les termes laquolenteraquo laquoreacuteversibleraquo et laquolrsquoeacutetat drsquoeacutequilibreraquo 2 On considegravere initialement un systegraveme chimique contenant une mole drsquoacide
carboxylique et une mole drsquoalcool Apregraves qursquoon a atteint lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre [ester] = 066 Calculer la valeur de la constante drsquoeacutequilibre Quelle sera la valeur du rendement de cette reacuteaction
3 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation entre lrsquoacide butanoϊque et eacutethanol qui possegravede une odeur drsquoananas Nommer les produits obtenus
4 Expliquer lrsquoimportance des esters
Sujet ndeg5
A lrsquoabri de lrsquoair certains vins se conservent tregraves longtemps mais agrave son contact tous les vins srsquoaltegraverent En effet lrsquooxydation de lrsquoeacutethanol CH3ndashCH2ndashOH par lrsquooxygegravene de lrsquoair conduit agrave lrsquoacide eacutethanoϊque eacutegalement appeleacute acide aceacutetique CH3ndashCOOH principal constituant du vinaigre Parallegravelement agrave cette reacuteaction favoriseacutee par des bacteacuteries du genre Aceacutetobacter une reacuteaction lente entre lrsquoacide aceacutetique formeacute et lrsquoeacutethanol restant conduit agrave un ester lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle qui donne un goucirct piquant Questions
1 Expliquer pourquoi les vins conserveacutes agrave lrsquoabri de lrsquoair ne se transforment pas en vinaigre 2 Ecrire les deux eacutequations chimiques qui deacutecrivent les reacuteactions deacutecrites dans le texte 3 Ecrire lrsquoeacutequation qui deacutecrit lrsquoacide eacutethanoϊque comme un acide Bronsted Identifier les couples acidebase mis en jeu 4 Deacutecrire les proprieacuteteacutes physiques de lrsquoacide aceacutethique
Masses atomiques c = 12 gmol-1 O = 16 gmol-1 H = 1 gmol-1
Sujet ndeg6
Le savon de Marseille est un type de savon particuliegraverement efficace par son pouvoir nettoyant utiliseacute essentiellement pour lrsquohygiegravene du corps La formule de ce savon contenant 72 sels drsquoacides gras (provenant du meacutelange dhuiles et de soude NaOH) a eacuteteacute fixeacutee entre le XIVe et le XVIIe siegravecles Au XIXe siegravecle Marseille avec ses presque 90 savonneries possegravede une industrie florissante qui connaicirct son apogeacutee en 1913 avec pregraves de 180000 tonnes produites Apregraves 1950 larriveacutee des deacutetergents de synthegravese preacutecipite rapidement son deacuteclin
Les savons R-COO-Na+ (ougrave R- est un radical drsquoacide gras) srsquoobtiennent par hydrolyse basique des triglyceacuterides se trouvant dans les graisses avec de la soude NaOH
Un savon contient un groupe hydrophile (ion carboxylate) et un groupe hydrophobe (ou lipophile) la chaicircne carboneacutee Cette structure lui confegravere des proprieacuteteacutes deacutetergentes Questions
1 Expliquer les termes laquohydrophileraquo et laquohydrophoberaquo 2 Indiquer le groupe hydrophile et le groupe hydrophobe du palmitate de sodium
CH3-(CH2)14-COO-Na 3 Expliquer pourquoi les savons sont des produits de nettoyage 4 Quel est le pourcentage de carbone dans le palmitate de sodium 5 Expliquer le deacuteclin du savon de Marseille apregraves 1950
Appareils et verrerie de laboratoire
Flacon Ballon agrave fond plat Beacutecher Pissette Entonnoir
Tube agrave essai Erlenmeyer Fiole jaugeacutee Ampoule agrave deacutecanter Pipette jaugeacutee
Eprouvette gradueacutee Burette gradueacutee Pipette gradueacutee Reacutefrigeacuterant
Cristallisoir Verre agrave pied Flacon compte-gouttes Spatules
Agitateur-baguette Page daccueil Page exercices Page httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpwwwac-nancy-metzfrenseignphysiqueSC_INDEXHTMollegraveges
Imagini
1) combustion du magneacutesium
httpscienceamusantenetwikiindexphptitle=ImageCombustion_magnC3A9sium_1jpg
2) pag 22 httplyc-renaudeau-49ac-nantesfrphysapspipphparticle54
3)
Regravegles pour assigner les nombres doxydation 1 Le nombre doxydation dun eacuteleacutement libre = 0 Ex Cu0 Cl2
0 Na0 2 Le nombre doxydation dun ion monoatomique = charge de lion
Ex Ca2+ O ndash2 I- Fe+3ndash 3 Le nombre doxydation de lhydrogegravene = ndash 1 Le nombre doxydation de loxygegravene = ndash 2 Ex H+Clndash H+1
2O-2 Al2
+3O32
Dans les hidrures ioniques le nombre doxydation de lhydrogegravene = + 1 Na+Hndash Ddans les peroxydes le nombre doxydation de loxygegravene = ndash 1 Ex H2
+1O2-1
4 La somme des nombres doxydation dans un ion polyatomique = charge de lion Par exemple pour
5 Les nombres doxydation des eacuteleacutements des groupes 1 et 2 ainsi que de laluminium sont toujours ceux donneacutes par le tableau peacuteriodique Ex Na+ Mg2+ Al+3
6 Le nombre doxydation des eacuteleacutements non couverts par ces regravegles doivent ecirctre calculeacutes en utilisant les nombres doxydation connus dans un composeacute Ex1 Al2
+3O32 2 x (+3) + 3 x (-2) = +6 ndash 6 = 0
Ex2 K2 +Cx O3
-2 Le nombre doxydation pour carbon est calculeacute en ce mode 2 x
(+1) +x + 3 x (-2) = 0 x = +4 Exemples de couples oxydantreacuteducteur
Couple Oxydant Reacuteducteur Demi-eacutequation doxydoreacuteduction
Na+Na ion sodium Sodium Na+ + e- = Na
Cu2+Cu ion cuivre II Cuivre Cu2+ + 2e- = Cu
Mg2+Mg ion magneacutesium II
Magneacutesium Mg2+ + 2e- = Mg
Zn2+Zn ion zinc II Zinc Zn2+ + 2e- = Zn
Al3+Al ion aluminium III Aluminium Al3+ + 3e- = Al
I2I- Diiode ion iodure I2 + 2e- = 2I-
Fe3+Fe2+ ion fer III ion fer II Fe3+ + e- = Fe2+
MnO4Mn2+ ion permanganate
ion manganegravese
MnO4- + 8H+ + 5e- = Mn2++4H2O
Ecrire lrsquoeacutequation drsquoune reacuteaction doxydoreacuteduction
Pour eacutecrire une eacutequation doxydoreacuteduction il faut dans lrsquoordre
1) identifier les reacuteactifs 2) eacutetablir lrsquoeacutecriture formelle des deux couples mis en jeu 3) combiner ces eacutecritures pour eacutegaliser le nombre drsquoeacutelectrons ceacutedeacutes et capteacutes
4) eacutecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction
Pour la reacuteaction
Fe(s) + Cu+2
(aq) rarr Fe+2
(aq) + Cu(s)
1) les reacuteactifs sont Fe(s) et Cu+2
(aq) 2) lrsquoeacutecriture formelle des deux couples est
ndash 2e
ndash
Le reacuteducteur cegravede deux eacutelectrons Fe(s) Fe+2
(aq)
+ 2e ndash
Lrsquooxydant capte deux eacutelectrons Cu+2
(aq) Cu(s)
3) combiner ces eacutecritures Lrsquoion de cuivre ------------------------------accepte les deux eacutelectrons ceacutedeacutes par le zinc
4) eacutecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction Fe(s) + Cu+2
(aq) rarr Fe+2
(aq) + Cu(s)
Exemple 3 Lorsque lrsquoon introduit un fil de cuivre dans une solution de nitrate drsquoargent AgNO3 lrsquoargent meacutetal se deacutepose agrave la surface du fil de cuivre 1) Les reacuteactifs sont Cu et Ag+ 2) Lrsquoeacutecriture formelle des deux couples est
Cu(s) ndash 2e ndash
Cu+2
(aq)
Ag+
(aq) + 1e
ndash Ag0
(s)
3) Des eacutelectrons ne doivent pas apparaicirctre dans lrsquoeacutequation de la reacuteaction parce que tous les eacutelectrons ceacutedeacutes par le reacuteducteur du premier couple sont capteacutes par lrsquooxydant
ndash 2e x 1 Cu(s) Cu
+2(aq)
ndash reacuteducteur demi-reacuteaction
+ 1e ndash
x 2 Ag+
(aq) Ag0
(s) ndash oxydant demi-reacuteaction
4) Cu(s) + 2Ag+
(aq) rarr Cu+2
(aq)
+ 2Ag0(s) reacuteaction globale
Cu + 2 AgNO3 rarr Cu (NO3)2 + 2 Ag
Oxydants et reacuteducteurs
Oxydants
Agent oxydant est un reacuteactif qui gagne des eacutelectrons et qui est reacuteduit Si une substance gagne facilement des eacutelectrons on dit quelle est un agent
oxydant fort Exemples drsquoagents oxydants - Les non-meacutetaux caracteacuteriseacutes par une grande valeur drsquoeacutelectroneacutegativiteacute par
exemple le dioxygegravene (O2) et les di-halogegravenes (F2 Cl2 Br2 I2) Ces non-meacutetaux ont tendance agrave capter des eacutelectrons pour satisfaire agrave la regravegle de lrsquooctet
Cl2 + 2e ndash rarr 2Clndash
- Les substances qui contiennent un eacuteleacutement qui a la tendance de faire diminuer son nombre drsquooxydation par exemple KMnO4 HNO3 K2Cr2O7 Reacuteducteurs
Agent reacuteducteur est un reacuteactif qui donne des eacutelectrons Lagent reacuteducteur contient leacuteleacutement qui est oxydeacute (qui perd des eacutelectrons) Si une substance perd facilement des eacutelectrons on dit quelle est un agent reacuteducteur fort Exemples drsquoagents reacuteducteurs
- les meacutetaux ont tendance agrave ceacuteder des eacutelectrons pour satisfaire agrave la regravegle de lrsquooctet
Mg rarr Mg2+ + 2e ndash
La deacutecroissance du caractegravere reacuteducteur est rendue par la seacuterie de lrsquoactiviteacute chimique des meacutetaux
Li K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au
Le sens de deacutecroissance du caractegravere reacuteducteur des meacutetaux
A lrsquoaide de cette eacutechelle on peut preacutevoir les reacuteactions qui auront naturellement lieu et celles qui au contraire sont impossibles dans un contexte normal
- Les non-meacutetaux peu eacutelectroneacutegatifs comme C H2
- Les substances qui contiennent un eacuteleacutement qui a la tendance de faire augmenter le nombre drsquooxydations (par exemple CO) Exemples Pourquoi le cuivre ne peut pas reacuteagir avec lrsquoacide chlorhydrique mais la
reacuteaction avec lrsquoacide nitrique concentreacute est-elle possible
Cu + HCl
Le cuivre est un reacuteducteur plus faible que le H2 la reacuteaction nrsquoa pas lieu
Cu + HNO3 rarr Cu(NO3)2 + NO + H2O
Cette reacuteaction est possible parce que le cuivre peut ecirctre oxydeacute par lrsquoacide nitrique mais sans remplacer lrsquohydrogegravene
Cu0 + H+1N+5O-2
3 rarr Cu+2(NO3)2-1 + N+2O-2 + H+1
2O-2
Reacuteactifs Cu0 N+5 Produits Cu+2 N+2 Les demi-reacuteactions
x3 Cu0 rarr Cu+2 + 2e ndash Oxydation agent reacuteducteur
x2 N+5 + 3e ndash rarr N+2 Reacuteduction agent oxydant
Par la multiplication par 3 de la premiegravere demi-eacutequation et par 2 de la deuxiegraveme les 6 eacutelectrons produits par lrsquoune sont consommeacutes par lrsquoautre
3 Cu0 rarr 3 Cu+2 + 6e ndash
2N+5 + 6e ndash rarr 2N+2
3Cu0 + z H+1N+5O-2
3 rarr 3Cu+2(NO3)2-1 + 2N+2O-2 + yH+1
2O-2
Pour eacutequilibrer leacutequation bilan des reacuteactions reacutedox faire le bilan de matiegravere en eacutequilibrant lrsquohydrogegravene z = 3x2+2 = 8 et lrsquoeau=gt y = 4
3Cu0 + 8 H+1N+5O-23 rarr 3Cu+2(NO3)
-12 + 2N+2O-2 + 4H+1
2O-2
agent agent reacuteducteur oxydant
Ecrire leacutequation doxydoreacuteduction qui se produit lorsque lon met en
preacutesence les ions permanganate MnO4-(aq) avec les ions ferreux Fe2+
(aq)
Si on verse une solution de permanganate de potassium sur une solution contenant des ions Fe2+ on observe une deacutecoloration due agrave la formation des ions Mn2+ (en milieu acide sulfurique)
FeSO4(aq) + KMnO4(aq) H2 SO4 (aq) rarr Fe2(SO4)3(aq) + Mn SO4 (aq)+K2 SO4 (aq)+H2O(l)
Les couples MnO4-(aq) Mn2+
(aq) et Fe3+(aq) Fe2+
(aq)
MnO4-(aq) ndash ion permanganate violet en solution
Mn2+(aq) ndash ion manganegravese incolore en solution
Fe3+(aq) ndash ion fer III vert pacircle en solution
Fe2+(aq) ndash rouilleacute en solution
Il faut tout dabord eacutecrire les deux demi-eacutequations eacutelectroniques
- 2e- 2Fe2+
(aq) 2Fe3+(aq)
Mn+7O4-(aq) + 5e- Mn2+
(aq)
On eacutequilibre ensuite tous les atomes autres que O et H Pour lrsquoeacuteleacutement oxygegravene eacutetant en milieu aqueux il faut ajouter des H2O
Fe2+(aq) = Fe3+
(aq) + 2e-
Mn+7O4-(aq) + 5e- Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
Pour lrsquoeacuteleacutement hydrogegravene eacutetant en milieu acide il faut ajouter des H+ au deacutepart 2Fe2+
(aq) = 2Fe3+(aq) + 2e-
Mn+7O4
-(aq) + 8 H+ + 5e- Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
Il faut ensuite sarranger pour avoir le mecircme nombre deacutelectrons eacutechangeacutes dans les deux demi-eacutequations eacutelectroniques
5 2Fe2+
(aq) = 2Fe3+(aq) + 2e-
2 MnO4-(aq) + 8 H+ + 5 e- = Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
2 MnO4
-(aq) + 10 Fe2+
(aq) + 16 H+ = 2 Mn2+(aq) + 10 Fe3+
(aq) + 8 H2O(l)
10FeSO4(aq) + 2KMnO4(aq) + 8H2 SO4 (aq) rarr 5Fe2(SO4)3(aq) + 2Mn SO4 (aq) +K2 SO4 (aq)+ 4H2O(l)
Rappels doxydoreacuteduction
Donnez la deacutefinition dun oxydant et rappelez agrave quelle demi-eacutequation eacutelectronique il reacutepond Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de gagner des eacutelectrons selon leacutequation ox + n e- = red Donnez la deacutefinition dun reacuteducteur et rappelez agrave quelle demi-eacutequation eacutelectronique il reacutepond Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de perdre des eacutelectrons selon leacutequation red = ox + n e- Comment appelle-t-on lensemble dun oxydant et dun reacuteducteur lieacutes par une demi-eacutequation eacutelectronique Quelle notation utilisons-nous pour cet ensemble Un oxydant et un reacuteducteur lieacute par une demi-eacutequation eacutelectronique forment un couple doxydoreacuteduction que lon note oxred Donnez la deacutefinition dune eacutequation doxydoreacuteduction Une reacuteaction doxydoreacuteduction met en jeu un transfert deacutelectrons entre loxydant dun couple oxydoreacuteducteur et le reacuteducteur dun autre couple oxydoreacuteducteur
Exercices
1 Mots manquants a) Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de helliphelliphelliphellip un ou
plusieurs helliphelliphellip b) Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de helliphelliphelliphellipun ou
plusieurs helliphelliphellip c) Lors dune reacuteaction doxydoreacuteduction loxydant helliphelliphellip un ou plusieurs
eacutelectrons
2 Choisir le mot adeacutequat entre les deux proposeacutes a) Dans le couple Ag+
(aq)Ag(s) lrsquoion argent esthelliphelliphelliphelliphellip (le reacuteducteurlrsquooxydant)
b) La demi-eacutequation drsquooxydoreacuteduction associeacutee au couple H+(aq) H2(g) srsquoeacutecrit
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2H+(aq) +2e- rarr H2(g) H2(g) rarr 2H+
(aq) +2e- c) Le meacutetal fer ne peut pas reacuteagir avec helliphelliphelliphelliphellip lrsquoion Mg 2+ lrsquoion Cu2+ d) Lrsquoion cuivre (II) peut reacuteagir avec helliphelliphellip le meacutetal argent le meacutetal fer e) Le meacutetal cuivre ne peut pas reacuteagir avec helliphelliphelliplrsquoion H+
(aq) lrsquoion Zn2+
3 Vrai ou faux a) Lors dune reacuteaction doxydoreacuteduction le reacuteducteur donne un ou plusieurs
eacutelectrons e - (V) b) Lrsquooxydant capte des protons (F) c) Au cours drsquoune reacuteaction drsquooxydoreacuteduction le nombre drsquoeacutelectrons ceacutedeacutes
par le reacuteducteur est eacutegal au nombre drsquoeacutelectrons capteacutes par lrsquooxydant (V)
d) Les meacutetaux peuvent ceacuteder des eacutelectrons ils sont des reacuteducteurs (V) e) Tous les couples suivants sont des couples oxydant reacuteducteur
1 Zn Zn2+ 2 H2O HO ndash 3 Cu + + Cu (F) f) Les di-halogegravenes (F2 Cl2 Br2 I2 ) sont des oxydants (V)
4 Reacuteaction drsquooxydoreacuteduction ou non a) 2CuO + C rarr 2Cu + CO2 b) 2NaOH + H2SO4 rarr Na2SO4 + 2H2O c) H2SO4 + 8HIrarr H2S + 4I2 + 4H2O d) HClO4 + KOH rarr KClO4 + H2O
5 Ecrire les demi-eacutequations drsquooxydoreacuteduction des couples suivants Ag+
(aq) Ag(s) Cl2(aq) Cl ndash(aq) Fe2+(aq) Fe(s) H
+(aq) H2(g)
6 On donne leacutequation non eacutequilibreacutee de la reacuteaction doxydoreacuteduction suivante Sn+2 + Alrarr Sn + Al+3 a) Equilibrer cette eacutequation bilan b) Preacuteciser quelle est parmi les reacuteactifs lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice c) Nommer les couples reacutedox mis en jeu et les classer selon le pouvoir oxydant croissant du cation meacutetallique
7 Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-eacutequation Identifier lagent oxydant et lagent reacuteducteur dans chaque eacutequation et eacutequilibrer les eacutequations bilan
a) C + H2SO4 rarr CO2 + 2SO2 + 2H2O b) H2S + O2 rarr SO2 + H2O c) Al + Hg Cl2 rarrAlCl3 + Hg d) Zn + HCl rarr ZnCl2 +H2 e) Fe2O3 + CO rarr Fe + CO2 f) HNO3 + H3PO3 rarr NO + H3PO4 + H2O g) H2SO4 + HI rarrH2S + I2 + 4H2O h) MnO2 + HCl rarrMnCl2 + Cl2 + H2O i) KMnO4 + HCl rarrMnCl2 + KCl + Cl2 + H2O
8 On plonge une lame drsquoaluminium dans une solution de sulfate de cuivre CuSO4 Un deacutepot de cuivre solide Cu(s) se forme sur la lame et des ions aluminium apparaissent dans la solution
a) Ecrire lrsquoeacutequation qui modeacutelise la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui a lieu b) Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation
c) Calculer la masse drsquoaluminium qui peut reacuteagir avec 100g solution de sulfate de cuivre de concentration 16 ACu = 64 AS = 32 AO = 16 AAl = 27
9 Les gongs sont des instruments originaires de lrsquoAsie du Sud-Est dont la sonoriteacute est notamment lieacutee au mateacuteriau utiliseacute pour leur fabrication le bronze alliage de cuivre et drsquoeacutetain Pour deacuteterminer la composition du bronze on reacutealise les expeacuteriences preacuteliminaires suivantes
A On introduit un morceau drsquoeacutetain dans une solution drsquoacide chlorhydrique il se forme des ions drsquoeacutetain Sn2+
(aq) et du dihydrogegravene gazeux B On introduit un morceau de cuivre dans une solution drsquoacide chlorhydrique on nrsquoobserve aucune transformation chimique C On introduit un morceau du bronze dans une solution drsquoacide chlorhydrique on observe un deacutegagement gazeux a) Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui modeacutelise la
transformation chimique observeacutee lors de lrsquoexpeacuterience C b) Comparer le caractegravere reacuteducteur de ces deux meacutetaux c) Deacuteduire la composition massique du bronze si la masse du morceau de
bronze est de 173 g et la masse du gaz degageacute lors de lrsquoexpeacuterience C est de 02g ASn = 119 ACu = 64 AH = 1
SUJETS PROPOSES
Sujet ndeg1
Lrsquoaluminothermie designe une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction tregraves exotermique entre lrsquoaluminium et un oxyde meacutetallique Elle conduit agrave lrsquoeacutelaboration du meacutetal et la formation drsquooxyde drsquoaluminium Par exemple le chrome est preacutepareacute par aluminothermie agrave partir de loxyde de chrome (III) et de laluminium
Lrsquoune des utilisations des plus courantes en est le soudage des rails de chemin de fer agrave partir dun meacutelange de poudre doxyde de fer (III) et daluminium Questions
1 Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction drsquoaluminothermie pour souder les
rails de chemin de fer 2 Eacutequilibrer cette eacutequation reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation Preacuteciser lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice 3 Quelle masse drsquoaluminium faut-il faire reacuteagir pour produire 014 kg Fe
Donneacutees A Al = 27 A Fe = 56
Sujet ndeg2
Lrsquoeau laquoultrapureraquo ne se trouve pas dans la nature Les eaux des riviegraveres des lacs et des nappes phreacuteatiques contiennent des mineacuteraux en solution et des gaz dissous Les eaux marines contiennent aussi des sels en pourcentage variable Pour fabriquer une eau ultrapure ndash utiliseacutee dans lrsquoindustrie micro-eacutelectronique et pharmaceutique pour la mise en oeuvre de techniques drsquoanalyses tregraves sensibles pour la culture des tissus pour la feacutecondation in vitro ndash on eacutelimine toutes les substances et tous les micro-organismes qursquoelle contient
La dissociation tregraves partielle de lrsquoeau pure donne lieu agrave un eacutequilibre chimique
2 H2O(L) H3O+ + HO ndash
Questions
1 Pourquoi lrsquoeau parfaitement pure preacutesente-t-elle une tregraves faible conductibiliteacute eacutelectrique
2 Donner la deacutefinition et lrsquoexpression du produit ionique de lrsquoeau 3 Calculer le pH drsquoune solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M et
drsquoune solution drsquohydroxyde de natrium 01M 4 Si un eacutelegraveve a pris 10 ml solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M
et qursquoil ajoute agrave cette solution 10 ml solution drsquohydroxyde de natrium 01M la solution aura-t-elle un caractegravere neutre Expliquer
Sujet ndeg3
La batterie dune voiture est un accumulateur au plomb constitueacute de deux eacutelectrodes en plomb Pb(S) dont lun est recouvert de dioxyde de plomb PbO2(s) Lensemble est immergeacute dans une solution concentreacutee dacide sulfurique (2H+
(aq) + SO4
2ndash (aq) ) Les couples mis en jeu sont Pb2+
(aq)Pb(s) et PbO2(s) Pb2+(aq) Lorsque la
voiture deacutemarre laccumulateur fonctionne comme une pile Lorsque la voiture roule la batterie se recharge et fonctionne comme un eacutelectrolyseur
Questions
1 Eacutecrire les demi-eacutequations eacutelectroniques associeacutees agrave ces deux couples 2 Indiquer la cathode et lanode Quelle est la borne neacutegative Preacuteciser pour
chaque eacutelectrode la nature (oxydation ou reacuteduction) de la reacuteaction observeacutee 3 Justifier que leacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation chimique qui a
lieu lors du deacutemarrage de la voiture peut seacutecrire Pb(s) + PbO2 (s) + 4 H+
(aq) = 2 Pb2+(aq) + 2H2O(l)
4 Expliquer le fonctionnement de cette pile
Sujet ndeg4
Les esters sont tregraves abondants dans la nature fleurs graines fruits essences veacutegeacutetales huiles veacutegeacutetales et animales graisses Ils sont des substances utiles dans lrsquoindustrie agroalimentaire en parfumerie et dans drsquoautres secteurs industriels Les esters sont obtenus par la reacuteaction drsquoesteacuterification Un ester est le produit drsquoun acide carboxylique avec un alcool
Acide carboxylique + alcools ester + eau
R CO
OH+ ROH R C
O
OR+ H2O
Cette reacuteaction est lente et reacuteversible Lrsquoaugmentation de la concentration initiale drsquoalcool et drsquoacide et aussi de la tempeacuterature et la preacutesence drsquoun catalyseur (par exemple H2SO4) permettent drsquoaugmenter la vitesse des deux reacuteactions et drsquoaboutir plus rapidement agrave lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre
Questions
1 Expliquer les termes laquolenteraquo laquoreacuteversibleraquo et laquolrsquoeacutetat drsquoeacutequilibreraquo 2 On considegravere initialement un systegraveme chimique contenant une mole drsquoacide
carboxylique et une mole drsquoalcool Apregraves qursquoon a atteint lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre [ester] = 066 Calculer la valeur de la constante drsquoeacutequilibre Quelle sera la valeur du rendement de cette reacuteaction
3 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation entre lrsquoacide butanoϊque et eacutethanol qui possegravede une odeur drsquoananas Nommer les produits obtenus
4 Expliquer lrsquoimportance des esters
Sujet ndeg5
A lrsquoabri de lrsquoair certains vins se conservent tregraves longtemps mais agrave son contact tous les vins srsquoaltegraverent En effet lrsquooxydation de lrsquoeacutethanol CH3ndashCH2ndashOH par lrsquooxygegravene de lrsquoair conduit agrave lrsquoacide eacutethanoϊque eacutegalement appeleacute acide aceacutetique CH3ndashCOOH principal constituant du vinaigre Parallegravelement agrave cette reacuteaction favoriseacutee par des bacteacuteries du genre Aceacutetobacter une reacuteaction lente entre lrsquoacide aceacutetique formeacute et lrsquoeacutethanol restant conduit agrave un ester lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle qui donne un goucirct piquant Questions
1 Expliquer pourquoi les vins conserveacutes agrave lrsquoabri de lrsquoair ne se transforment pas en vinaigre 2 Ecrire les deux eacutequations chimiques qui deacutecrivent les reacuteactions deacutecrites dans le texte 3 Ecrire lrsquoeacutequation qui deacutecrit lrsquoacide eacutethanoϊque comme un acide Bronsted Identifier les couples acidebase mis en jeu 4 Deacutecrire les proprieacuteteacutes physiques de lrsquoacide aceacutethique
Masses atomiques c = 12 gmol-1 O = 16 gmol-1 H = 1 gmol-1
Sujet ndeg6
Le savon de Marseille est un type de savon particuliegraverement efficace par son pouvoir nettoyant utiliseacute essentiellement pour lrsquohygiegravene du corps La formule de ce savon contenant 72 sels drsquoacides gras (provenant du meacutelange dhuiles et de soude NaOH) a eacuteteacute fixeacutee entre le XIVe et le XVIIe siegravecles Au XIXe siegravecle Marseille avec ses presque 90 savonneries possegravede une industrie florissante qui connaicirct son apogeacutee en 1913 avec pregraves de 180000 tonnes produites Apregraves 1950 larriveacutee des deacutetergents de synthegravese preacutecipite rapidement son deacuteclin
Les savons R-COO-Na+ (ougrave R- est un radical drsquoacide gras) srsquoobtiennent par hydrolyse basique des triglyceacuterides se trouvant dans les graisses avec de la soude NaOH
Un savon contient un groupe hydrophile (ion carboxylate) et un groupe hydrophobe (ou lipophile) la chaicircne carboneacutee Cette structure lui confegravere des proprieacuteteacutes deacutetergentes Questions
1 Expliquer les termes laquohydrophileraquo et laquohydrophoberaquo 2 Indiquer le groupe hydrophile et le groupe hydrophobe du palmitate de sodium
CH3-(CH2)14-COO-Na 3 Expliquer pourquoi les savons sont des produits de nettoyage 4 Quel est le pourcentage de carbone dans le palmitate de sodium 5 Expliquer le deacuteclin du savon de Marseille apregraves 1950
Appareils et verrerie de laboratoire
Flacon Ballon agrave fond plat Beacutecher Pissette Entonnoir
Tube agrave essai Erlenmeyer Fiole jaugeacutee Ampoule agrave deacutecanter Pipette jaugeacutee
Eprouvette gradueacutee Burette gradueacutee Pipette gradueacutee Reacutefrigeacuterant
Cristallisoir Verre agrave pied Flacon compte-gouttes Spatules
Agitateur-baguette Page daccueil Page exercices Page httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpwwwac-nancy-metzfrenseignphysiqueSC_INDEXHTMollegraveges
Imagini
1) combustion du magneacutesium
httpscienceamusantenetwikiindexphptitle=ImageCombustion_magnC3A9sium_1jpg
2) pag 22 httplyc-renaudeau-49ac-nantesfrphysapspipphparticle54
3)
4) eacutecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction
Pour la reacuteaction
Fe(s) + Cu+2
(aq) rarr Fe+2
(aq) + Cu(s)
1) les reacuteactifs sont Fe(s) et Cu+2
(aq) 2) lrsquoeacutecriture formelle des deux couples est
ndash 2e
ndash
Le reacuteducteur cegravede deux eacutelectrons Fe(s) Fe+2
(aq)
+ 2e ndash
Lrsquooxydant capte deux eacutelectrons Cu+2
(aq) Cu(s)
3) combiner ces eacutecritures Lrsquoion de cuivre ------------------------------accepte les deux eacutelectrons ceacutedeacutes par le zinc
4) eacutecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction Fe(s) + Cu+2
(aq) rarr Fe+2
(aq) + Cu(s)
Exemple 3 Lorsque lrsquoon introduit un fil de cuivre dans une solution de nitrate drsquoargent AgNO3 lrsquoargent meacutetal se deacutepose agrave la surface du fil de cuivre 1) Les reacuteactifs sont Cu et Ag+ 2) Lrsquoeacutecriture formelle des deux couples est
Cu(s) ndash 2e ndash
Cu+2
(aq)
Ag+
(aq) + 1e
ndash Ag0
(s)
3) Des eacutelectrons ne doivent pas apparaicirctre dans lrsquoeacutequation de la reacuteaction parce que tous les eacutelectrons ceacutedeacutes par le reacuteducteur du premier couple sont capteacutes par lrsquooxydant
ndash 2e x 1 Cu(s) Cu
+2(aq)
ndash reacuteducteur demi-reacuteaction
+ 1e ndash
x 2 Ag+
(aq) Ag0
(s) ndash oxydant demi-reacuteaction
4) Cu(s) + 2Ag+
(aq) rarr Cu+2
(aq)
+ 2Ag0(s) reacuteaction globale
Cu + 2 AgNO3 rarr Cu (NO3)2 + 2 Ag
Oxydants et reacuteducteurs
Oxydants
Agent oxydant est un reacuteactif qui gagne des eacutelectrons et qui est reacuteduit Si une substance gagne facilement des eacutelectrons on dit quelle est un agent
oxydant fort Exemples drsquoagents oxydants - Les non-meacutetaux caracteacuteriseacutes par une grande valeur drsquoeacutelectroneacutegativiteacute par
exemple le dioxygegravene (O2) et les di-halogegravenes (F2 Cl2 Br2 I2) Ces non-meacutetaux ont tendance agrave capter des eacutelectrons pour satisfaire agrave la regravegle de lrsquooctet
Cl2 + 2e ndash rarr 2Clndash
- Les substances qui contiennent un eacuteleacutement qui a la tendance de faire diminuer son nombre drsquooxydation par exemple KMnO4 HNO3 K2Cr2O7 Reacuteducteurs
Agent reacuteducteur est un reacuteactif qui donne des eacutelectrons Lagent reacuteducteur contient leacuteleacutement qui est oxydeacute (qui perd des eacutelectrons) Si une substance perd facilement des eacutelectrons on dit quelle est un agent reacuteducteur fort Exemples drsquoagents reacuteducteurs
- les meacutetaux ont tendance agrave ceacuteder des eacutelectrons pour satisfaire agrave la regravegle de lrsquooctet
Mg rarr Mg2+ + 2e ndash
La deacutecroissance du caractegravere reacuteducteur est rendue par la seacuterie de lrsquoactiviteacute chimique des meacutetaux
Li K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au
Le sens de deacutecroissance du caractegravere reacuteducteur des meacutetaux
A lrsquoaide de cette eacutechelle on peut preacutevoir les reacuteactions qui auront naturellement lieu et celles qui au contraire sont impossibles dans un contexte normal
- Les non-meacutetaux peu eacutelectroneacutegatifs comme C H2
- Les substances qui contiennent un eacuteleacutement qui a la tendance de faire augmenter le nombre drsquooxydations (par exemple CO) Exemples Pourquoi le cuivre ne peut pas reacuteagir avec lrsquoacide chlorhydrique mais la
reacuteaction avec lrsquoacide nitrique concentreacute est-elle possible
Cu + HCl
Le cuivre est un reacuteducteur plus faible que le H2 la reacuteaction nrsquoa pas lieu
Cu + HNO3 rarr Cu(NO3)2 + NO + H2O
Cette reacuteaction est possible parce que le cuivre peut ecirctre oxydeacute par lrsquoacide nitrique mais sans remplacer lrsquohydrogegravene
Cu0 + H+1N+5O-2
3 rarr Cu+2(NO3)2-1 + N+2O-2 + H+1
2O-2
Reacuteactifs Cu0 N+5 Produits Cu+2 N+2 Les demi-reacuteactions
x3 Cu0 rarr Cu+2 + 2e ndash Oxydation agent reacuteducteur
x2 N+5 + 3e ndash rarr N+2 Reacuteduction agent oxydant
Par la multiplication par 3 de la premiegravere demi-eacutequation et par 2 de la deuxiegraveme les 6 eacutelectrons produits par lrsquoune sont consommeacutes par lrsquoautre
3 Cu0 rarr 3 Cu+2 + 6e ndash
2N+5 + 6e ndash rarr 2N+2
3Cu0 + z H+1N+5O-2
3 rarr 3Cu+2(NO3)2-1 + 2N+2O-2 + yH+1
2O-2
Pour eacutequilibrer leacutequation bilan des reacuteactions reacutedox faire le bilan de matiegravere en eacutequilibrant lrsquohydrogegravene z = 3x2+2 = 8 et lrsquoeau=gt y = 4
3Cu0 + 8 H+1N+5O-23 rarr 3Cu+2(NO3)
-12 + 2N+2O-2 + 4H+1
2O-2
agent agent reacuteducteur oxydant
Ecrire leacutequation doxydoreacuteduction qui se produit lorsque lon met en
preacutesence les ions permanganate MnO4-(aq) avec les ions ferreux Fe2+
(aq)
Si on verse une solution de permanganate de potassium sur une solution contenant des ions Fe2+ on observe une deacutecoloration due agrave la formation des ions Mn2+ (en milieu acide sulfurique)
FeSO4(aq) + KMnO4(aq) H2 SO4 (aq) rarr Fe2(SO4)3(aq) + Mn SO4 (aq)+K2 SO4 (aq)+H2O(l)
Les couples MnO4-(aq) Mn2+
(aq) et Fe3+(aq) Fe2+
(aq)
MnO4-(aq) ndash ion permanganate violet en solution
Mn2+(aq) ndash ion manganegravese incolore en solution
Fe3+(aq) ndash ion fer III vert pacircle en solution
Fe2+(aq) ndash rouilleacute en solution
Il faut tout dabord eacutecrire les deux demi-eacutequations eacutelectroniques
- 2e- 2Fe2+
(aq) 2Fe3+(aq)
Mn+7O4-(aq) + 5e- Mn2+
(aq)
On eacutequilibre ensuite tous les atomes autres que O et H Pour lrsquoeacuteleacutement oxygegravene eacutetant en milieu aqueux il faut ajouter des H2O
Fe2+(aq) = Fe3+
(aq) + 2e-
Mn+7O4-(aq) + 5e- Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
Pour lrsquoeacuteleacutement hydrogegravene eacutetant en milieu acide il faut ajouter des H+ au deacutepart 2Fe2+
(aq) = 2Fe3+(aq) + 2e-
Mn+7O4
-(aq) + 8 H+ + 5e- Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
Il faut ensuite sarranger pour avoir le mecircme nombre deacutelectrons eacutechangeacutes dans les deux demi-eacutequations eacutelectroniques
5 2Fe2+
(aq) = 2Fe3+(aq) + 2e-
2 MnO4-(aq) + 8 H+ + 5 e- = Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
2 MnO4
-(aq) + 10 Fe2+
(aq) + 16 H+ = 2 Mn2+(aq) + 10 Fe3+
(aq) + 8 H2O(l)
10FeSO4(aq) + 2KMnO4(aq) + 8H2 SO4 (aq) rarr 5Fe2(SO4)3(aq) + 2Mn SO4 (aq) +K2 SO4 (aq)+ 4H2O(l)
Rappels doxydoreacuteduction
Donnez la deacutefinition dun oxydant et rappelez agrave quelle demi-eacutequation eacutelectronique il reacutepond Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de gagner des eacutelectrons selon leacutequation ox + n e- = red Donnez la deacutefinition dun reacuteducteur et rappelez agrave quelle demi-eacutequation eacutelectronique il reacutepond Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de perdre des eacutelectrons selon leacutequation red = ox + n e- Comment appelle-t-on lensemble dun oxydant et dun reacuteducteur lieacutes par une demi-eacutequation eacutelectronique Quelle notation utilisons-nous pour cet ensemble Un oxydant et un reacuteducteur lieacute par une demi-eacutequation eacutelectronique forment un couple doxydoreacuteduction que lon note oxred Donnez la deacutefinition dune eacutequation doxydoreacuteduction Une reacuteaction doxydoreacuteduction met en jeu un transfert deacutelectrons entre loxydant dun couple oxydoreacuteducteur et le reacuteducteur dun autre couple oxydoreacuteducteur
Exercices
1 Mots manquants a) Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de helliphelliphelliphellip un ou
plusieurs helliphelliphellip b) Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de helliphelliphelliphellipun ou
plusieurs helliphelliphellip c) Lors dune reacuteaction doxydoreacuteduction loxydant helliphelliphellip un ou plusieurs
eacutelectrons
2 Choisir le mot adeacutequat entre les deux proposeacutes a) Dans le couple Ag+
(aq)Ag(s) lrsquoion argent esthelliphelliphelliphelliphellip (le reacuteducteurlrsquooxydant)
b) La demi-eacutequation drsquooxydoreacuteduction associeacutee au couple H+(aq) H2(g) srsquoeacutecrit
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2H+(aq) +2e- rarr H2(g) H2(g) rarr 2H+
(aq) +2e- c) Le meacutetal fer ne peut pas reacuteagir avec helliphelliphelliphelliphellip lrsquoion Mg 2+ lrsquoion Cu2+ d) Lrsquoion cuivre (II) peut reacuteagir avec helliphelliphellip le meacutetal argent le meacutetal fer e) Le meacutetal cuivre ne peut pas reacuteagir avec helliphelliphelliplrsquoion H+
(aq) lrsquoion Zn2+
3 Vrai ou faux a) Lors dune reacuteaction doxydoreacuteduction le reacuteducteur donne un ou plusieurs
eacutelectrons e - (V) b) Lrsquooxydant capte des protons (F) c) Au cours drsquoune reacuteaction drsquooxydoreacuteduction le nombre drsquoeacutelectrons ceacutedeacutes
par le reacuteducteur est eacutegal au nombre drsquoeacutelectrons capteacutes par lrsquooxydant (V)
d) Les meacutetaux peuvent ceacuteder des eacutelectrons ils sont des reacuteducteurs (V) e) Tous les couples suivants sont des couples oxydant reacuteducteur
1 Zn Zn2+ 2 H2O HO ndash 3 Cu + + Cu (F) f) Les di-halogegravenes (F2 Cl2 Br2 I2 ) sont des oxydants (V)
4 Reacuteaction drsquooxydoreacuteduction ou non a) 2CuO + C rarr 2Cu + CO2 b) 2NaOH + H2SO4 rarr Na2SO4 + 2H2O c) H2SO4 + 8HIrarr H2S + 4I2 + 4H2O d) HClO4 + KOH rarr KClO4 + H2O
5 Ecrire les demi-eacutequations drsquooxydoreacuteduction des couples suivants Ag+
(aq) Ag(s) Cl2(aq) Cl ndash(aq) Fe2+(aq) Fe(s) H
+(aq) H2(g)
6 On donne leacutequation non eacutequilibreacutee de la reacuteaction doxydoreacuteduction suivante Sn+2 + Alrarr Sn + Al+3 a) Equilibrer cette eacutequation bilan b) Preacuteciser quelle est parmi les reacuteactifs lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice c) Nommer les couples reacutedox mis en jeu et les classer selon le pouvoir oxydant croissant du cation meacutetallique
7 Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-eacutequation Identifier lagent oxydant et lagent reacuteducteur dans chaque eacutequation et eacutequilibrer les eacutequations bilan
a) C + H2SO4 rarr CO2 + 2SO2 + 2H2O b) H2S + O2 rarr SO2 + H2O c) Al + Hg Cl2 rarrAlCl3 + Hg d) Zn + HCl rarr ZnCl2 +H2 e) Fe2O3 + CO rarr Fe + CO2 f) HNO3 + H3PO3 rarr NO + H3PO4 + H2O g) H2SO4 + HI rarrH2S + I2 + 4H2O h) MnO2 + HCl rarrMnCl2 + Cl2 + H2O i) KMnO4 + HCl rarrMnCl2 + KCl + Cl2 + H2O
8 On plonge une lame drsquoaluminium dans une solution de sulfate de cuivre CuSO4 Un deacutepot de cuivre solide Cu(s) se forme sur la lame et des ions aluminium apparaissent dans la solution
a) Ecrire lrsquoeacutequation qui modeacutelise la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui a lieu b) Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation
c) Calculer la masse drsquoaluminium qui peut reacuteagir avec 100g solution de sulfate de cuivre de concentration 16 ACu = 64 AS = 32 AO = 16 AAl = 27
9 Les gongs sont des instruments originaires de lrsquoAsie du Sud-Est dont la sonoriteacute est notamment lieacutee au mateacuteriau utiliseacute pour leur fabrication le bronze alliage de cuivre et drsquoeacutetain Pour deacuteterminer la composition du bronze on reacutealise les expeacuteriences preacuteliminaires suivantes
A On introduit un morceau drsquoeacutetain dans une solution drsquoacide chlorhydrique il se forme des ions drsquoeacutetain Sn2+
(aq) et du dihydrogegravene gazeux B On introduit un morceau de cuivre dans une solution drsquoacide chlorhydrique on nrsquoobserve aucune transformation chimique C On introduit un morceau du bronze dans une solution drsquoacide chlorhydrique on observe un deacutegagement gazeux a) Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui modeacutelise la
transformation chimique observeacutee lors de lrsquoexpeacuterience C b) Comparer le caractegravere reacuteducteur de ces deux meacutetaux c) Deacuteduire la composition massique du bronze si la masse du morceau de
bronze est de 173 g et la masse du gaz degageacute lors de lrsquoexpeacuterience C est de 02g ASn = 119 ACu = 64 AH = 1
SUJETS PROPOSES
Sujet ndeg1
Lrsquoaluminothermie designe une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction tregraves exotermique entre lrsquoaluminium et un oxyde meacutetallique Elle conduit agrave lrsquoeacutelaboration du meacutetal et la formation drsquooxyde drsquoaluminium Par exemple le chrome est preacutepareacute par aluminothermie agrave partir de loxyde de chrome (III) et de laluminium
Lrsquoune des utilisations des plus courantes en est le soudage des rails de chemin de fer agrave partir dun meacutelange de poudre doxyde de fer (III) et daluminium Questions
1 Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction drsquoaluminothermie pour souder les
rails de chemin de fer 2 Eacutequilibrer cette eacutequation reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation Preacuteciser lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice 3 Quelle masse drsquoaluminium faut-il faire reacuteagir pour produire 014 kg Fe
Donneacutees A Al = 27 A Fe = 56
Sujet ndeg2
Lrsquoeau laquoultrapureraquo ne se trouve pas dans la nature Les eaux des riviegraveres des lacs et des nappes phreacuteatiques contiennent des mineacuteraux en solution et des gaz dissous Les eaux marines contiennent aussi des sels en pourcentage variable Pour fabriquer une eau ultrapure ndash utiliseacutee dans lrsquoindustrie micro-eacutelectronique et pharmaceutique pour la mise en oeuvre de techniques drsquoanalyses tregraves sensibles pour la culture des tissus pour la feacutecondation in vitro ndash on eacutelimine toutes les substances et tous les micro-organismes qursquoelle contient
La dissociation tregraves partielle de lrsquoeau pure donne lieu agrave un eacutequilibre chimique
2 H2O(L) H3O+ + HO ndash
Questions
1 Pourquoi lrsquoeau parfaitement pure preacutesente-t-elle une tregraves faible conductibiliteacute eacutelectrique
2 Donner la deacutefinition et lrsquoexpression du produit ionique de lrsquoeau 3 Calculer le pH drsquoune solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M et
drsquoune solution drsquohydroxyde de natrium 01M 4 Si un eacutelegraveve a pris 10 ml solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M
et qursquoil ajoute agrave cette solution 10 ml solution drsquohydroxyde de natrium 01M la solution aura-t-elle un caractegravere neutre Expliquer
Sujet ndeg3
La batterie dune voiture est un accumulateur au plomb constitueacute de deux eacutelectrodes en plomb Pb(S) dont lun est recouvert de dioxyde de plomb PbO2(s) Lensemble est immergeacute dans une solution concentreacutee dacide sulfurique (2H+
(aq) + SO4
2ndash (aq) ) Les couples mis en jeu sont Pb2+
(aq)Pb(s) et PbO2(s) Pb2+(aq) Lorsque la
voiture deacutemarre laccumulateur fonctionne comme une pile Lorsque la voiture roule la batterie se recharge et fonctionne comme un eacutelectrolyseur
Questions
1 Eacutecrire les demi-eacutequations eacutelectroniques associeacutees agrave ces deux couples 2 Indiquer la cathode et lanode Quelle est la borne neacutegative Preacuteciser pour
chaque eacutelectrode la nature (oxydation ou reacuteduction) de la reacuteaction observeacutee 3 Justifier que leacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation chimique qui a
lieu lors du deacutemarrage de la voiture peut seacutecrire Pb(s) + PbO2 (s) + 4 H+
(aq) = 2 Pb2+(aq) + 2H2O(l)
4 Expliquer le fonctionnement de cette pile
Sujet ndeg4
Les esters sont tregraves abondants dans la nature fleurs graines fruits essences veacutegeacutetales huiles veacutegeacutetales et animales graisses Ils sont des substances utiles dans lrsquoindustrie agroalimentaire en parfumerie et dans drsquoautres secteurs industriels Les esters sont obtenus par la reacuteaction drsquoesteacuterification Un ester est le produit drsquoun acide carboxylique avec un alcool
Acide carboxylique + alcools ester + eau
R CO
OH+ ROH R C
O
OR+ H2O
Cette reacuteaction est lente et reacuteversible Lrsquoaugmentation de la concentration initiale drsquoalcool et drsquoacide et aussi de la tempeacuterature et la preacutesence drsquoun catalyseur (par exemple H2SO4) permettent drsquoaugmenter la vitesse des deux reacuteactions et drsquoaboutir plus rapidement agrave lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre
Questions
1 Expliquer les termes laquolenteraquo laquoreacuteversibleraquo et laquolrsquoeacutetat drsquoeacutequilibreraquo 2 On considegravere initialement un systegraveme chimique contenant une mole drsquoacide
carboxylique et une mole drsquoalcool Apregraves qursquoon a atteint lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre [ester] = 066 Calculer la valeur de la constante drsquoeacutequilibre Quelle sera la valeur du rendement de cette reacuteaction
3 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation entre lrsquoacide butanoϊque et eacutethanol qui possegravede une odeur drsquoananas Nommer les produits obtenus
4 Expliquer lrsquoimportance des esters
Sujet ndeg5
A lrsquoabri de lrsquoair certains vins se conservent tregraves longtemps mais agrave son contact tous les vins srsquoaltegraverent En effet lrsquooxydation de lrsquoeacutethanol CH3ndashCH2ndashOH par lrsquooxygegravene de lrsquoair conduit agrave lrsquoacide eacutethanoϊque eacutegalement appeleacute acide aceacutetique CH3ndashCOOH principal constituant du vinaigre Parallegravelement agrave cette reacuteaction favoriseacutee par des bacteacuteries du genre Aceacutetobacter une reacuteaction lente entre lrsquoacide aceacutetique formeacute et lrsquoeacutethanol restant conduit agrave un ester lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle qui donne un goucirct piquant Questions
1 Expliquer pourquoi les vins conserveacutes agrave lrsquoabri de lrsquoair ne se transforment pas en vinaigre 2 Ecrire les deux eacutequations chimiques qui deacutecrivent les reacuteactions deacutecrites dans le texte 3 Ecrire lrsquoeacutequation qui deacutecrit lrsquoacide eacutethanoϊque comme un acide Bronsted Identifier les couples acidebase mis en jeu 4 Deacutecrire les proprieacuteteacutes physiques de lrsquoacide aceacutethique
Masses atomiques c = 12 gmol-1 O = 16 gmol-1 H = 1 gmol-1
Sujet ndeg6
Le savon de Marseille est un type de savon particuliegraverement efficace par son pouvoir nettoyant utiliseacute essentiellement pour lrsquohygiegravene du corps La formule de ce savon contenant 72 sels drsquoacides gras (provenant du meacutelange dhuiles et de soude NaOH) a eacuteteacute fixeacutee entre le XIVe et le XVIIe siegravecles Au XIXe siegravecle Marseille avec ses presque 90 savonneries possegravede une industrie florissante qui connaicirct son apogeacutee en 1913 avec pregraves de 180000 tonnes produites Apregraves 1950 larriveacutee des deacutetergents de synthegravese preacutecipite rapidement son deacuteclin
Les savons R-COO-Na+ (ougrave R- est un radical drsquoacide gras) srsquoobtiennent par hydrolyse basique des triglyceacuterides se trouvant dans les graisses avec de la soude NaOH
Un savon contient un groupe hydrophile (ion carboxylate) et un groupe hydrophobe (ou lipophile) la chaicircne carboneacutee Cette structure lui confegravere des proprieacuteteacutes deacutetergentes Questions
1 Expliquer les termes laquohydrophileraquo et laquohydrophoberaquo 2 Indiquer le groupe hydrophile et le groupe hydrophobe du palmitate de sodium
CH3-(CH2)14-COO-Na 3 Expliquer pourquoi les savons sont des produits de nettoyage 4 Quel est le pourcentage de carbone dans le palmitate de sodium 5 Expliquer le deacuteclin du savon de Marseille apregraves 1950
Appareils et verrerie de laboratoire
Flacon Ballon agrave fond plat Beacutecher Pissette Entonnoir
Tube agrave essai Erlenmeyer Fiole jaugeacutee Ampoule agrave deacutecanter Pipette jaugeacutee
Eprouvette gradueacutee Burette gradueacutee Pipette gradueacutee Reacutefrigeacuterant
Cristallisoir Verre agrave pied Flacon compte-gouttes Spatules
Agitateur-baguette Page daccueil Page exercices Page httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpwwwac-nancy-metzfrenseignphysiqueSC_INDEXHTMollegraveges
Imagini
1) combustion du magneacutesium
httpscienceamusantenetwikiindexphptitle=ImageCombustion_magnC3A9sium_1jpg
2) pag 22 httplyc-renaudeau-49ac-nantesfrphysapspipphparticle54
3)
ndash 2e x 1 Cu(s) Cu
+2(aq)
ndash reacuteducteur demi-reacuteaction
+ 1e ndash
x 2 Ag+
(aq) Ag0
(s) ndash oxydant demi-reacuteaction
4) Cu(s) + 2Ag+
(aq) rarr Cu+2
(aq)
+ 2Ag0(s) reacuteaction globale
Cu + 2 AgNO3 rarr Cu (NO3)2 + 2 Ag
Oxydants et reacuteducteurs
Oxydants
Agent oxydant est un reacuteactif qui gagne des eacutelectrons et qui est reacuteduit Si une substance gagne facilement des eacutelectrons on dit quelle est un agent
oxydant fort Exemples drsquoagents oxydants - Les non-meacutetaux caracteacuteriseacutes par une grande valeur drsquoeacutelectroneacutegativiteacute par
exemple le dioxygegravene (O2) et les di-halogegravenes (F2 Cl2 Br2 I2) Ces non-meacutetaux ont tendance agrave capter des eacutelectrons pour satisfaire agrave la regravegle de lrsquooctet
Cl2 + 2e ndash rarr 2Clndash
- Les substances qui contiennent un eacuteleacutement qui a la tendance de faire diminuer son nombre drsquooxydation par exemple KMnO4 HNO3 K2Cr2O7 Reacuteducteurs
Agent reacuteducteur est un reacuteactif qui donne des eacutelectrons Lagent reacuteducteur contient leacuteleacutement qui est oxydeacute (qui perd des eacutelectrons) Si une substance perd facilement des eacutelectrons on dit quelle est un agent reacuteducteur fort Exemples drsquoagents reacuteducteurs
- les meacutetaux ont tendance agrave ceacuteder des eacutelectrons pour satisfaire agrave la regravegle de lrsquooctet
Mg rarr Mg2+ + 2e ndash
La deacutecroissance du caractegravere reacuteducteur est rendue par la seacuterie de lrsquoactiviteacute chimique des meacutetaux
Li K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au
Le sens de deacutecroissance du caractegravere reacuteducteur des meacutetaux
A lrsquoaide de cette eacutechelle on peut preacutevoir les reacuteactions qui auront naturellement lieu et celles qui au contraire sont impossibles dans un contexte normal
- Les non-meacutetaux peu eacutelectroneacutegatifs comme C H2
- Les substances qui contiennent un eacuteleacutement qui a la tendance de faire augmenter le nombre drsquooxydations (par exemple CO) Exemples Pourquoi le cuivre ne peut pas reacuteagir avec lrsquoacide chlorhydrique mais la
reacuteaction avec lrsquoacide nitrique concentreacute est-elle possible
Cu + HCl
Le cuivre est un reacuteducteur plus faible que le H2 la reacuteaction nrsquoa pas lieu
Cu + HNO3 rarr Cu(NO3)2 + NO + H2O
Cette reacuteaction est possible parce que le cuivre peut ecirctre oxydeacute par lrsquoacide nitrique mais sans remplacer lrsquohydrogegravene
Cu0 + H+1N+5O-2
3 rarr Cu+2(NO3)2-1 + N+2O-2 + H+1
2O-2
Reacuteactifs Cu0 N+5 Produits Cu+2 N+2 Les demi-reacuteactions
x3 Cu0 rarr Cu+2 + 2e ndash Oxydation agent reacuteducteur
x2 N+5 + 3e ndash rarr N+2 Reacuteduction agent oxydant
Par la multiplication par 3 de la premiegravere demi-eacutequation et par 2 de la deuxiegraveme les 6 eacutelectrons produits par lrsquoune sont consommeacutes par lrsquoautre
3 Cu0 rarr 3 Cu+2 + 6e ndash
2N+5 + 6e ndash rarr 2N+2
3Cu0 + z H+1N+5O-2
3 rarr 3Cu+2(NO3)2-1 + 2N+2O-2 + yH+1
2O-2
Pour eacutequilibrer leacutequation bilan des reacuteactions reacutedox faire le bilan de matiegravere en eacutequilibrant lrsquohydrogegravene z = 3x2+2 = 8 et lrsquoeau=gt y = 4
3Cu0 + 8 H+1N+5O-23 rarr 3Cu+2(NO3)
-12 + 2N+2O-2 + 4H+1
2O-2
agent agent reacuteducteur oxydant
Ecrire leacutequation doxydoreacuteduction qui se produit lorsque lon met en
preacutesence les ions permanganate MnO4-(aq) avec les ions ferreux Fe2+
(aq)
Si on verse une solution de permanganate de potassium sur une solution contenant des ions Fe2+ on observe une deacutecoloration due agrave la formation des ions Mn2+ (en milieu acide sulfurique)
FeSO4(aq) + KMnO4(aq) H2 SO4 (aq) rarr Fe2(SO4)3(aq) + Mn SO4 (aq)+K2 SO4 (aq)+H2O(l)
Les couples MnO4-(aq) Mn2+
(aq) et Fe3+(aq) Fe2+
(aq)
MnO4-(aq) ndash ion permanganate violet en solution
Mn2+(aq) ndash ion manganegravese incolore en solution
Fe3+(aq) ndash ion fer III vert pacircle en solution
Fe2+(aq) ndash rouilleacute en solution
Il faut tout dabord eacutecrire les deux demi-eacutequations eacutelectroniques
- 2e- 2Fe2+
(aq) 2Fe3+(aq)
Mn+7O4-(aq) + 5e- Mn2+
(aq)
On eacutequilibre ensuite tous les atomes autres que O et H Pour lrsquoeacuteleacutement oxygegravene eacutetant en milieu aqueux il faut ajouter des H2O
Fe2+(aq) = Fe3+
(aq) + 2e-
Mn+7O4-(aq) + 5e- Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
Pour lrsquoeacuteleacutement hydrogegravene eacutetant en milieu acide il faut ajouter des H+ au deacutepart 2Fe2+
(aq) = 2Fe3+(aq) + 2e-
Mn+7O4
-(aq) + 8 H+ + 5e- Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
Il faut ensuite sarranger pour avoir le mecircme nombre deacutelectrons eacutechangeacutes dans les deux demi-eacutequations eacutelectroniques
5 2Fe2+
(aq) = 2Fe3+(aq) + 2e-
2 MnO4-(aq) + 8 H+ + 5 e- = Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
2 MnO4
-(aq) + 10 Fe2+
(aq) + 16 H+ = 2 Mn2+(aq) + 10 Fe3+
(aq) + 8 H2O(l)
10FeSO4(aq) + 2KMnO4(aq) + 8H2 SO4 (aq) rarr 5Fe2(SO4)3(aq) + 2Mn SO4 (aq) +K2 SO4 (aq)+ 4H2O(l)
Rappels doxydoreacuteduction
Donnez la deacutefinition dun oxydant et rappelez agrave quelle demi-eacutequation eacutelectronique il reacutepond Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de gagner des eacutelectrons selon leacutequation ox + n e- = red Donnez la deacutefinition dun reacuteducteur et rappelez agrave quelle demi-eacutequation eacutelectronique il reacutepond Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de perdre des eacutelectrons selon leacutequation red = ox + n e- Comment appelle-t-on lensemble dun oxydant et dun reacuteducteur lieacutes par une demi-eacutequation eacutelectronique Quelle notation utilisons-nous pour cet ensemble Un oxydant et un reacuteducteur lieacute par une demi-eacutequation eacutelectronique forment un couple doxydoreacuteduction que lon note oxred Donnez la deacutefinition dune eacutequation doxydoreacuteduction Une reacuteaction doxydoreacuteduction met en jeu un transfert deacutelectrons entre loxydant dun couple oxydoreacuteducteur et le reacuteducteur dun autre couple oxydoreacuteducteur
Exercices
1 Mots manquants a) Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de helliphelliphelliphellip un ou
plusieurs helliphelliphellip b) Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de helliphelliphelliphellipun ou
plusieurs helliphelliphellip c) Lors dune reacuteaction doxydoreacuteduction loxydant helliphelliphellip un ou plusieurs
eacutelectrons
2 Choisir le mot adeacutequat entre les deux proposeacutes a) Dans le couple Ag+
(aq)Ag(s) lrsquoion argent esthelliphelliphelliphelliphellip (le reacuteducteurlrsquooxydant)
b) La demi-eacutequation drsquooxydoreacuteduction associeacutee au couple H+(aq) H2(g) srsquoeacutecrit
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2H+(aq) +2e- rarr H2(g) H2(g) rarr 2H+
(aq) +2e- c) Le meacutetal fer ne peut pas reacuteagir avec helliphelliphelliphelliphellip lrsquoion Mg 2+ lrsquoion Cu2+ d) Lrsquoion cuivre (II) peut reacuteagir avec helliphelliphellip le meacutetal argent le meacutetal fer e) Le meacutetal cuivre ne peut pas reacuteagir avec helliphelliphelliplrsquoion H+
(aq) lrsquoion Zn2+
3 Vrai ou faux a) Lors dune reacuteaction doxydoreacuteduction le reacuteducteur donne un ou plusieurs
eacutelectrons e - (V) b) Lrsquooxydant capte des protons (F) c) Au cours drsquoune reacuteaction drsquooxydoreacuteduction le nombre drsquoeacutelectrons ceacutedeacutes
par le reacuteducteur est eacutegal au nombre drsquoeacutelectrons capteacutes par lrsquooxydant (V)
d) Les meacutetaux peuvent ceacuteder des eacutelectrons ils sont des reacuteducteurs (V) e) Tous les couples suivants sont des couples oxydant reacuteducteur
1 Zn Zn2+ 2 H2O HO ndash 3 Cu + + Cu (F) f) Les di-halogegravenes (F2 Cl2 Br2 I2 ) sont des oxydants (V)
4 Reacuteaction drsquooxydoreacuteduction ou non a) 2CuO + C rarr 2Cu + CO2 b) 2NaOH + H2SO4 rarr Na2SO4 + 2H2O c) H2SO4 + 8HIrarr H2S + 4I2 + 4H2O d) HClO4 + KOH rarr KClO4 + H2O
5 Ecrire les demi-eacutequations drsquooxydoreacuteduction des couples suivants Ag+
(aq) Ag(s) Cl2(aq) Cl ndash(aq) Fe2+(aq) Fe(s) H
+(aq) H2(g)
6 On donne leacutequation non eacutequilibreacutee de la reacuteaction doxydoreacuteduction suivante Sn+2 + Alrarr Sn + Al+3 a) Equilibrer cette eacutequation bilan b) Preacuteciser quelle est parmi les reacuteactifs lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice c) Nommer les couples reacutedox mis en jeu et les classer selon le pouvoir oxydant croissant du cation meacutetallique
7 Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-eacutequation Identifier lagent oxydant et lagent reacuteducteur dans chaque eacutequation et eacutequilibrer les eacutequations bilan
a) C + H2SO4 rarr CO2 + 2SO2 + 2H2O b) H2S + O2 rarr SO2 + H2O c) Al + Hg Cl2 rarrAlCl3 + Hg d) Zn + HCl rarr ZnCl2 +H2 e) Fe2O3 + CO rarr Fe + CO2 f) HNO3 + H3PO3 rarr NO + H3PO4 + H2O g) H2SO4 + HI rarrH2S + I2 + 4H2O h) MnO2 + HCl rarrMnCl2 + Cl2 + H2O i) KMnO4 + HCl rarrMnCl2 + KCl + Cl2 + H2O
8 On plonge une lame drsquoaluminium dans une solution de sulfate de cuivre CuSO4 Un deacutepot de cuivre solide Cu(s) se forme sur la lame et des ions aluminium apparaissent dans la solution
a) Ecrire lrsquoeacutequation qui modeacutelise la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui a lieu b) Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation
c) Calculer la masse drsquoaluminium qui peut reacuteagir avec 100g solution de sulfate de cuivre de concentration 16 ACu = 64 AS = 32 AO = 16 AAl = 27
9 Les gongs sont des instruments originaires de lrsquoAsie du Sud-Est dont la sonoriteacute est notamment lieacutee au mateacuteriau utiliseacute pour leur fabrication le bronze alliage de cuivre et drsquoeacutetain Pour deacuteterminer la composition du bronze on reacutealise les expeacuteriences preacuteliminaires suivantes
A On introduit un morceau drsquoeacutetain dans une solution drsquoacide chlorhydrique il se forme des ions drsquoeacutetain Sn2+
(aq) et du dihydrogegravene gazeux B On introduit un morceau de cuivre dans une solution drsquoacide chlorhydrique on nrsquoobserve aucune transformation chimique C On introduit un morceau du bronze dans une solution drsquoacide chlorhydrique on observe un deacutegagement gazeux a) Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui modeacutelise la
transformation chimique observeacutee lors de lrsquoexpeacuterience C b) Comparer le caractegravere reacuteducteur de ces deux meacutetaux c) Deacuteduire la composition massique du bronze si la masse du morceau de
bronze est de 173 g et la masse du gaz degageacute lors de lrsquoexpeacuterience C est de 02g ASn = 119 ACu = 64 AH = 1
SUJETS PROPOSES
Sujet ndeg1
Lrsquoaluminothermie designe une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction tregraves exotermique entre lrsquoaluminium et un oxyde meacutetallique Elle conduit agrave lrsquoeacutelaboration du meacutetal et la formation drsquooxyde drsquoaluminium Par exemple le chrome est preacutepareacute par aluminothermie agrave partir de loxyde de chrome (III) et de laluminium
Lrsquoune des utilisations des plus courantes en est le soudage des rails de chemin de fer agrave partir dun meacutelange de poudre doxyde de fer (III) et daluminium Questions
1 Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction drsquoaluminothermie pour souder les
rails de chemin de fer 2 Eacutequilibrer cette eacutequation reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation Preacuteciser lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice 3 Quelle masse drsquoaluminium faut-il faire reacuteagir pour produire 014 kg Fe
Donneacutees A Al = 27 A Fe = 56
Sujet ndeg2
Lrsquoeau laquoultrapureraquo ne se trouve pas dans la nature Les eaux des riviegraveres des lacs et des nappes phreacuteatiques contiennent des mineacuteraux en solution et des gaz dissous Les eaux marines contiennent aussi des sels en pourcentage variable Pour fabriquer une eau ultrapure ndash utiliseacutee dans lrsquoindustrie micro-eacutelectronique et pharmaceutique pour la mise en oeuvre de techniques drsquoanalyses tregraves sensibles pour la culture des tissus pour la feacutecondation in vitro ndash on eacutelimine toutes les substances et tous les micro-organismes qursquoelle contient
La dissociation tregraves partielle de lrsquoeau pure donne lieu agrave un eacutequilibre chimique
2 H2O(L) H3O+ + HO ndash
Questions
1 Pourquoi lrsquoeau parfaitement pure preacutesente-t-elle une tregraves faible conductibiliteacute eacutelectrique
2 Donner la deacutefinition et lrsquoexpression du produit ionique de lrsquoeau 3 Calculer le pH drsquoune solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M et
drsquoune solution drsquohydroxyde de natrium 01M 4 Si un eacutelegraveve a pris 10 ml solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M
et qursquoil ajoute agrave cette solution 10 ml solution drsquohydroxyde de natrium 01M la solution aura-t-elle un caractegravere neutre Expliquer
Sujet ndeg3
La batterie dune voiture est un accumulateur au plomb constitueacute de deux eacutelectrodes en plomb Pb(S) dont lun est recouvert de dioxyde de plomb PbO2(s) Lensemble est immergeacute dans une solution concentreacutee dacide sulfurique (2H+
(aq) + SO4
2ndash (aq) ) Les couples mis en jeu sont Pb2+
(aq)Pb(s) et PbO2(s) Pb2+(aq) Lorsque la
voiture deacutemarre laccumulateur fonctionne comme une pile Lorsque la voiture roule la batterie se recharge et fonctionne comme un eacutelectrolyseur
Questions
1 Eacutecrire les demi-eacutequations eacutelectroniques associeacutees agrave ces deux couples 2 Indiquer la cathode et lanode Quelle est la borne neacutegative Preacuteciser pour
chaque eacutelectrode la nature (oxydation ou reacuteduction) de la reacuteaction observeacutee 3 Justifier que leacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation chimique qui a
lieu lors du deacutemarrage de la voiture peut seacutecrire Pb(s) + PbO2 (s) + 4 H+
(aq) = 2 Pb2+(aq) + 2H2O(l)
4 Expliquer le fonctionnement de cette pile
Sujet ndeg4
Les esters sont tregraves abondants dans la nature fleurs graines fruits essences veacutegeacutetales huiles veacutegeacutetales et animales graisses Ils sont des substances utiles dans lrsquoindustrie agroalimentaire en parfumerie et dans drsquoautres secteurs industriels Les esters sont obtenus par la reacuteaction drsquoesteacuterification Un ester est le produit drsquoun acide carboxylique avec un alcool
Acide carboxylique + alcools ester + eau
R CO
OH+ ROH R C
O
OR+ H2O
Cette reacuteaction est lente et reacuteversible Lrsquoaugmentation de la concentration initiale drsquoalcool et drsquoacide et aussi de la tempeacuterature et la preacutesence drsquoun catalyseur (par exemple H2SO4) permettent drsquoaugmenter la vitesse des deux reacuteactions et drsquoaboutir plus rapidement agrave lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre
Questions
1 Expliquer les termes laquolenteraquo laquoreacuteversibleraquo et laquolrsquoeacutetat drsquoeacutequilibreraquo 2 On considegravere initialement un systegraveme chimique contenant une mole drsquoacide
carboxylique et une mole drsquoalcool Apregraves qursquoon a atteint lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre [ester] = 066 Calculer la valeur de la constante drsquoeacutequilibre Quelle sera la valeur du rendement de cette reacuteaction
3 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation entre lrsquoacide butanoϊque et eacutethanol qui possegravede une odeur drsquoananas Nommer les produits obtenus
4 Expliquer lrsquoimportance des esters
Sujet ndeg5
A lrsquoabri de lrsquoair certains vins se conservent tregraves longtemps mais agrave son contact tous les vins srsquoaltegraverent En effet lrsquooxydation de lrsquoeacutethanol CH3ndashCH2ndashOH par lrsquooxygegravene de lrsquoair conduit agrave lrsquoacide eacutethanoϊque eacutegalement appeleacute acide aceacutetique CH3ndashCOOH principal constituant du vinaigre Parallegravelement agrave cette reacuteaction favoriseacutee par des bacteacuteries du genre Aceacutetobacter une reacuteaction lente entre lrsquoacide aceacutetique formeacute et lrsquoeacutethanol restant conduit agrave un ester lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle qui donne un goucirct piquant Questions
1 Expliquer pourquoi les vins conserveacutes agrave lrsquoabri de lrsquoair ne se transforment pas en vinaigre 2 Ecrire les deux eacutequations chimiques qui deacutecrivent les reacuteactions deacutecrites dans le texte 3 Ecrire lrsquoeacutequation qui deacutecrit lrsquoacide eacutethanoϊque comme un acide Bronsted Identifier les couples acidebase mis en jeu 4 Deacutecrire les proprieacuteteacutes physiques de lrsquoacide aceacutethique
Masses atomiques c = 12 gmol-1 O = 16 gmol-1 H = 1 gmol-1
Sujet ndeg6
Le savon de Marseille est un type de savon particuliegraverement efficace par son pouvoir nettoyant utiliseacute essentiellement pour lrsquohygiegravene du corps La formule de ce savon contenant 72 sels drsquoacides gras (provenant du meacutelange dhuiles et de soude NaOH) a eacuteteacute fixeacutee entre le XIVe et le XVIIe siegravecles Au XIXe siegravecle Marseille avec ses presque 90 savonneries possegravede une industrie florissante qui connaicirct son apogeacutee en 1913 avec pregraves de 180000 tonnes produites Apregraves 1950 larriveacutee des deacutetergents de synthegravese preacutecipite rapidement son deacuteclin
Les savons R-COO-Na+ (ougrave R- est un radical drsquoacide gras) srsquoobtiennent par hydrolyse basique des triglyceacuterides se trouvant dans les graisses avec de la soude NaOH
Un savon contient un groupe hydrophile (ion carboxylate) et un groupe hydrophobe (ou lipophile) la chaicircne carboneacutee Cette structure lui confegravere des proprieacuteteacutes deacutetergentes Questions
1 Expliquer les termes laquohydrophileraquo et laquohydrophoberaquo 2 Indiquer le groupe hydrophile et le groupe hydrophobe du palmitate de sodium
CH3-(CH2)14-COO-Na 3 Expliquer pourquoi les savons sont des produits de nettoyage 4 Quel est le pourcentage de carbone dans le palmitate de sodium 5 Expliquer le deacuteclin du savon de Marseille apregraves 1950
Appareils et verrerie de laboratoire
Flacon Ballon agrave fond plat Beacutecher Pissette Entonnoir
Tube agrave essai Erlenmeyer Fiole jaugeacutee Ampoule agrave deacutecanter Pipette jaugeacutee
Eprouvette gradueacutee Burette gradueacutee Pipette gradueacutee Reacutefrigeacuterant
Cristallisoir Verre agrave pied Flacon compte-gouttes Spatules
Agitateur-baguette Page daccueil Page exercices Page httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpwwwac-nancy-metzfrenseignphysiqueSC_INDEXHTMollegraveges
Imagini
1) combustion du magneacutesium
httpscienceamusantenetwikiindexphptitle=ImageCombustion_magnC3A9sium_1jpg
2) pag 22 httplyc-renaudeau-49ac-nantesfrphysapspipphparticle54
3)
- Les substances qui contiennent un eacuteleacutement qui a la tendance de faire augmenter le nombre drsquooxydations (par exemple CO) Exemples Pourquoi le cuivre ne peut pas reacuteagir avec lrsquoacide chlorhydrique mais la
reacuteaction avec lrsquoacide nitrique concentreacute est-elle possible
Cu + HCl
Le cuivre est un reacuteducteur plus faible que le H2 la reacuteaction nrsquoa pas lieu
Cu + HNO3 rarr Cu(NO3)2 + NO + H2O
Cette reacuteaction est possible parce que le cuivre peut ecirctre oxydeacute par lrsquoacide nitrique mais sans remplacer lrsquohydrogegravene
Cu0 + H+1N+5O-2
3 rarr Cu+2(NO3)2-1 + N+2O-2 + H+1
2O-2
Reacuteactifs Cu0 N+5 Produits Cu+2 N+2 Les demi-reacuteactions
x3 Cu0 rarr Cu+2 + 2e ndash Oxydation agent reacuteducteur
x2 N+5 + 3e ndash rarr N+2 Reacuteduction agent oxydant
Par la multiplication par 3 de la premiegravere demi-eacutequation et par 2 de la deuxiegraveme les 6 eacutelectrons produits par lrsquoune sont consommeacutes par lrsquoautre
3 Cu0 rarr 3 Cu+2 + 6e ndash
2N+5 + 6e ndash rarr 2N+2
3Cu0 + z H+1N+5O-2
3 rarr 3Cu+2(NO3)2-1 + 2N+2O-2 + yH+1
2O-2
Pour eacutequilibrer leacutequation bilan des reacuteactions reacutedox faire le bilan de matiegravere en eacutequilibrant lrsquohydrogegravene z = 3x2+2 = 8 et lrsquoeau=gt y = 4
3Cu0 + 8 H+1N+5O-23 rarr 3Cu+2(NO3)
-12 + 2N+2O-2 + 4H+1
2O-2
agent agent reacuteducteur oxydant
Ecrire leacutequation doxydoreacuteduction qui se produit lorsque lon met en
preacutesence les ions permanganate MnO4-(aq) avec les ions ferreux Fe2+
(aq)
Si on verse une solution de permanganate de potassium sur une solution contenant des ions Fe2+ on observe une deacutecoloration due agrave la formation des ions Mn2+ (en milieu acide sulfurique)
FeSO4(aq) + KMnO4(aq) H2 SO4 (aq) rarr Fe2(SO4)3(aq) + Mn SO4 (aq)+K2 SO4 (aq)+H2O(l)
Les couples MnO4-(aq) Mn2+
(aq) et Fe3+(aq) Fe2+
(aq)
MnO4-(aq) ndash ion permanganate violet en solution
Mn2+(aq) ndash ion manganegravese incolore en solution
Fe3+(aq) ndash ion fer III vert pacircle en solution
Fe2+(aq) ndash rouilleacute en solution
Il faut tout dabord eacutecrire les deux demi-eacutequations eacutelectroniques
- 2e- 2Fe2+
(aq) 2Fe3+(aq)
Mn+7O4-(aq) + 5e- Mn2+
(aq)
On eacutequilibre ensuite tous les atomes autres que O et H Pour lrsquoeacuteleacutement oxygegravene eacutetant en milieu aqueux il faut ajouter des H2O
Fe2+(aq) = Fe3+
(aq) + 2e-
Mn+7O4-(aq) + 5e- Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
Pour lrsquoeacuteleacutement hydrogegravene eacutetant en milieu acide il faut ajouter des H+ au deacutepart 2Fe2+
(aq) = 2Fe3+(aq) + 2e-
Mn+7O4
-(aq) + 8 H+ + 5e- Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
Il faut ensuite sarranger pour avoir le mecircme nombre deacutelectrons eacutechangeacutes dans les deux demi-eacutequations eacutelectroniques
5 2Fe2+
(aq) = 2Fe3+(aq) + 2e-
2 MnO4-(aq) + 8 H+ + 5 e- = Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
2 MnO4
-(aq) + 10 Fe2+
(aq) + 16 H+ = 2 Mn2+(aq) + 10 Fe3+
(aq) + 8 H2O(l)
10FeSO4(aq) + 2KMnO4(aq) + 8H2 SO4 (aq) rarr 5Fe2(SO4)3(aq) + 2Mn SO4 (aq) +K2 SO4 (aq)+ 4H2O(l)
Rappels doxydoreacuteduction
Donnez la deacutefinition dun oxydant et rappelez agrave quelle demi-eacutequation eacutelectronique il reacutepond Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de gagner des eacutelectrons selon leacutequation ox + n e- = red Donnez la deacutefinition dun reacuteducteur et rappelez agrave quelle demi-eacutequation eacutelectronique il reacutepond Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de perdre des eacutelectrons selon leacutequation red = ox + n e- Comment appelle-t-on lensemble dun oxydant et dun reacuteducteur lieacutes par une demi-eacutequation eacutelectronique Quelle notation utilisons-nous pour cet ensemble Un oxydant et un reacuteducteur lieacute par une demi-eacutequation eacutelectronique forment un couple doxydoreacuteduction que lon note oxred Donnez la deacutefinition dune eacutequation doxydoreacuteduction Une reacuteaction doxydoreacuteduction met en jeu un transfert deacutelectrons entre loxydant dun couple oxydoreacuteducteur et le reacuteducteur dun autre couple oxydoreacuteducteur
Exercices
1 Mots manquants a) Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de helliphelliphelliphellip un ou
plusieurs helliphelliphellip b) Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de helliphelliphelliphellipun ou
plusieurs helliphelliphellip c) Lors dune reacuteaction doxydoreacuteduction loxydant helliphelliphellip un ou plusieurs
eacutelectrons
2 Choisir le mot adeacutequat entre les deux proposeacutes a) Dans le couple Ag+
(aq)Ag(s) lrsquoion argent esthelliphelliphelliphelliphellip (le reacuteducteurlrsquooxydant)
b) La demi-eacutequation drsquooxydoreacuteduction associeacutee au couple H+(aq) H2(g) srsquoeacutecrit
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2H+(aq) +2e- rarr H2(g) H2(g) rarr 2H+
(aq) +2e- c) Le meacutetal fer ne peut pas reacuteagir avec helliphelliphelliphelliphellip lrsquoion Mg 2+ lrsquoion Cu2+ d) Lrsquoion cuivre (II) peut reacuteagir avec helliphelliphellip le meacutetal argent le meacutetal fer e) Le meacutetal cuivre ne peut pas reacuteagir avec helliphelliphelliplrsquoion H+
(aq) lrsquoion Zn2+
3 Vrai ou faux a) Lors dune reacuteaction doxydoreacuteduction le reacuteducteur donne un ou plusieurs
eacutelectrons e - (V) b) Lrsquooxydant capte des protons (F) c) Au cours drsquoune reacuteaction drsquooxydoreacuteduction le nombre drsquoeacutelectrons ceacutedeacutes
par le reacuteducteur est eacutegal au nombre drsquoeacutelectrons capteacutes par lrsquooxydant (V)
d) Les meacutetaux peuvent ceacuteder des eacutelectrons ils sont des reacuteducteurs (V) e) Tous les couples suivants sont des couples oxydant reacuteducteur
1 Zn Zn2+ 2 H2O HO ndash 3 Cu + + Cu (F) f) Les di-halogegravenes (F2 Cl2 Br2 I2 ) sont des oxydants (V)
4 Reacuteaction drsquooxydoreacuteduction ou non a) 2CuO + C rarr 2Cu + CO2 b) 2NaOH + H2SO4 rarr Na2SO4 + 2H2O c) H2SO4 + 8HIrarr H2S + 4I2 + 4H2O d) HClO4 + KOH rarr KClO4 + H2O
5 Ecrire les demi-eacutequations drsquooxydoreacuteduction des couples suivants Ag+
(aq) Ag(s) Cl2(aq) Cl ndash(aq) Fe2+(aq) Fe(s) H
+(aq) H2(g)
6 On donne leacutequation non eacutequilibreacutee de la reacuteaction doxydoreacuteduction suivante Sn+2 + Alrarr Sn + Al+3 a) Equilibrer cette eacutequation bilan b) Preacuteciser quelle est parmi les reacuteactifs lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice c) Nommer les couples reacutedox mis en jeu et les classer selon le pouvoir oxydant croissant du cation meacutetallique
7 Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-eacutequation Identifier lagent oxydant et lagent reacuteducteur dans chaque eacutequation et eacutequilibrer les eacutequations bilan
a) C + H2SO4 rarr CO2 + 2SO2 + 2H2O b) H2S + O2 rarr SO2 + H2O c) Al + Hg Cl2 rarrAlCl3 + Hg d) Zn + HCl rarr ZnCl2 +H2 e) Fe2O3 + CO rarr Fe + CO2 f) HNO3 + H3PO3 rarr NO + H3PO4 + H2O g) H2SO4 + HI rarrH2S + I2 + 4H2O h) MnO2 + HCl rarrMnCl2 + Cl2 + H2O i) KMnO4 + HCl rarrMnCl2 + KCl + Cl2 + H2O
8 On plonge une lame drsquoaluminium dans une solution de sulfate de cuivre CuSO4 Un deacutepot de cuivre solide Cu(s) se forme sur la lame et des ions aluminium apparaissent dans la solution
a) Ecrire lrsquoeacutequation qui modeacutelise la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui a lieu b) Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation
c) Calculer la masse drsquoaluminium qui peut reacuteagir avec 100g solution de sulfate de cuivre de concentration 16 ACu = 64 AS = 32 AO = 16 AAl = 27
9 Les gongs sont des instruments originaires de lrsquoAsie du Sud-Est dont la sonoriteacute est notamment lieacutee au mateacuteriau utiliseacute pour leur fabrication le bronze alliage de cuivre et drsquoeacutetain Pour deacuteterminer la composition du bronze on reacutealise les expeacuteriences preacuteliminaires suivantes
A On introduit un morceau drsquoeacutetain dans une solution drsquoacide chlorhydrique il se forme des ions drsquoeacutetain Sn2+
(aq) et du dihydrogegravene gazeux B On introduit un morceau de cuivre dans une solution drsquoacide chlorhydrique on nrsquoobserve aucune transformation chimique C On introduit un morceau du bronze dans une solution drsquoacide chlorhydrique on observe un deacutegagement gazeux a) Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui modeacutelise la
transformation chimique observeacutee lors de lrsquoexpeacuterience C b) Comparer le caractegravere reacuteducteur de ces deux meacutetaux c) Deacuteduire la composition massique du bronze si la masse du morceau de
bronze est de 173 g et la masse du gaz degageacute lors de lrsquoexpeacuterience C est de 02g ASn = 119 ACu = 64 AH = 1
SUJETS PROPOSES
Sujet ndeg1
Lrsquoaluminothermie designe une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction tregraves exotermique entre lrsquoaluminium et un oxyde meacutetallique Elle conduit agrave lrsquoeacutelaboration du meacutetal et la formation drsquooxyde drsquoaluminium Par exemple le chrome est preacutepareacute par aluminothermie agrave partir de loxyde de chrome (III) et de laluminium
Lrsquoune des utilisations des plus courantes en est le soudage des rails de chemin de fer agrave partir dun meacutelange de poudre doxyde de fer (III) et daluminium Questions
1 Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction drsquoaluminothermie pour souder les
rails de chemin de fer 2 Eacutequilibrer cette eacutequation reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation Preacuteciser lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice 3 Quelle masse drsquoaluminium faut-il faire reacuteagir pour produire 014 kg Fe
Donneacutees A Al = 27 A Fe = 56
Sujet ndeg2
Lrsquoeau laquoultrapureraquo ne se trouve pas dans la nature Les eaux des riviegraveres des lacs et des nappes phreacuteatiques contiennent des mineacuteraux en solution et des gaz dissous Les eaux marines contiennent aussi des sels en pourcentage variable Pour fabriquer une eau ultrapure ndash utiliseacutee dans lrsquoindustrie micro-eacutelectronique et pharmaceutique pour la mise en oeuvre de techniques drsquoanalyses tregraves sensibles pour la culture des tissus pour la feacutecondation in vitro ndash on eacutelimine toutes les substances et tous les micro-organismes qursquoelle contient
La dissociation tregraves partielle de lrsquoeau pure donne lieu agrave un eacutequilibre chimique
2 H2O(L) H3O+ + HO ndash
Questions
1 Pourquoi lrsquoeau parfaitement pure preacutesente-t-elle une tregraves faible conductibiliteacute eacutelectrique
2 Donner la deacutefinition et lrsquoexpression du produit ionique de lrsquoeau 3 Calculer le pH drsquoune solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M et
drsquoune solution drsquohydroxyde de natrium 01M 4 Si un eacutelegraveve a pris 10 ml solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M
et qursquoil ajoute agrave cette solution 10 ml solution drsquohydroxyde de natrium 01M la solution aura-t-elle un caractegravere neutre Expliquer
Sujet ndeg3
La batterie dune voiture est un accumulateur au plomb constitueacute de deux eacutelectrodes en plomb Pb(S) dont lun est recouvert de dioxyde de plomb PbO2(s) Lensemble est immergeacute dans une solution concentreacutee dacide sulfurique (2H+
(aq) + SO4
2ndash (aq) ) Les couples mis en jeu sont Pb2+
(aq)Pb(s) et PbO2(s) Pb2+(aq) Lorsque la
voiture deacutemarre laccumulateur fonctionne comme une pile Lorsque la voiture roule la batterie se recharge et fonctionne comme un eacutelectrolyseur
Questions
1 Eacutecrire les demi-eacutequations eacutelectroniques associeacutees agrave ces deux couples 2 Indiquer la cathode et lanode Quelle est la borne neacutegative Preacuteciser pour
chaque eacutelectrode la nature (oxydation ou reacuteduction) de la reacuteaction observeacutee 3 Justifier que leacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation chimique qui a
lieu lors du deacutemarrage de la voiture peut seacutecrire Pb(s) + PbO2 (s) + 4 H+
(aq) = 2 Pb2+(aq) + 2H2O(l)
4 Expliquer le fonctionnement de cette pile
Sujet ndeg4
Les esters sont tregraves abondants dans la nature fleurs graines fruits essences veacutegeacutetales huiles veacutegeacutetales et animales graisses Ils sont des substances utiles dans lrsquoindustrie agroalimentaire en parfumerie et dans drsquoautres secteurs industriels Les esters sont obtenus par la reacuteaction drsquoesteacuterification Un ester est le produit drsquoun acide carboxylique avec un alcool
Acide carboxylique + alcools ester + eau
R CO
OH+ ROH R C
O
OR+ H2O
Cette reacuteaction est lente et reacuteversible Lrsquoaugmentation de la concentration initiale drsquoalcool et drsquoacide et aussi de la tempeacuterature et la preacutesence drsquoun catalyseur (par exemple H2SO4) permettent drsquoaugmenter la vitesse des deux reacuteactions et drsquoaboutir plus rapidement agrave lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre
Questions
1 Expliquer les termes laquolenteraquo laquoreacuteversibleraquo et laquolrsquoeacutetat drsquoeacutequilibreraquo 2 On considegravere initialement un systegraveme chimique contenant une mole drsquoacide
carboxylique et une mole drsquoalcool Apregraves qursquoon a atteint lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre [ester] = 066 Calculer la valeur de la constante drsquoeacutequilibre Quelle sera la valeur du rendement de cette reacuteaction
3 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation entre lrsquoacide butanoϊque et eacutethanol qui possegravede une odeur drsquoananas Nommer les produits obtenus
4 Expliquer lrsquoimportance des esters
Sujet ndeg5
A lrsquoabri de lrsquoair certains vins se conservent tregraves longtemps mais agrave son contact tous les vins srsquoaltegraverent En effet lrsquooxydation de lrsquoeacutethanol CH3ndashCH2ndashOH par lrsquooxygegravene de lrsquoair conduit agrave lrsquoacide eacutethanoϊque eacutegalement appeleacute acide aceacutetique CH3ndashCOOH principal constituant du vinaigre Parallegravelement agrave cette reacuteaction favoriseacutee par des bacteacuteries du genre Aceacutetobacter une reacuteaction lente entre lrsquoacide aceacutetique formeacute et lrsquoeacutethanol restant conduit agrave un ester lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle qui donne un goucirct piquant Questions
1 Expliquer pourquoi les vins conserveacutes agrave lrsquoabri de lrsquoair ne se transforment pas en vinaigre 2 Ecrire les deux eacutequations chimiques qui deacutecrivent les reacuteactions deacutecrites dans le texte 3 Ecrire lrsquoeacutequation qui deacutecrit lrsquoacide eacutethanoϊque comme un acide Bronsted Identifier les couples acidebase mis en jeu 4 Deacutecrire les proprieacuteteacutes physiques de lrsquoacide aceacutethique
Masses atomiques c = 12 gmol-1 O = 16 gmol-1 H = 1 gmol-1
Sujet ndeg6
Le savon de Marseille est un type de savon particuliegraverement efficace par son pouvoir nettoyant utiliseacute essentiellement pour lrsquohygiegravene du corps La formule de ce savon contenant 72 sels drsquoacides gras (provenant du meacutelange dhuiles et de soude NaOH) a eacuteteacute fixeacutee entre le XIVe et le XVIIe siegravecles Au XIXe siegravecle Marseille avec ses presque 90 savonneries possegravede une industrie florissante qui connaicirct son apogeacutee en 1913 avec pregraves de 180000 tonnes produites Apregraves 1950 larriveacutee des deacutetergents de synthegravese preacutecipite rapidement son deacuteclin
Les savons R-COO-Na+ (ougrave R- est un radical drsquoacide gras) srsquoobtiennent par hydrolyse basique des triglyceacuterides se trouvant dans les graisses avec de la soude NaOH
Un savon contient un groupe hydrophile (ion carboxylate) et un groupe hydrophobe (ou lipophile) la chaicircne carboneacutee Cette structure lui confegravere des proprieacuteteacutes deacutetergentes Questions
1 Expliquer les termes laquohydrophileraquo et laquohydrophoberaquo 2 Indiquer le groupe hydrophile et le groupe hydrophobe du palmitate de sodium
CH3-(CH2)14-COO-Na 3 Expliquer pourquoi les savons sont des produits de nettoyage 4 Quel est le pourcentage de carbone dans le palmitate de sodium 5 Expliquer le deacuteclin du savon de Marseille apregraves 1950
Appareils et verrerie de laboratoire
Flacon Ballon agrave fond plat Beacutecher Pissette Entonnoir
Tube agrave essai Erlenmeyer Fiole jaugeacutee Ampoule agrave deacutecanter Pipette jaugeacutee
Eprouvette gradueacutee Burette gradueacutee Pipette gradueacutee Reacutefrigeacuterant
Cristallisoir Verre agrave pied Flacon compte-gouttes Spatules
Agitateur-baguette Page daccueil Page exercices Page httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpwwwac-nancy-metzfrenseignphysiqueSC_INDEXHTMollegraveges
Imagini
1) combustion du magneacutesium
httpscienceamusantenetwikiindexphptitle=ImageCombustion_magnC3A9sium_1jpg
2) pag 22 httplyc-renaudeau-49ac-nantesfrphysapspipphparticle54
3)
Si on verse une solution de permanganate de potassium sur une solution contenant des ions Fe2+ on observe une deacutecoloration due agrave la formation des ions Mn2+ (en milieu acide sulfurique)
FeSO4(aq) + KMnO4(aq) H2 SO4 (aq) rarr Fe2(SO4)3(aq) + Mn SO4 (aq)+K2 SO4 (aq)+H2O(l)
Les couples MnO4-(aq) Mn2+
(aq) et Fe3+(aq) Fe2+
(aq)
MnO4-(aq) ndash ion permanganate violet en solution
Mn2+(aq) ndash ion manganegravese incolore en solution
Fe3+(aq) ndash ion fer III vert pacircle en solution
Fe2+(aq) ndash rouilleacute en solution
Il faut tout dabord eacutecrire les deux demi-eacutequations eacutelectroniques
- 2e- 2Fe2+
(aq) 2Fe3+(aq)
Mn+7O4-(aq) + 5e- Mn2+
(aq)
On eacutequilibre ensuite tous les atomes autres que O et H Pour lrsquoeacuteleacutement oxygegravene eacutetant en milieu aqueux il faut ajouter des H2O
Fe2+(aq) = Fe3+
(aq) + 2e-
Mn+7O4-(aq) + 5e- Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
Pour lrsquoeacuteleacutement hydrogegravene eacutetant en milieu acide il faut ajouter des H+ au deacutepart 2Fe2+
(aq) = 2Fe3+(aq) + 2e-
Mn+7O4
-(aq) + 8 H+ + 5e- Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
Il faut ensuite sarranger pour avoir le mecircme nombre deacutelectrons eacutechangeacutes dans les deux demi-eacutequations eacutelectroniques
5 2Fe2+
(aq) = 2Fe3+(aq) + 2e-
2 MnO4-(aq) + 8 H+ + 5 e- = Mn2+
(aq) + 4 H2O(l)
2 MnO4
-(aq) + 10 Fe2+
(aq) + 16 H+ = 2 Mn2+(aq) + 10 Fe3+
(aq) + 8 H2O(l)
10FeSO4(aq) + 2KMnO4(aq) + 8H2 SO4 (aq) rarr 5Fe2(SO4)3(aq) + 2Mn SO4 (aq) +K2 SO4 (aq)+ 4H2O(l)
Rappels doxydoreacuteduction
Donnez la deacutefinition dun oxydant et rappelez agrave quelle demi-eacutequation eacutelectronique il reacutepond Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de gagner des eacutelectrons selon leacutequation ox + n e- = red Donnez la deacutefinition dun reacuteducteur et rappelez agrave quelle demi-eacutequation eacutelectronique il reacutepond Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de perdre des eacutelectrons selon leacutequation red = ox + n e- Comment appelle-t-on lensemble dun oxydant et dun reacuteducteur lieacutes par une demi-eacutequation eacutelectronique Quelle notation utilisons-nous pour cet ensemble Un oxydant et un reacuteducteur lieacute par une demi-eacutequation eacutelectronique forment un couple doxydoreacuteduction que lon note oxred Donnez la deacutefinition dune eacutequation doxydoreacuteduction Une reacuteaction doxydoreacuteduction met en jeu un transfert deacutelectrons entre loxydant dun couple oxydoreacuteducteur et le reacuteducteur dun autre couple oxydoreacuteducteur
Exercices
1 Mots manquants a) Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de helliphelliphelliphellip un ou
plusieurs helliphelliphellip b) Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de helliphelliphelliphellipun ou
plusieurs helliphelliphellip c) Lors dune reacuteaction doxydoreacuteduction loxydant helliphelliphellip un ou plusieurs
eacutelectrons
2 Choisir le mot adeacutequat entre les deux proposeacutes a) Dans le couple Ag+
(aq)Ag(s) lrsquoion argent esthelliphelliphelliphelliphellip (le reacuteducteurlrsquooxydant)
b) La demi-eacutequation drsquooxydoreacuteduction associeacutee au couple H+(aq) H2(g) srsquoeacutecrit
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2H+(aq) +2e- rarr H2(g) H2(g) rarr 2H+
(aq) +2e- c) Le meacutetal fer ne peut pas reacuteagir avec helliphelliphelliphelliphellip lrsquoion Mg 2+ lrsquoion Cu2+ d) Lrsquoion cuivre (II) peut reacuteagir avec helliphelliphellip le meacutetal argent le meacutetal fer e) Le meacutetal cuivre ne peut pas reacuteagir avec helliphelliphelliplrsquoion H+
(aq) lrsquoion Zn2+
3 Vrai ou faux a) Lors dune reacuteaction doxydoreacuteduction le reacuteducteur donne un ou plusieurs
eacutelectrons e - (V) b) Lrsquooxydant capte des protons (F) c) Au cours drsquoune reacuteaction drsquooxydoreacuteduction le nombre drsquoeacutelectrons ceacutedeacutes
par le reacuteducteur est eacutegal au nombre drsquoeacutelectrons capteacutes par lrsquooxydant (V)
d) Les meacutetaux peuvent ceacuteder des eacutelectrons ils sont des reacuteducteurs (V) e) Tous les couples suivants sont des couples oxydant reacuteducteur
1 Zn Zn2+ 2 H2O HO ndash 3 Cu + + Cu (F) f) Les di-halogegravenes (F2 Cl2 Br2 I2 ) sont des oxydants (V)
4 Reacuteaction drsquooxydoreacuteduction ou non a) 2CuO + C rarr 2Cu + CO2 b) 2NaOH + H2SO4 rarr Na2SO4 + 2H2O c) H2SO4 + 8HIrarr H2S + 4I2 + 4H2O d) HClO4 + KOH rarr KClO4 + H2O
5 Ecrire les demi-eacutequations drsquooxydoreacuteduction des couples suivants Ag+
(aq) Ag(s) Cl2(aq) Cl ndash(aq) Fe2+(aq) Fe(s) H
+(aq) H2(g)
6 On donne leacutequation non eacutequilibreacutee de la reacuteaction doxydoreacuteduction suivante Sn+2 + Alrarr Sn + Al+3 a) Equilibrer cette eacutequation bilan b) Preacuteciser quelle est parmi les reacuteactifs lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice c) Nommer les couples reacutedox mis en jeu et les classer selon le pouvoir oxydant croissant du cation meacutetallique
7 Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-eacutequation Identifier lagent oxydant et lagent reacuteducteur dans chaque eacutequation et eacutequilibrer les eacutequations bilan
a) C + H2SO4 rarr CO2 + 2SO2 + 2H2O b) H2S + O2 rarr SO2 + H2O c) Al + Hg Cl2 rarrAlCl3 + Hg d) Zn + HCl rarr ZnCl2 +H2 e) Fe2O3 + CO rarr Fe + CO2 f) HNO3 + H3PO3 rarr NO + H3PO4 + H2O g) H2SO4 + HI rarrH2S + I2 + 4H2O h) MnO2 + HCl rarrMnCl2 + Cl2 + H2O i) KMnO4 + HCl rarrMnCl2 + KCl + Cl2 + H2O
8 On plonge une lame drsquoaluminium dans une solution de sulfate de cuivre CuSO4 Un deacutepot de cuivre solide Cu(s) se forme sur la lame et des ions aluminium apparaissent dans la solution
a) Ecrire lrsquoeacutequation qui modeacutelise la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui a lieu b) Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation
c) Calculer la masse drsquoaluminium qui peut reacuteagir avec 100g solution de sulfate de cuivre de concentration 16 ACu = 64 AS = 32 AO = 16 AAl = 27
9 Les gongs sont des instruments originaires de lrsquoAsie du Sud-Est dont la sonoriteacute est notamment lieacutee au mateacuteriau utiliseacute pour leur fabrication le bronze alliage de cuivre et drsquoeacutetain Pour deacuteterminer la composition du bronze on reacutealise les expeacuteriences preacuteliminaires suivantes
A On introduit un morceau drsquoeacutetain dans une solution drsquoacide chlorhydrique il se forme des ions drsquoeacutetain Sn2+
(aq) et du dihydrogegravene gazeux B On introduit un morceau de cuivre dans une solution drsquoacide chlorhydrique on nrsquoobserve aucune transformation chimique C On introduit un morceau du bronze dans une solution drsquoacide chlorhydrique on observe un deacutegagement gazeux a) Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui modeacutelise la
transformation chimique observeacutee lors de lrsquoexpeacuterience C b) Comparer le caractegravere reacuteducteur de ces deux meacutetaux c) Deacuteduire la composition massique du bronze si la masse du morceau de
bronze est de 173 g et la masse du gaz degageacute lors de lrsquoexpeacuterience C est de 02g ASn = 119 ACu = 64 AH = 1
SUJETS PROPOSES
Sujet ndeg1
Lrsquoaluminothermie designe une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction tregraves exotermique entre lrsquoaluminium et un oxyde meacutetallique Elle conduit agrave lrsquoeacutelaboration du meacutetal et la formation drsquooxyde drsquoaluminium Par exemple le chrome est preacutepareacute par aluminothermie agrave partir de loxyde de chrome (III) et de laluminium
Lrsquoune des utilisations des plus courantes en est le soudage des rails de chemin de fer agrave partir dun meacutelange de poudre doxyde de fer (III) et daluminium Questions
1 Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction drsquoaluminothermie pour souder les
rails de chemin de fer 2 Eacutequilibrer cette eacutequation reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation Preacuteciser lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice 3 Quelle masse drsquoaluminium faut-il faire reacuteagir pour produire 014 kg Fe
Donneacutees A Al = 27 A Fe = 56
Sujet ndeg2
Lrsquoeau laquoultrapureraquo ne se trouve pas dans la nature Les eaux des riviegraveres des lacs et des nappes phreacuteatiques contiennent des mineacuteraux en solution et des gaz dissous Les eaux marines contiennent aussi des sels en pourcentage variable Pour fabriquer une eau ultrapure ndash utiliseacutee dans lrsquoindustrie micro-eacutelectronique et pharmaceutique pour la mise en oeuvre de techniques drsquoanalyses tregraves sensibles pour la culture des tissus pour la feacutecondation in vitro ndash on eacutelimine toutes les substances et tous les micro-organismes qursquoelle contient
La dissociation tregraves partielle de lrsquoeau pure donne lieu agrave un eacutequilibre chimique
2 H2O(L) H3O+ + HO ndash
Questions
1 Pourquoi lrsquoeau parfaitement pure preacutesente-t-elle une tregraves faible conductibiliteacute eacutelectrique
2 Donner la deacutefinition et lrsquoexpression du produit ionique de lrsquoeau 3 Calculer le pH drsquoune solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M et
drsquoune solution drsquohydroxyde de natrium 01M 4 Si un eacutelegraveve a pris 10 ml solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M
et qursquoil ajoute agrave cette solution 10 ml solution drsquohydroxyde de natrium 01M la solution aura-t-elle un caractegravere neutre Expliquer
Sujet ndeg3
La batterie dune voiture est un accumulateur au plomb constitueacute de deux eacutelectrodes en plomb Pb(S) dont lun est recouvert de dioxyde de plomb PbO2(s) Lensemble est immergeacute dans une solution concentreacutee dacide sulfurique (2H+
(aq) + SO4
2ndash (aq) ) Les couples mis en jeu sont Pb2+
(aq)Pb(s) et PbO2(s) Pb2+(aq) Lorsque la
voiture deacutemarre laccumulateur fonctionne comme une pile Lorsque la voiture roule la batterie se recharge et fonctionne comme un eacutelectrolyseur
Questions
1 Eacutecrire les demi-eacutequations eacutelectroniques associeacutees agrave ces deux couples 2 Indiquer la cathode et lanode Quelle est la borne neacutegative Preacuteciser pour
chaque eacutelectrode la nature (oxydation ou reacuteduction) de la reacuteaction observeacutee 3 Justifier que leacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation chimique qui a
lieu lors du deacutemarrage de la voiture peut seacutecrire Pb(s) + PbO2 (s) + 4 H+
(aq) = 2 Pb2+(aq) + 2H2O(l)
4 Expliquer le fonctionnement de cette pile
Sujet ndeg4
Les esters sont tregraves abondants dans la nature fleurs graines fruits essences veacutegeacutetales huiles veacutegeacutetales et animales graisses Ils sont des substances utiles dans lrsquoindustrie agroalimentaire en parfumerie et dans drsquoautres secteurs industriels Les esters sont obtenus par la reacuteaction drsquoesteacuterification Un ester est le produit drsquoun acide carboxylique avec un alcool
Acide carboxylique + alcools ester + eau
R CO
OH+ ROH R C
O
OR+ H2O
Cette reacuteaction est lente et reacuteversible Lrsquoaugmentation de la concentration initiale drsquoalcool et drsquoacide et aussi de la tempeacuterature et la preacutesence drsquoun catalyseur (par exemple H2SO4) permettent drsquoaugmenter la vitesse des deux reacuteactions et drsquoaboutir plus rapidement agrave lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre
Questions
1 Expliquer les termes laquolenteraquo laquoreacuteversibleraquo et laquolrsquoeacutetat drsquoeacutequilibreraquo 2 On considegravere initialement un systegraveme chimique contenant une mole drsquoacide
carboxylique et une mole drsquoalcool Apregraves qursquoon a atteint lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre [ester] = 066 Calculer la valeur de la constante drsquoeacutequilibre Quelle sera la valeur du rendement de cette reacuteaction
3 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation entre lrsquoacide butanoϊque et eacutethanol qui possegravede une odeur drsquoananas Nommer les produits obtenus
4 Expliquer lrsquoimportance des esters
Sujet ndeg5
A lrsquoabri de lrsquoair certains vins se conservent tregraves longtemps mais agrave son contact tous les vins srsquoaltegraverent En effet lrsquooxydation de lrsquoeacutethanol CH3ndashCH2ndashOH par lrsquooxygegravene de lrsquoair conduit agrave lrsquoacide eacutethanoϊque eacutegalement appeleacute acide aceacutetique CH3ndashCOOH principal constituant du vinaigre Parallegravelement agrave cette reacuteaction favoriseacutee par des bacteacuteries du genre Aceacutetobacter une reacuteaction lente entre lrsquoacide aceacutetique formeacute et lrsquoeacutethanol restant conduit agrave un ester lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle qui donne un goucirct piquant Questions
1 Expliquer pourquoi les vins conserveacutes agrave lrsquoabri de lrsquoair ne se transforment pas en vinaigre 2 Ecrire les deux eacutequations chimiques qui deacutecrivent les reacuteactions deacutecrites dans le texte 3 Ecrire lrsquoeacutequation qui deacutecrit lrsquoacide eacutethanoϊque comme un acide Bronsted Identifier les couples acidebase mis en jeu 4 Deacutecrire les proprieacuteteacutes physiques de lrsquoacide aceacutethique
Masses atomiques c = 12 gmol-1 O = 16 gmol-1 H = 1 gmol-1
Sujet ndeg6
Le savon de Marseille est un type de savon particuliegraverement efficace par son pouvoir nettoyant utiliseacute essentiellement pour lrsquohygiegravene du corps La formule de ce savon contenant 72 sels drsquoacides gras (provenant du meacutelange dhuiles et de soude NaOH) a eacuteteacute fixeacutee entre le XIVe et le XVIIe siegravecles Au XIXe siegravecle Marseille avec ses presque 90 savonneries possegravede une industrie florissante qui connaicirct son apogeacutee en 1913 avec pregraves de 180000 tonnes produites Apregraves 1950 larriveacutee des deacutetergents de synthegravese preacutecipite rapidement son deacuteclin
Les savons R-COO-Na+ (ougrave R- est un radical drsquoacide gras) srsquoobtiennent par hydrolyse basique des triglyceacuterides se trouvant dans les graisses avec de la soude NaOH
Un savon contient un groupe hydrophile (ion carboxylate) et un groupe hydrophobe (ou lipophile) la chaicircne carboneacutee Cette structure lui confegravere des proprieacuteteacutes deacutetergentes Questions
1 Expliquer les termes laquohydrophileraquo et laquohydrophoberaquo 2 Indiquer le groupe hydrophile et le groupe hydrophobe du palmitate de sodium
CH3-(CH2)14-COO-Na 3 Expliquer pourquoi les savons sont des produits de nettoyage 4 Quel est le pourcentage de carbone dans le palmitate de sodium 5 Expliquer le deacuteclin du savon de Marseille apregraves 1950
Appareils et verrerie de laboratoire
Flacon Ballon agrave fond plat Beacutecher Pissette Entonnoir
Tube agrave essai Erlenmeyer Fiole jaugeacutee Ampoule agrave deacutecanter Pipette jaugeacutee
Eprouvette gradueacutee Burette gradueacutee Pipette gradueacutee Reacutefrigeacuterant
Cristallisoir Verre agrave pied Flacon compte-gouttes Spatules
Agitateur-baguette Page daccueil Page exercices Page httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpwwwac-nancy-metzfrenseignphysiqueSC_INDEXHTMollegraveges
Imagini
1) combustion du magneacutesium
httpscienceamusantenetwikiindexphptitle=ImageCombustion_magnC3A9sium_1jpg
2) pag 22 httplyc-renaudeau-49ac-nantesfrphysapspipphparticle54
3)
Rappels doxydoreacuteduction
Donnez la deacutefinition dun oxydant et rappelez agrave quelle demi-eacutequation eacutelectronique il reacutepond Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de gagner des eacutelectrons selon leacutequation ox + n e- = red Donnez la deacutefinition dun reacuteducteur et rappelez agrave quelle demi-eacutequation eacutelectronique il reacutepond Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de perdre des eacutelectrons selon leacutequation red = ox + n e- Comment appelle-t-on lensemble dun oxydant et dun reacuteducteur lieacutes par une demi-eacutequation eacutelectronique Quelle notation utilisons-nous pour cet ensemble Un oxydant et un reacuteducteur lieacute par une demi-eacutequation eacutelectronique forment un couple doxydoreacuteduction que lon note oxred Donnez la deacutefinition dune eacutequation doxydoreacuteduction Une reacuteaction doxydoreacuteduction met en jeu un transfert deacutelectrons entre loxydant dun couple oxydoreacuteducteur et le reacuteducteur dun autre couple oxydoreacuteducteur
Exercices
1 Mots manquants a) Un oxydant est une espegravece chimique susceptible de helliphelliphelliphellip un ou
plusieurs helliphelliphellip b) Un reacuteducteur est une espegravece chimique susceptible de helliphelliphelliphellipun ou
plusieurs helliphelliphellip c) Lors dune reacuteaction doxydoreacuteduction loxydant helliphelliphellip un ou plusieurs
eacutelectrons
2 Choisir le mot adeacutequat entre les deux proposeacutes a) Dans le couple Ag+
(aq)Ag(s) lrsquoion argent esthelliphelliphelliphelliphellip (le reacuteducteurlrsquooxydant)
b) La demi-eacutequation drsquooxydoreacuteduction associeacutee au couple H+(aq) H2(g) srsquoeacutecrit
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2H+(aq) +2e- rarr H2(g) H2(g) rarr 2H+
(aq) +2e- c) Le meacutetal fer ne peut pas reacuteagir avec helliphelliphelliphelliphellip lrsquoion Mg 2+ lrsquoion Cu2+ d) Lrsquoion cuivre (II) peut reacuteagir avec helliphelliphellip le meacutetal argent le meacutetal fer e) Le meacutetal cuivre ne peut pas reacuteagir avec helliphelliphelliplrsquoion H+
(aq) lrsquoion Zn2+
3 Vrai ou faux a) Lors dune reacuteaction doxydoreacuteduction le reacuteducteur donne un ou plusieurs
eacutelectrons e - (V) b) Lrsquooxydant capte des protons (F) c) Au cours drsquoune reacuteaction drsquooxydoreacuteduction le nombre drsquoeacutelectrons ceacutedeacutes
par le reacuteducteur est eacutegal au nombre drsquoeacutelectrons capteacutes par lrsquooxydant (V)
d) Les meacutetaux peuvent ceacuteder des eacutelectrons ils sont des reacuteducteurs (V) e) Tous les couples suivants sont des couples oxydant reacuteducteur
1 Zn Zn2+ 2 H2O HO ndash 3 Cu + + Cu (F) f) Les di-halogegravenes (F2 Cl2 Br2 I2 ) sont des oxydants (V)
4 Reacuteaction drsquooxydoreacuteduction ou non a) 2CuO + C rarr 2Cu + CO2 b) 2NaOH + H2SO4 rarr Na2SO4 + 2H2O c) H2SO4 + 8HIrarr H2S + 4I2 + 4H2O d) HClO4 + KOH rarr KClO4 + H2O
5 Ecrire les demi-eacutequations drsquooxydoreacuteduction des couples suivants Ag+
(aq) Ag(s) Cl2(aq) Cl ndash(aq) Fe2+(aq) Fe(s) H
+(aq) H2(g)
6 On donne leacutequation non eacutequilibreacutee de la reacuteaction doxydoreacuteduction suivante Sn+2 + Alrarr Sn + Al+3 a) Equilibrer cette eacutequation bilan b) Preacuteciser quelle est parmi les reacuteactifs lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice c) Nommer les couples reacutedox mis en jeu et les classer selon le pouvoir oxydant croissant du cation meacutetallique
7 Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-eacutequation Identifier lagent oxydant et lagent reacuteducteur dans chaque eacutequation et eacutequilibrer les eacutequations bilan
a) C + H2SO4 rarr CO2 + 2SO2 + 2H2O b) H2S + O2 rarr SO2 + H2O c) Al + Hg Cl2 rarrAlCl3 + Hg d) Zn + HCl rarr ZnCl2 +H2 e) Fe2O3 + CO rarr Fe + CO2 f) HNO3 + H3PO3 rarr NO + H3PO4 + H2O g) H2SO4 + HI rarrH2S + I2 + 4H2O h) MnO2 + HCl rarrMnCl2 + Cl2 + H2O i) KMnO4 + HCl rarrMnCl2 + KCl + Cl2 + H2O
8 On plonge une lame drsquoaluminium dans une solution de sulfate de cuivre CuSO4 Un deacutepot de cuivre solide Cu(s) se forme sur la lame et des ions aluminium apparaissent dans la solution
a) Ecrire lrsquoeacutequation qui modeacutelise la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui a lieu b) Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation
c) Calculer la masse drsquoaluminium qui peut reacuteagir avec 100g solution de sulfate de cuivre de concentration 16 ACu = 64 AS = 32 AO = 16 AAl = 27
9 Les gongs sont des instruments originaires de lrsquoAsie du Sud-Est dont la sonoriteacute est notamment lieacutee au mateacuteriau utiliseacute pour leur fabrication le bronze alliage de cuivre et drsquoeacutetain Pour deacuteterminer la composition du bronze on reacutealise les expeacuteriences preacuteliminaires suivantes
A On introduit un morceau drsquoeacutetain dans une solution drsquoacide chlorhydrique il se forme des ions drsquoeacutetain Sn2+
(aq) et du dihydrogegravene gazeux B On introduit un morceau de cuivre dans une solution drsquoacide chlorhydrique on nrsquoobserve aucune transformation chimique C On introduit un morceau du bronze dans une solution drsquoacide chlorhydrique on observe un deacutegagement gazeux a) Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui modeacutelise la
transformation chimique observeacutee lors de lrsquoexpeacuterience C b) Comparer le caractegravere reacuteducteur de ces deux meacutetaux c) Deacuteduire la composition massique du bronze si la masse du morceau de
bronze est de 173 g et la masse du gaz degageacute lors de lrsquoexpeacuterience C est de 02g ASn = 119 ACu = 64 AH = 1
SUJETS PROPOSES
Sujet ndeg1
Lrsquoaluminothermie designe une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction tregraves exotermique entre lrsquoaluminium et un oxyde meacutetallique Elle conduit agrave lrsquoeacutelaboration du meacutetal et la formation drsquooxyde drsquoaluminium Par exemple le chrome est preacutepareacute par aluminothermie agrave partir de loxyde de chrome (III) et de laluminium
Lrsquoune des utilisations des plus courantes en est le soudage des rails de chemin de fer agrave partir dun meacutelange de poudre doxyde de fer (III) et daluminium Questions
1 Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction drsquoaluminothermie pour souder les
rails de chemin de fer 2 Eacutequilibrer cette eacutequation reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation Preacuteciser lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice 3 Quelle masse drsquoaluminium faut-il faire reacuteagir pour produire 014 kg Fe
Donneacutees A Al = 27 A Fe = 56
Sujet ndeg2
Lrsquoeau laquoultrapureraquo ne se trouve pas dans la nature Les eaux des riviegraveres des lacs et des nappes phreacuteatiques contiennent des mineacuteraux en solution et des gaz dissous Les eaux marines contiennent aussi des sels en pourcentage variable Pour fabriquer une eau ultrapure ndash utiliseacutee dans lrsquoindustrie micro-eacutelectronique et pharmaceutique pour la mise en oeuvre de techniques drsquoanalyses tregraves sensibles pour la culture des tissus pour la feacutecondation in vitro ndash on eacutelimine toutes les substances et tous les micro-organismes qursquoelle contient
La dissociation tregraves partielle de lrsquoeau pure donne lieu agrave un eacutequilibre chimique
2 H2O(L) H3O+ + HO ndash
Questions
1 Pourquoi lrsquoeau parfaitement pure preacutesente-t-elle une tregraves faible conductibiliteacute eacutelectrique
2 Donner la deacutefinition et lrsquoexpression du produit ionique de lrsquoeau 3 Calculer le pH drsquoune solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M et
drsquoune solution drsquohydroxyde de natrium 01M 4 Si un eacutelegraveve a pris 10 ml solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M
et qursquoil ajoute agrave cette solution 10 ml solution drsquohydroxyde de natrium 01M la solution aura-t-elle un caractegravere neutre Expliquer
Sujet ndeg3
La batterie dune voiture est un accumulateur au plomb constitueacute de deux eacutelectrodes en plomb Pb(S) dont lun est recouvert de dioxyde de plomb PbO2(s) Lensemble est immergeacute dans une solution concentreacutee dacide sulfurique (2H+
(aq) + SO4
2ndash (aq) ) Les couples mis en jeu sont Pb2+
(aq)Pb(s) et PbO2(s) Pb2+(aq) Lorsque la
voiture deacutemarre laccumulateur fonctionne comme une pile Lorsque la voiture roule la batterie se recharge et fonctionne comme un eacutelectrolyseur
Questions
1 Eacutecrire les demi-eacutequations eacutelectroniques associeacutees agrave ces deux couples 2 Indiquer la cathode et lanode Quelle est la borne neacutegative Preacuteciser pour
chaque eacutelectrode la nature (oxydation ou reacuteduction) de la reacuteaction observeacutee 3 Justifier que leacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation chimique qui a
lieu lors du deacutemarrage de la voiture peut seacutecrire Pb(s) + PbO2 (s) + 4 H+
(aq) = 2 Pb2+(aq) + 2H2O(l)
4 Expliquer le fonctionnement de cette pile
Sujet ndeg4
Les esters sont tregraves abondants dans la nature fleurs graines fruits essences veacutegeacutetales huiles veacutegeacutetales et animales graisses Ils sont des substances utiles dans lrsquoindustrie agroalimentaire en parfumerie et dans drsquoautres secteurs industriels Les esters sont obtenus par la reacuteaction drsquoesteacuterification Un ester est le produit drsquoun acide carboxylique avec un alcool
Acide carboxylique + alcools ester + eau
R CO
OH+ ROH R C
O
OR+ H2O
Cette reacuteaction est lente et reacuteversible Lrsquoaugmentation de la concentration initiale drsquoalcool et drsquoacide et aussi de la tempeacuterature et la preacutesence drsquoun catalyseur (par exemple H2SO4) permettent drsquoaugmenter la vitesse des deux reacuteactions et drsquoaboutir plus rapidement agrave lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre
Questions
1 Expliquer les termes laquolenteraquo laquoreacuteversibleraquo et laquolrsquoeacutetat drsquoeacutequilibreraquo 2 On considegravere initialement un systegraveme chimique contenant une mole drsquoacide
carboxylique et une mole drsquoalcool Apregraves qursquoon a atteint lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre [ester] = 066 Calculer la valeur de la constante drsquoeacutequilibre Quelle sera la valeur du rendement de cette reacuteaction
3 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation entre lrsquoacide butanoϊque et eacutethanol qui possegravede une odeur drsquoananas Nommer les produits obtenus
4 Expliquer lrsquoimportance des esters
Sujet ndeg5
A lrsquoabri de lrsquoair certains vins se conservent tregraves longtemps mais agrave son contact tous les vins srsquoaltegraverent En effet lrsquooxydation de lrsquoeacutethanol CH3ndashCH2ndashOH par lrsquooxygegravene de lrsquoair conduit agrave lrsquoacide eacutethanoϊque eacutegalement appeleacute acide aceacutetique CH3ndashCOOH principal constituant du vinaigre Parallegravelement agrave cette reacuteaction favoriseacutee par des bacteacuteries du genre Aceacutetobacter une reacuteaction lente entre lrsquoacide aceacutetique formeacute et lrsquoeacutethanol restant conduit agrave un ester lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle qui donne un goucirct piquant Questions
1 Expliquer pourquoi les vins conserveacutes agrave lrsquoabri de lrsquoair ne se transforment pas en vinaigre 2 Ecrire les deux eacutequations chimiques qui deacutecrivent les reacuteactions deacutecrites dans le texte 3 Ecrire lrsquoeacutequation qui deacutecrit lrsquoacide eacutethanoϊque comme un acide Bronsted Identifier les couples acidebase mis en jeu 4 Deacutecrire les proprieacuteteacutes physiques de lrsquoacide aceacutethique
Masses atomiques c = 12 gmol-1 O = 16 gmol-1 H = 1 gmol-1
Sujet ndeg6
Le savon de Marseille est un type de savon particuliegraverement efficace par son pouvoir nettoyant utiliseacute essentiellement pour lrsquohygiegravene du corps La formule de ce savon contenant 72 sels drsquoacides gras (provenant du meacutelange dhuiles et de soude NaOH) a eacuteteacute fixeacutee entre le XIVe et le XVIIe siegravecles Au XIXe siegravecle Marseille avec ses presque 90 savonneries possegravede une industrie florissante qui connaicirct son apogeacutee en 1913 avec pregraves de 180000 tonnes produites Apregraves 1950 larriveacutee des deacutetergents de synthegravese preacutecipite rapidement son deacuteclin
Les savons R-COO-Na+ (ougrave R- est un radical drsquoacide gras) srsquoobtiennent par hydrolyse basique des triglyceacuterides se trouvant dans les graisses avec de la soude NaOH
Un savon contient un groupe hydrophile (ion carboxylate) et un groupe hydrophobe (ou lipophile) la chaicircne carboneacutee Cette structure lui confegravere des proprieacuteteacutes deacutetergentes Questions
1 Expliquer les termes laquohydrophileraquo et laquohydrophoberaquo 2 Indiquer le groupe hydrophile et le groupe hydrophobe du palmitate de sodium
CH3-(CH2)14-COO-Na 3 Expliquer pourquoi les savons sont des produits de nettoyage 4 Quel est le pourcentage de carbone dans le palmitate de sodium 5 Expliquer le deacuteclin du savon de Marseille apregraves 1950
Appareils et verrerie de laboratoire
Flacon Ballon agrave fond plat Beacutecher Pissette Entonnoir
Tube agrave essai Erlenmeyer Fiole jaugeacutee Ampoule agrave deacutecanter Pipette jaugeacutee
Eprouvette gradueacutee Burette gradueacutee Pipette gradueacutee Reacutefrigeacuterant
Cristallisoir Verre agrave pied Flacon compte-gouttes Spatules
Agitateur-baguette Page daccueil Page exercices Page httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpwwwac-nancy-metzfrenseignphysiqueSC_INDEXHTMollegraveges
Imagini
1) combustion du magneacutesium
httpscienceamusantenetwikiindexphptitle=ImageCombustion_magnC3A9sium_1jpg
2) pag 22 httplyc-renaudeau-49ac-nantesfrphysapspipphparticle54
3)
d) Les meacutetaux peuvent ceacuteder des eacutelectrons ils sont des reacuteducteurs (V) e) Tous les couples suivants sont des couples oxydant reacuteducteur
1 Zn Zn2+ 2 H2O HO ndash 3 Cu + + Cu (F) f) Les di-halogegravenes (F2 Cl2 Br2 I2 ) sont des oxydants (V)
4 Reacuteaction drsquooxydoreacuteduction ou non a) 2CuO + C rarr 2Cu + CO2 b) 2NaOH + H2SO4 rarr Na2SO4 + 2H2O c) H2SO4 + 8HIrarr H2S + 4I2 + 4H2O d) HClO4 + KOH rarr KClO4 + H2O
5 Ecrire les demi-eacutequations drsquooxydoreacuteduction des couples suivants Ag+
(aq) Ag(s) Cl2(aq) Cl ndash(aq) Fe2+(aq) Fe(s) H
+(aq) H2(g)
6 On donne leacutequation non eacutequilibreacutee de la reacuteaction doxydoreacuteduction suivante Sn+2 + Alrarr Sn + Al+3 a) Equilibrer cette eacutequation bilan b) Preacuteciser quelle est parmi les reacuteactifs lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice c) Nommer les couples reacutedox mis en jeu et les classer selon le pouvoir oxydant croissant du cation meacutetallique
7 Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-eacutequation Identifier lagent oxydant et lagent reacuteducteur dans chaque eacutequation et eacutequilibrer les eacutequations bilan
a) C + H2SO4 rarr CO2 + 2SO2 + 2H2O b) H2S + O2 rarr SO2 + H2O c) Al + Hg Cl2 rarrAlCl3 + Hg d) Zn + HCl rarr ZnCl2 +H2 e) Fe2O3 + CO rarr Fe + CO2 f) HNO3 + H3PO3 rarr NO + H3PO4 + H2O g) H2SO4 + HI rarrH2S + I2 + 4H2O h) MnO2 + HCl rarrMnCl2 + Cl2 + H2O i) KMnO4 + HCl rarrMnCl2 + KCl + Cl2 + H2O
8 On plonge une lame drsquoaluminium dans une solution de sulfate de cuivre CuSO4 Un deacutepot de cuivre solide Cu(s) se forme sur la lame et des ions aluminium apparaissent dans la solution
a) Ecrire lrsquoeacutequation qui modeacutelise la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui a lieu b) Eacutequilibrer ces eacutequations reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation
c) Calculer la masse drsquoaluminium qui peut reacuteagir avec 100g solution de sulfate de cuivre de concentration 16 ACu = 64 AS = 32 AO = 16 AAl = 27
9 Les gongs sont des instruments originaires de lrsquoAsie du Sud-Est dont la sonoriteacute est notamment lieacutee au mateacuteriau utiliseacute pour leur fabrication le bronze alliage de cuivre et drsquoeacutetain Pour deacuteterminer la composition du bronze on reacutealise les expeacuteriences preacuteliminaires suivantes
A On introduit un morceau drsquoeacutetain dans une solution drsquoacide chlorhydrique il se forme des ions drsquoeacutetain Sn2+
(aq) et du dihydrogegravene gazeux B On introduit un morceau de cuivre dans une solution drsquoacide chlorhydrique on nrsquoobserve aucune transformation chimique C On introduit un morceau du bronze dans une solution drsquoacide chlorhydrique on observe un deacutegagement gazeux a) Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui modeacutelise la
transformation chimique observeacutee lors de lrsquoexpeacuterience C b) Comparer le caractegravere reacuteducteur de ces deux meacutetaux c) Deacuteduire la composition massique du bronze si la masse du morceau de
bronze est de 173 g et la masse du gaz degageacute lors de lrsquoexpeacuterience C est de 02g ASn = 119 ACu = 64 AH = 1
SUJETS PROPOSES
Sujet ndeg1
Lrsquoaluminothermie designe une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction tregraves exotermique entre lrsquoaluminium et un oxyde meacutetallique Elle conduit agrave lrsquoeacutelaboration du meacutetal et la formation drsquooxyde drsquoaluminium Par exemple le chrome est preacutepareacute par aluminothermie agrave partir de loxyde de chrome (III) et de laluminium
Lrsquoune des utilisations des plus courantes en est le soudage des rails de chemin de fer agrave partir dun meacutelange de poudre doxyde de fer (III) et daluminium Questions
1 Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction drsquoaluminothermie pour souder les
rails de chemin de fer 2 Eacutequilibrer cette eacutequation reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation Preacuteciser lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice 3 Quelle masse drsquoaluminium faut-il faire reacuteagir pour produire 014 kg Fe
Donneacutees A Al = 27 A Fe = 56
Sujet ndeg2
Lrsquoeau laquoultrapureraquo ne se trouve pas dans la nature Les eaux des riviegraveres des lacs et des nappes phreacuteatiques contiennent des mineacuteraux en solution et des gaz dissous Les eaux marines contiennent aussi des sels en pourcentage variable Pour fabriquer une eau ultrapure ndash utiliseacutee dans lrsquoindustrie micro-eacutelectronique et pharmaceutique pour la mise en oeuvre de techniques drsquoanalyses tregraves sensibles pour la culture des tissus pour la feacutecondation in vitro ndash on eacutelimine toutes les substances et tous les micro-organismes qursquoelle contient
La dissociation tregraves partielle de lrsquoeau pure donne lieu agrave un eacutequilibre chimique
2 H2O(L) H3O+ + HO ndash
Questions
1 Pourquoi lrsquoeau parfaitement pure preacutesente-t-elle une tregraves faible conductibiliteacute eacutelectrique
2 Donner la deacutefinition et lrsquoexpression du produit ionique de lrsquoeau 3 Calculer le pH drsquoune solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M et
drsquoune solution drsquohydroxyde de natrium 01M 4 Si un eacutelegraveve a pris 10 ml solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M
et qursquoil ajoute agrave cette solution 10 ml solution drsquohydroxyde de natrium 01M la solution aura-t-elle un caractegravere neutre Expliquer
Sujet ndeg3
La batterie dune voiture est un accumulateur au plomb constitueacute de deux eacutelectrodes en plomb Pb(S) dont lun est recouvert de dioxyde de plomb PbO2(s) Lensemble est immergeacute dans une solution concentreacutee dacide sulfurique (2H+
(aq) + SO4
2ndash (aq) ) Les couples mis en jeu sont Pb2+
(aq)Pb(s) et PbO2(s) Pb2+(aq) Lorsque la
voiture deacutemarre laccumulateur fonctionne comme une pile Lorsque la voiture roule la batterie se recharge et fonctionne comme un eacutelectrolyseur
Questions
1 Eacutecrire les demi-eacutequations eacutelectroniques associeacutees agrave ces deux couples 2 Indiquer la cathode et lanode Quelle est la borne neacutegative Preacuteciser pour
chaque eacutelectrode la nature (oxydation ou reacuteduction) de la reacuteaction observeacutee 3 Justifier que leacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation chimique qui a
lieu lors du deacutemarrage de la voiture peut seacutecrire Pb(s) + PbO2 (s) + 4 H+
(aq) = 2 Pb2+(aq) + 2H2O(l)
4 Expliquer le fonctionnement de cette pile
Sujet ndeg4
Les esters sont tregraves abondants dans la nature fleurs graines fruits essences veacutegeacutetales huiles veacutegeacutetales et animales graisses Ils sont des substances utiles dans lrsquoindustrie agroalimentaire en parfumerie et dans drsquoautres secteurs industriels Les esters sont obtenus par la reacuteaction drsquoesteacuterification Un ester est le produit drsquoun acide carboxylique avec un alcool
Acide carboxylique + alcools ester + eau
R CO
OH+ ROH R C
O
OR+ H2O
Cette reacuteaction est lente et reacuteversible Lrsquoaugmentation de la concentration initiale drsquoalcool et drsquoacide et aussi de la tempeacuterature et la preacutesence drsquoun catalyseur (par exemple H2SO4) permettent drsquoaugmenter la vitesse des deux reacuteactions et drsquoaboutir plus rapidement agrave lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre
Questions
1 Expliquer les termes laquolenteraquo laquoreacuteversibleraquo et laquolrsquoeacutetat drsquoeacutequilibreraquo 2 On considegravere initialement un systegraveme chimique contenant une mole drsquoacide
carboxylique et une mole drsquoalcool Apregraves qursquoon a atteint lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre [ester] = 066 Calculer la valeur de la constante drsquoeacutequilibre Quelle sera la valeur du rendement de cette reacuteaction
3 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation entre lrsquoacide butanoϊque et eacutethanol qui possegravede une odeur drsquoananas Nommer les produits obtenus
4 Expliquer lrsquoimportance des esters
Sujet ndeg5
A lrsquoabri de lrsquoair certains vins se conservent tregraves longtemps mais agrave son contact tous les vins srsquoaltegraverent En effet lrsquooxydation de lrsquoeacutethanol CH3ndashCH2ndashOH par lrsquooxygegravene de lrsquoair conduit agrave lrsquoacide eacutethanoϊque eacutegalement appeleacute acide aceacutetique CH3ndashCOOH principal constituant du vinaigre Parallegravelement agrave cette reacuteaction favoriseacutee par des bacteacuteries du genre Aceacutetobacter une reacuteaction lente entre lrsquoacide aceacutetique formeacute et lrsquoeacutethanol restant conduit agrave un ester lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle qui donne un goucirct piquant Questions
1 Expliquer pourquoi les vins conserveacutes agrave lrsquoabri de lrsquoair ne se transforment pas en vinaigre 2 Ecrire les deux eacutequations chimiques qui deacutecrivent les reacuteactions deacutecrites dans le texte 3 Ecrire lrsquoeacutequation qui deacutecrit lrsquoacide eacutethanoϊque comme un acide Bronsted Identifier les couples acidebase mis en jeu 4 Deacutecrire les proprieacuteteacutes physiques de lrsquoacide aceacutethique
Masses atomiques c = 12 gmol-1 O = 16 gmol-1 H = 1 gmol-1
Sujet ndeg6
Le savon de Marseille est un type de savon particuliegraverement efficace par son pouvoir nettoyant utiliseacute essentiellement pour lrsquohygiegravene du corps La formule de ce savon contenant 72 sels drsquoacides gras (provenant du meacutelange dhuiles et de soude NaOH) a eacuteteacute fixeacutee entre le XIVe et le XVIIe siegravecles Au XIXe siegravecle Marseille avec ses presque 90 savonneries possegravede une industrie florissante qui connaicirct son apogeacutee en 1913 avec pregraves de 180000 tonnes produites Apregraves 1950 larriveacutee des deacutetergents de synthegravese preacutecipite rapidement son deacuteclin
Les savons R-COO-Na+ (ougrave R- est un radical drsquoacide gras) srsquoobtiennent par hydrolyse basique des triglyceacuterides se trouvant dans les graisses avec de la soude NaOH
Un savon contient un groupe hydrophile (ion carboxylate) et un groupe hydrophobe (ou lipophile) la chaicircne carboneacutee Cette structure lui confegravere des proprieacuteteacutes deacutetergentes Questions
1 Expliquer les termes laquohydrophileraquo et laquohydrophoberaquo 2 Indiquer le groupe hydrophile et le groupe hydrophobe du palmitate de sodium
CH3-(CH2)14-COO-Na 3 Expliquer pourquoi les savons sont des produits de nettoyage 4 Quel est le pourcentage de carbone dans le palmitate de sodium 5 Expliquer le deacuteclin du savon de Marseille apregraves 1950
Appareils et verrerie de laboratoire
Flacon Ballon agrave fond plat Beacutecher Pissette Entonnoir
Tube agrave essai Erlenmeyer Fiole jaugeacutee Ampoule agrave deacutecanter Pipette jaugeacutee
Eprouvette gradueacutee Burette gradueacutee Pipette gradueacutee Reacutefrigeacuterant
Cristallisoir Verre agrave pied Flacon compte-gouttes Spatules
Agitateur-baguette Page daccueil Page exercices Page httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpwwwac-nancy-metzfrenseignphysiqueSC_INDEXHTMollegraveges
Imagini
1) combustion du magneacutesium
httpscienceamusantenetwikiindexphptitle=ImageCombustion_magnC3A9sium_1jpg
2) pag 22 httplyc-renaudeau-49ac-nantesfrphysapspipphparticle54
3)
c) Calculer la masse drsquoaluminium qui peut reacuteagir avec 100g solution de sulfate de cuivre de concentration 16 ACu = 64 AS = 32 AO = 16 AAl = 27
9 Les gongs sont des instruments originaires de lrsquoAsie du Sud-Est dont la sonoriteacute est notamment lieacutee au mateacuteriau utiliseacute pour leur fabrication le bronze alliage de cuivre et drsquoeacutetain Pour deacuteterminer la composition du bronze on reacutealise les expeacuteriences preacuteliminaires suivantes
A On introduit un morceau drsquoeacutetain dans une solution drsquoacide chlorhydrique il se forme des ions drsquoeacutetain Sn2+
(aq) et du dihydrogegravene gazeux B On introduit un morceau de cuivre dans une solution drsquoacide chlorhydrique on nrsquoobserve aucune transformation chimique C On introduit un morceau du bronze dans une solution drsquoacide chlorhydrique on observe un deacutegagement gazeux a) Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction drsquooxydoreacuteduction qui modeacutelise la
transformation chimique observeacutee lors de lrsquoexpeacuterience C b) Comparer le caractegravere reacuteducteur de ces deux meacutetaux c) Deacuteduire la composition massique du bronze si la masse du morceau de
bronze est de 173 g et la masse du gaz degageacute lors de lrsquoexpeacuterience C est de 02g ASn = 119 ACu = 64 AH = 1
SUJETS PROPOSES
Sujet ndeg1
Lrsquoaluminothermie designe une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction tregraves exotermique entre lrsquoaluminium et un oxyde meacutetallique Elle conduit agrave lrsquoeacutelaboration du meacutetal et la formation drsquooxyde drsquoaluminium Par exemple le chrome est preacutepareacute par aluminothermie agrave partir de loxyde de chrome (III) et de laluminium
Lrsquoune des utilisations des plus courantes en est le soudage des rails de chemin de fer agrave partir dun meacutelange de poudre doxyde de fer (III) et daluminium Questions
1 Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction drsquoaluminothermie pour souder les
rails de chemin de fer 2 Eacutequilibrer cette eacutequation reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation Preacuteciser lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice 3 Quelle masse drsquoaluminium faut-il faire reacuteagir pour produire 014 kg Fe
Donneacutees A Al = 27 A Fe = 56
Sujet ndeg2
Lrsquoeau laquoultrapureraquo ne se trouve pas dans la nature Les eaux des riviegraveres des lacs et des nappes phreacuteatiques contiennent des mineacuteraux en solution et des gaz dissous Les eaux marines contiennent aussi des sels en pourcentage variable Pour fabriquer une eau ultrapure ndash utiliseacutee dans lrsquoindustrie micro-eacutelectronique et pharmaceutique pour la mise en oeuvre de techniques drsquoanalyses tregraves sensibles pour la culture des tissus pour la feacutecondation in vitro ndash on eacutelimine toutes les substances et tous les micro-organismes qursquoelle contient
La dissociation tregraves partielle de lrsquoeau pure donne lieu agrave un eacutequilibre chimique
2 H2O(L) H3O+ + HO ndash
Questions
1 Pourquoi lrsquoeau parfaitement pure preacutesente-t-elle une tregraves faible conductibiliteacute eacutelectrique
2 Donner la deacutefinition et lrsquoexpression du produit ionique de lrsquoeau 3 Calculer le pH drsquoune solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M et
drsquoune solution drsquohydroxyde de natrium 01M 4 Si un eacutelegraveve a pris 10 ml solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M
et qursquoil ajoute agrave cette solution 10 ml solution drsquohydroxyde de natrium 01M la solution aura-t-elle un caractegravere neutre Expliquer
Sujet ndeg3
La batterie dune voiture est un accumulateur au plomb constitueacute de deux eacutelectrodes en plomb Pb(S) dont lun est recouvert de dioxyde de plomb PbO2(s) Lensemble est immergeacute dans une solution concentreacutee dacide sulfurique (2H+
(aq) + SO4
2ndash (aq) ) Les couples mis en jeu sont Pb2+
(aq)Pb(s) et PbO2(s) Pb2+(aq) Lorsque la
voiture deacutemarre laccumulateur fonctionne comme une pile Lorsque la voiture roule la batterie se recharge et fonctionne comme un eacutelectrolyseur
Questions
1 Eacutecrire les demi-eacutequations eacutelectroniques associeacutees agrave ces deux couples 2 Indiquer la cathode et lanode Quelle est la borne neacutegative Preacuteciser pour
chaque eacutelectrode la nature (oxydation ou reacuteduction) de la reacuteaction observeacutee 3 Justifier que leacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation chimique qui a
lieu lors du deacutemarrage de la voiture peut seacutecrire Pb(s) + PbO2 (s) + 4 H+
(aq) = 2 Pb2+(aq) + 2H2O(l)
4 Expliquer le fonctionnement de cette pile
Sujet ndeg4
Les esters sont tregraves abondants dans la nature fleurs graines fruits essences veacutegeacutetales huiles veacutegeacutetales et animales graisses Ils sont des substances utiles dans lrsquoindustrie agroalimentaire en parfumerie et dans drsquoautres secteurs industriels Les esters sont obtenus par la reacuteaction drsquoesteacuterification Un ester est le produit drsquoun acide carboxylique avec un alcool
Acide carboxylique + alcools ester + eau
R CO
OH+ ROH R C
O
OR+ H2O
Cette reacuteaction est lente et reacuteversible Lrsquoaugmentation de la concentration initiale drsquoalcool et drsquoacide et aussi de la tempeacuterature et la preacutesence drsquoun catalyseur (par exemple H2SO4) permettent drsquoaugmenter la vitesse des deux reacuteactions et drsquoaboutir plus rapidement agrave lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre
Questions
1 Expliquer les termes laquolenteraquo laquoreacuteversibleraquo et laquolrsquoeacutetat drsquoeacutequilibreraquo 2 On considegravere initialement un systegraveme chimique contenant une mole drsquoacide
carboxylique et une mole drsquoalcool Apregraves qursquoon a atteint lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre [ester] = 066 Calculer la valeur de la constante drsquoeacutequilibre Quelle sera la valeur du rendement de cette reacuteaction
3 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation entre lrsquoacide butanoϊque et eacutethanol qui possegravede une odeur drsquoananas Nommer les produits obtenus
4 Expliquer lrsquoimportance des esters
Sujet ndeg5
A lrsquoabri de lrsquoair certains vins se conservent tregraves longtemps mais agrave son contact tous les vins srsquoaltegraverent En effet lrsquooxydation de lrsquoeacutethanol CH3ndashCH2ndashOH par lrsquooxygegravene de lrsquoair conduit agrave lrsquoacide eacutethanoϊque eacutegalement appeleacute acide aceacutetique CH3ndashCOOH principal constituant du vinaigre Parallegravelement agrave cette reacuteaction favoriseacutee par des bacteacuteries du genre Aceacutetobacter une reacuteaction lente entre lrsquoacide aceacutetique formeacute et lrsquoeacutethanol restant conduit agrave un ester lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle qui donne un goucirct piquant Questions
1 Expliquer pourquoi les vins conserveacutes agrave lrsquoabri de lrsquoair ne se transforment pas en vinaigre 2 Ecrire les deux eacutequations chimiques qui deacutecrivent les reacuteactions deacutecrites dans le texte 3 Ecrire lrsquoeacutequation qui deacutecrit lrsquoacide eacutethanoϊque comme un acide Bronsted Identifier les couples acidebase mis en jeu 4 Deacutecrire les proprieacuteteacutes physiques de lrsquoacide aceacutethique
Masses atomiques c = 12 gmol-1 O = 16 gmol-1 H = 1 gmol-1
Sujet ndeg6
Le savon de Marseille est un type de savon particuliegraverement efficace par son pouvoir nettoyant utiliseacute essentiellement pour lrsquohygiegravene du corps La formule de ce savon contenant 72 sels drsquoacides gras (provenant du meacutelange dhuiles et de soude NaOH) a eacuteteacute fixeacutee entre le XIVe et le XVIIe siegravecles Au XIXe siegravecle Marseille avec ses presque 90 savonneries possegravede une industrie florissante qui connaicirct son apogeacutee en 1913 avec pregraves de 180000 tonnes produites Apregraves 1950 larriveacutee des deacutetergents de synthegravese preacutecipite rapidement son deacuteclin
Les savons R-COO-Na+ (ougrave R- est un radical drsquoacide gras) srsquoobtiennent par hydrolyse basique des triglyceacuterides se trouvant dans les graisses avec de la soude NaOH
Un savon contient un groupe hydrophile (ion carboxylate) et un groupe hydrophobe (ou lipophile) la chaicircne carboneacutee Cette structure lui confegravere des proprieacuteteacutes deacutetergentes Questions
1 Expliquer les termes laquohydrophileraquo et laquohydrophoberaquo 2 Indiquer le groupe hydrophile et le groupe hydrophobe du palmitate de sodium
CH3-(CH2)14-COO-Na 3 Expliquer pourquoi les savons sont des produits de nettoyage 4 Quel est le pourcentage de carbone dans le palmitate de sodium 5 Expliquer le deacuteclin du savon de Marseille apregraves 1950
Appareils et verrerie de laboratoire
Flacon Ballon agrave fond plat Beacutecher Pissette Entonnoir
Tube agrave essai Erlenmeyer Fiole jaugeacutee Ampoule agrave deacutecanter Pipette jaugeacutee
Eprouvette gradueacutee Burette gradueacutee Pipette gradueacutee Reacutefrigeacuterant
Cristallisoir Verre agrave pied Flacon compte-gouttes Spatules
Agitateur-baguette Page daccueil Page exercices Page httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
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Imagini
1) combustion du magneacutesium
httpscienceamusantenetwikiindexphptitle=ImageCombustion_magnC3A9sium_1jpg
2) pag 22 httplyc-renaudeau-49ac-nantesfrphysapspipphparticle54
3)
SUJETS PROPOSES
Sujet ndeg1
Lrsquoaluminothermie designe une reacuteaction drsquooxydoreacuteduction tregraves exotermique entre lrsquoaluminium et un oxyde meacutetallique Elle conduit agrave lrsquoeacutelaboration du meacutetal et la formation drsquooxyde drsquoaluminium Par exemple le chrome est preacutepareacute par aluminothermie agrave partir de loxyde de chrome (III) et de laluminium
Lrsquoune des utilisations des plus courantes en est le soudage des rails de chemin de fer agrave partir dun meacutelange de poudre doxyde de fer (III) et daluminium Questions
1 Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction drsquoaluminothermie pour souder les
rails de chemin de fer 2 Eacutequilibrer cette eacutequation reacutedox en utilisant la meacutethode de la demi-
eacutequation Preacuteciser lespegravece oxydante et lespegravece reacuteductrice 3 Quelle masse drsquoaluminium faut-il faire reacuteagir pour produire 014 kg Fe
Donneacutees A Al = 27 A Fe = 56
Sujet ndeg2
Lrsquoeau laquoultrapureraquo ne se trouve pas dans la nature Les eaux des riviegraveres des lacs et des nappes phreacuteatiques contiennent des mineacuteraux en solution et des gaz dissous Les eaux marines contiennent aussi des sels en pourcentage variable Pour fabriquer une eau ultrapure ndash utiliseacutee dans lrsquoindustrie micro-eacutelectronique et pharmaceutique pour la mise en oeuvre de techniques drsquoanalyses tregraves sensibles pour la culture des tissus pour la feacutecondation in vitro ndash on eacutelimine toutes les substances et tous les micro-organismes qursquoelle contient
La dissociation tregraves partielle de lrsquoeau pure donne lieu agrave un eacutequilibre chimique
2 H2O(L) H3O+ + HO ndash
Questions
1 Pourquoi lrsquoeau parfaitement pure preacutesente-t-elle une tregraves faible conductibiliteacute eacutelectrique
2 Donner la deacutefinition et lrsquoexpression du produit ionique de lrsquoeau 3 Calculer le pH drsquoune solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M et
drsquoune solution drsquohydroxyde de natrium 01M 4 Si un eacutelegraveve a pris 10 ml solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M
et qursquoil ajoute agrave cette solution 10 ml solution drsquohydroxyde de natrium 01M la solution aura-t-elle un caractegravere neutre Expliquer
Sujet ndeg3
La batterie dune voiture est un accumulateur au plomb constitueacute de deux eacutelectrodes en plomb Pb(S) dont lun est recouvert de dioxyde de plomb PbO2(s) Lensemble est immergeacute dans une solution concentreacutee dacide sulfurique (2H+
(aq) + SO4
2ndash (aq) ) Les couples mis en jeu sont Pb2+
(aq)Pb(s) et PbO2(s) Pb2+(aq) Lorsque la
voiture deacutemarre laccumulateur fonctionne comme une pile Lorsque la voiture roule la batterie se recharge et fonctionne comme un eacutelectrolyseur
Questions
1 Eacutecrire les demi-eacutequations eacutelectroniques associeacutees agrave ces deux couples 2 Indiquer la cathode et lanode Quelle est la borne neacutegative Preacuteciser pour
chaque eacutelectrode la nature (oxydation ou reacuteduction) de la reacuteaction observeacutee 3 Justifier que leacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation chimique qui a
lieu lors du deacutemarrage de la voiture peut seacutecrire Pb(s) + PbO2 (s) + 4 H+
(aq) = 2 Pb2+(aq) + 2H2O(l)
4 Expliquer le fonctionnement de cette pile
Sujet ndeg4
Les esters sont tregraves abondants dans la nature fleurs graines fruits essences veacutegeacutetales huiles veacutegeacutetales et animales graisses Ils sont des substances utiles dans lrsquoindustrie agroalimentaire en parfumerie et dans drsquoautres secteurs industriels Les esters sont obtenus par la reacuteaction drsquoesteacuterification Un ester est le produit drsquoun acide carboxylique avec un alcool
Acide carboxylique + alcools ester + eau
R CO
OH+ ROH R C
O
OR+ H2O
Cette reacuteaction est lente et reacuteversible Lrsquoaugmentation de la concentration initiale drsquoalcool et drsquoacide et aussi de la tempeacuterature et la preacutesence drsquoun catalyseur (par exemple H2SO4) permettent drsquoaugmenter la vitesse des deux reacuteactions et drsquoaboutir plus rapidement agrave lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre
Questions
1 Expliquer les termes laquolenteraquo laquoreacuteversibleraquo et laquolrsquoeacutetat drsquoeacutequilibreraquo 2 On considegravere initialement un systegraveme chimique contenant une mole drsquoacide
carboxylique et une mole drsquoalcool Apregraves qursquoon a atteint lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre [ester] = 066 Calculer la valeur de la constante drsquoeacutequilibre Quelle sera la valeur du rendement de cette reacuteaction
3 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation entre lrsquoacide butanoϊque et eacutethanol qui possegravede une odeur drsquoananas Nommer les produits obtenus
4 Expliquer lrsquoimportance des esters
Sujet ndeg5
A lrsquoabri de lrsquoair certains vins se conservent tregraves longtemps mais agrave son contact tous les vins srsquoaltegraverent En effet lrsquooxydation de lrsquoeacutethanol CH3ndashCH2ndashOH par lrsquooxygegravene de lrsquoair conduit agrave lrsquoacide eacutethanoϊque eacutegalement appeleacute acide aceacutetique CH3ndashCOOH principal constituant du vinaigre Parallegravelement agrave cette reacuteaction favoriseacutee par des bacteacuteries du genre Aceacutetobacter une reacuteaction lente entre lrsquoacide aceacutetique formeacute et lrsquoeacutethanol restant conduit agrave un ester lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle qui donne un goucirct piquant Questions
1 Expliquer pourquoi les vins conserveacutes agrave lrsquoabri de lrsquoair ne se transforment pas en vinaigre 2 Ecrire les deux eacutequations chimiques qui deacutecrivent les reacuteactions deacutecrites dans le texte 3 Ecrire lrsquoeacutequation qui deacutecrit lrsquoacide eacutethanoϊque comme un acide Bronsted Identifier les couples acidebase mis en jeu 4 Deacutecrire les proprieacuteteacutes physiques de lrsquoacide aceacutethique
Masses atomiques c = 12 gmol-1 O = 16 gmol-1 H = 1 gmol-1
Sujet ndeg6
Le savon de Marseille est un type de savon particuliegraverement efficace par son pouvoir nettoyant utiliseacute essentiellement pour lrsquohygiegravene du corps La formule de ce savon contenant 72 sels drsquoacides gras (provenant du meacutelange dhuiles et de soude NaOH) a eacuteteacute fixeacutee entre le XIVe et le XVIIe siegravecles Au XIXe siegravecle Marseille avec ses presque 90 savonneries possegravede une industrie florissante qui connaicirct son apogeacutee en 1913 avec pregraves de 180000 tonnes produites Apregraves 1950 larriveacutee des deacutetergents de synthegravese preacutecipite rapidement son deacuteclin
Les savons R-COO-Na+ (ougrave R- est un radical drsquoacide gras) srsquoobtiennent par hydrolyse basique des triglyceacuterides se trouvant dans les graisses avec de la soude NaOH
Un savon contient un groupe hydrophile (ion carboxylate) et un groupe hydrophobe (ou lipophile) la chaicircne carboneacutee Cette structure lui confegravere des proprieacuteteacutes deacutetergentes Questions
1 Expliquer les termes laquohydrophileraquo et laquohydrophoberaquo 2 Indiquer le groupe hydrophile et le groupe hydrophobe du palmitate de sodium
CH3-(CH2)14-COO-Na 3 Expliquer pourquoi les savons sont des produits de nettoyage 4 Quel est le pourcentage de carbone dans le palmitate de sodium 5 Expliquer le deacuteclin du savon de Marseille apregraves 1950
Appareils et verrerie de laboratoire
Flacon Ballon agrave fond plat Beacutecher Pissette Entonnoir
Tube agrave essai Erlenmeyer Fiole jaugeacutee Ampoule agrave deacutecanter Pipette jaugeacutee
Eprouvette gradueacutee Burette gradueacutee Pipette gradueacutee Reacutefrigeacuterant
Cristallisoir Verre agrave pied Flacon compte-gouttes Spatules
Agitateur-baguette Page daccueil Page exercices Page httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpwwwac-nancy-metzfrenseignphysiqueSC_INDEXHTMollegraveges
Imagini
1) combustion du magneacutesium
httpscienceamusantenetwikiindexphptitle=ImageCombustion_magnC3A9sium_1jpg
2) pag 22 httplyc-renaudeau-49ac-nantesfrphysapspipphparticle54
3)
Sujet ndeg2
Lrsquoeau laquoultrapureraquo ne se trouve pas dans la nature Les eaux des riviegraveres des lacs et des nappes phreacuteatiques contiennent des mineacuteraux en solution et des gaz dissous Les eaux marines contiennent aussi des sels en pourcentage variable Pour fabriquer une eau ultrapure ndash utiliseacutee dans lrsquoindustrie micro-eacutelectronique et pharmaceutique pour la mise en oeuvre de techniques drsquoanalyses tregraves sensibles pour la culture des tissus pour la feacutecondation in vitro ndash on eacutelimine toutes les substances et tous les micro-organismes qursquoelle contient
La dissociation tregraves partielle de lrsquoeau pure donne lieu agrave un eacutequilibre chimique
2 H2O(L) H3O+ + HO ndash
Questions
1 Pourquoi lrsquoeau parfaitement pure preacutesente-t-elle une tregraves faible conductibiliteacute eacutelectrique
2 Donner la deacutefinition et lrsquoexpression du produit ionique de lrsquoeau 3 Calculer le pH drsquoune solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M et
drsquoune solution drsquohydroxyde de natrium 01M 4 Si un eacutelegraveve a pris 10 ml solution drsquoacide chlorhydrique de concentration 001 M
et qursquoil ajoute agrave cette solution 10 ml solution drsquohydroxyde de natrium 01M la solution aura-t-elle un caractegravere neutre Expliquer
Sujet ndeg3
La batterie dune voiture est un accumulateur au plomb constitueacute de deux eacutelectrodes en plomb Pb(S) dont lun est recouvert de dioxyde de plomb PbO2(s) Lensemble est immergeacute dans une solution concentreacutee dacide sulfurique (2H+
(aq) + SO4
2ndash (aq) ) Les couples mis en jeu sont Pb2+
(aq)Pb(s) et PbO2(s) Pb2+(aq) Lorsque la
voiture deacutemarre laccumulateur fonctionne comme une pile Lorsque la voiture roule la batterie se recharge et fonctionne comme un eacutelectrolyseur
Questions
1 Eacutecrire les demi-eacutequations eacutelectroniques associeacutees agrave ces deux couples 2 Indiquer la cathode et lanode Quelle est la borne neacutegative Preacuteciser pour
chaque eacutelectrode la nature (oxydation ou reacuteduction) de la reacuteaction observeacutee 3 Justifier que leacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation chimique qui a
lieu lors du deacutemarrage de la voiture peut seacutecrire Pb(s) + PbO2 (s) + 4 H+
(aq) = 2 Pb2+(aq) + 2H2O(l)
4 Expliquer le fonctionnement de cette pile
Sujet ndeg4
Les esters sont tregraves abondants dans la nature fleurs graines fruits essences veacutegeacutetales huiles veacutegeacutetales et animales graisses Ils sont des substances utiles dans lrsquoindustrie agroalimentaire en parfumerie et dans drsquoautres secteurs industriels Les esters sont obtenus par la reacuteaction drsquoesteacuterification Un ester est le produit drsquoun acide carboxylique avec un alcool
Acide carboxylique + alcools ester + eau
R CO
OH+ ROH R C
O
OR+ H2O
Cette reacuteaction est lente et reacuteversible Lrsquoaugmentation de la concentration initiale drsquoalcool et drsquoacide et aussi de la tempeacuterature et la preacutesence drsquoun catalyseur (par exemple H2SO4) permettent drsquoaugmenter la vitesse des deux reacuteactions et drsquoaboutir plus rapidement agrave lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre
Questions
1 Expliquer les termes laquolenteraquo laquoreacuteversibleraquo et laquolrsquoeacutetat drsquoeacutequilibreraquo 2 On considegravere initialement un systegraveme chimique contenant une mole drsquoacide
carboxylique et une mole drsquoalcool Apregraves qursquoon a atteint lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre [ester] = 066 Calculer la valeur de la constante drsquoeacutequilibre Quelle sera la valeur du rendement de cette reacuteaction
3 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation entre lrsquoacide butanoϊque et eacutethanol qui possegravede une odeur drsquoananas Nommer les produits obtenus
4 Expliquer lrsquoimportance des esters
Sujet ndeg5
A lrsquoabri de lrsquoair certains vins se conservent tregraves longtemps mais agrave son contact tous les vins srsquoaltegraverent En effet lrsquooxydation de lrsquoeacutethanol CH3ndashCH2ndashOH par lrsquooxygegravene de lrsquoair conduit agrave lrsquoacide eacutethanoϊque eacutegalement appeleacute acide aceacutetique CH3ndashCOOH principal constituant du vinaigre Parallegravelement agrave cette reacuteaction favoriseacutee par des bacteacuteries du genre Aceacutetobacter une reacuteaction lente entre lrsquoacide aceacutetique formeacute et lrsquoeacutethanol restant conduit agrave un ester lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle qui donne un goucirct piquant Questions
1 Expliquer pourquoi les vins conserveacutes agrave lrsquoabri de lrsquoair ne se transforment pas en vinaigre 2 Ecrire les deux eacutequations chimiques qui deacutecrivent les reacuteactions deacutecrites dans le texte 3 Ecrire lrsquoeacutequation qui deacutecrit lrsquoacide eacutethanoϊque comme un acide Bronsted Identifier les couples acidebase mis en jeu 4 Deacutecrire les proprieacuteteacutes physiques de lrsquoacide aceacutethique
Masses atomiques c = 12 gmol-1 O = 16 gmol-1 H = 1 gmol-1
Sujet ndeg6
Le savon de Marseille est un type de savon particuliegraverement efficace par son pouvoir nettoyant utiliseacute essentiellement pour lrsquohygiegravene du corps La formule de ce savon contenant 72 sels drsquoacides gras (provenant du meacutelange dhuiles et de soude NaOH) a eacuteteacute fixeacutee entre le XIVe et le XVIIe siegravecles Au XIXe siegravecle Marseille avec ses presque 90 savonneries possegravede une industrie florissante qui connaicirct son apogeacutee en 1913 avec pregraves de 180000 tonnes produites Apregraves 1950 larriveacutee des deacutetergents de synthegravese preacutecipite rapidement son deacuteclin
Les savons R-COO-Na+ (ougrave R- est un radical drsquoacide gras) srsquoobtiennent par hydrolyse basique des triglyceacuterides se trouvant dans les graisses avec de la soude NaOH
Un savon contient un groupe hydrophile (ion carboxylate) et un groupe hydrophobe (ou lipophile) la chaicircne carboneacutee Cette structure lui confegravere des proprieacuteteacutes deacutetergentes Questions
1 Expliquer les termes laquohydrophileraquo et laquohydrophoberaquo 2 Indiquer le groupe hydrophile et le groupe hydrophobe du palmitate de sodium
CH3-(CH2)14-COO-Na 3 Expliquer pourquoi les savons sont des produits de nettoyage 4 Quel est le pourcentage de carbone dans le palmitate de sodium 5 Expliquer le deacuteclin du savon de Marseille apregraves 1950
Appareils et verrerie de laboratoire
Flacon Ballon agrave fond plat Beacutecher Pissette Entonnoir
Tube agrave essai Erlenmeyer Fiole jaugeacutee Ampoule agrave deacutecanter Pipette jaugeacutee
Eprouvette gradueacutee Burette gradueacutee Pipette gradueacutee Reacutefrigeacuterant
Cristallisoir Verre agrave pied Flacon compte-gouttes Spatules
Agitateur-baguette Page daccueil Page exercices Page httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpmembreslycosfrhelium4verrerverrerhtm
httpwwwac-nancy-metzfrenseignphysiqueSC_INDEXHTMollegraveges
Imagini
1) combustion du magneacutesium
httpscienceamusantenetwikiindexphptitle=ImageCombustion_magnC3A9sium_1jpg
2) pag 22 httplyc-renaudeau-49ac-nantesfrphysapspipphparticle54
3)
Sujet ndeg3
La batterie dune voiture est un accumulateur au plomb constitueacute de deux eacutelectrodes en plomb Pb(S) dont lun est recouvert de dioxyde de plomb PbO2(s) Lensemble est immergeacute dans une solution concentreacutee dacide sulfurique (2H+
(aq) + SO4
2ndash (aq) ) Les couples mis en jeu sont Pb2+
(aq)Pb(s) et PbO2(s) Pb2+(aq) Lorsque la
voiture deacutemarre laccumulateur fonctionne comme une pile Lorsque la voiture roule la batterie se recharge et fonctionne comme un eacutelectrolyseur
Questions
1 Eacutecrire les demi-eacutequations eacutelectroniques associeacutees agrave ces deux couples 2 Indiquer la cathode et lanode Quelle est la borne neacutegative Preacuteciser pour
chaque eacutelectrode la nature (oxydation ou reacuteduction) de la reacuteaction observeacutee 3 Justifier que leacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation chimique qui a
lieu lors du deacutemarrage de la voiture peut seacutecrire Pb(s) + PbO2 (s) + 4 H+
(aq) = 2 Pb2+(aq) + 2H2O(l)
4 Expliquer le fonctionnement de cette pile
Sujet ndeg4
Les esters sont tregraves abondants dans la nature fleurs graines fruits essences veacutegeacutetales huiles veacutegeacutetales et animales graisses Ils sont des substances utiles dans lrsquoindustrie agroalimentaire en parfumerie et dans drsquoautres secteurs industriels Les esters sont obtenus par la reacuteaction drsquoesteacuterification Un ester est le produit drsquoun acide carboxylique avec un alcool
Acide carboxylique + alcools ester + eau
R CO
OH+ ROH R C
O
OR+ H2O
Cette reacuteaction est lente et reacuteversible Lrsquoaugmentation de la concentration initiale drsquoalcool et drsquoacide et aussi de la tempeacuterature et la preacutesence drsquoun catalyseur (par exemple H2SO4) permettent drsquoaugmenter la vitesse des deux reacuteactions et drsquoaboutir plus rapidement agrave lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre
Questions
1 Expliquer les termes laquolenteraquo laquoreacuteversibleraquo et laquolrsquoeacutetat drsquoeacutequilibreraquo 2 On considegravere initialement un systegraveme chimique contenant une mole drsquoacide
carboxylique et une mole drsquoalcool Apregraves qursquoon a atteint lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre [ester] = 066 Calculer la valeur de la constante drsquoeacutequilibre Quelle sera la valeur du rendement de cette reacuteaction
3 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation entre lrsquoacide butanoϊque et eacutethanol qui possegravede une odeur drsquoananas Nommer les produits obtenus
4 Expliquer lrsquoimportance des esters
Sujet ndeg5
A lrsquoabri de lrsquoair certains vins se conservent tregraves longtemps mais agrave son contact tous les vins srsquoaltegraverent En effet lrsquooxydation de lrsquoeacutethanol CH3ndashCH2ndashOH par lrsquooxygegravene de lrsquoair conduit agrave lrsquoacide eacutethanoϊque eacutegalement appeleacute acide aceacutetique CH3ndashCOOH principal constituant du vinaigre Parallegravelement agrave cette reacuteaction favoriseacutee par des bacteacuteries du genre Aceacutetobacter une reacuteaction lente entre lrsquoacide aceacutetique formeacute et lrsquoeacutethanol restant conduit agrave un ester lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle qui donne un goucirct piquant Questions
1 Expliquer pourquoi les vins conserveacutes agrave lrsquoabri de lrsquoair ne se transforment pas en vinaigre 2 Ecrire les deux eacutequations chimiques qui deacutecrivent les reacuteactions deacutecrites dans le texte 3 Ecrire lrsquoeacutequation qui deacutecrit lrsquoacide eacutethanoϊque comme un acide Bronsted Identifier les couples acidebase mis en jeu 4 Deacutecrire les proprieacuteteacutes physiques de lrsquoacide aceacutethique
Masses atomiques c = 12 gmol-1 O = 16 gmol-1 H = 1 gmol-1
Sujet ndeg6
Le savon de Marseille est un type de savon particuliegraverement efficace par son pouvoir nettoyant utiliseacute essentiellement pour lrsquohygiegravene du corps La formule de ce savon contenant 72 sels drsquoacides gras (provenant du meacutelange dhuiles et de soude NaOH) a eacuteteacute fixeacutee entre le XIVe et le XVIIe siegravecles Au XIXe siegravecle Marseille avec ses presque 90 savonneries possegravede une industrie florissante qui connaicirct son apogeacutee en 1913 avec pregraves de 180000 tonnes produites Apregraves 1950 larriveacutee des deacutetergents de synthegravese preacutecipite rapidement son deacuteclin
Les savons R-COO-Na+ (ougrave R- est un radical drsquoacide gras) srsquoobtiennent par hydrolyse basique des triglyceacuterides se trouvant dans les graisses avec de la soude NaOH
Un savon contient un groupe hydrophile (ion carboxylate) et un groupe hydrophobe (ou lipophile) la chaicircne carboneacutee Cette structure lui confegravere des proprieacuteteacutes deacutetergentes Questions
1 Expliquer les termes laquohydrophileraquo et laquohydrophoberaquo 2 Indiquer le groupe hydrophile et le groupe hydrophobe du palmitate de sodium
CH3-(CH2)14-COO-Na 3 Expliquer pourquoi les savons sont des produits de nettoyage 4 Quel est le pourcentage de carbone dans le palmitate de sodium 5 Expliquer le deacuteclin du savon de Marseille apregraves 1950
Appareils et verrerie de laboratoire
Flacon Ballon agrave fond plat Beacutecher Pissette Entonnoir
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Les esters sont tregraves abondants dans la nature fleurs graines fruits essences veacutegeacutetales huiles veacutegeacutetales et animales graisses Ils sont des substances utiles dans lrsquoindustrie agroalimentaire en parfumerie et dans drsquoautres secteurs industriels Les esters sont obtenus par la reacuteaction drsquoesteacuterification Un ester est le produit drsquoun acide carboxylique avec un alcool
Acide carboxylique + alcools ester + eau
R CO
OH+ ROH R C
O
OR+ H2O
Cette reacuteaction est lente et reacuteversible Lrsquoaugmentation de la concentration initiale drsquoalcool et drsquoacide et aussi de la tempeacuterature et la preacutesence drsquoun catalyseur (par exemple H2SO4) permettent drsquoaugmenter la vitesse des deux reacuteactions et drsquoaboutir plus rapidement agrave lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre
Questions
1 Expliquer les termes laquolenteraquo laquoreacuteversibleraquo et laquolrsquoeacutetat drsquoeacutequilibreraquo 2 On considegravere initialement un systegraveme chimique contenant une mole drsquoacide
carboxylique et une mole drsquoalcool Apregraves qursquoon a atteint lrsquoeacutetat drsquoeacutequilibre [ester] = 066 Calculer la valeur de la constante drsquoeacutequilibre Quelle sera la valeur du rendement de cette reacuteaction
3 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction modeacutelisant la transformation entre lrsquoacide butanoϊque et eacutethanol qui possegravede une odeur drsquoananas Nommer les produits obtenus
4 Expliquer lrsquoimportance des esters
Sujet ndeg5
A lrsquoabri de lrsquoair certains vins se conservent tregraves longtemps mais agrave son contact tous les vins srsquoaltegraverent En effet lrsquooxydation de lrsquoeacutethanol CH3ndashCH2ndashOH par lrsquooxygegravene de lrsquoair conduit agrave lrsquoacide eacutethanoϊque eacutegalement appeleacute acide aceacutetique CH3ndashCOOH principal constituant du vinaigre Parallegravelement agrave cette reacuteaction favoriseacutee par des bacteacuteries du genre Aceacutetobacter une reacuteaction lente entre lrsquoacide aceacutetique formeacute et lrsquoeacutethanol restant conduit agrave un ester lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle qui donne un goucirct piquant Questions
1 Expliquer pourquoi les vins conserveacutes agrave lrsquoabri de lrsquoair ne se transforment pas en vinaigre 2 Ecrire les deux eacutequations chimiques qui deacutecrivent les reacuteactions deacutecrites dans le texte 3 Ecrire lrsquoeacutequation qui deacutecrit lrsquoacide eacutethanoϊque comme un acide Bronsted Identifier les couples acidebase mis en jeu 4 Deacutecrire les proprieacuteteacutes physiques de lrsquoacide aceacutethique
Masses atomiques c = 12 gmol-1 O = 16 gmol-1 H = 1 gmol-1
Sujet ndeg6
Le savon de Marseille est un type de savon particuliegraverement efficace par son pouvoir nettoyant utiliseacute essentiellement pour lrsquohygiegravene du corps La formule de ce savon contenant 72 sels drsquoacides gras (provenant du meacutelange dhuiles et de soude NaOH) a eacuteteacute fixeacutee entre le XIVe et le XVIIe siegravecles Au XIXe siegravecle Marseille avec ses presque 90 savonneries possegravede une industrie florissante qui connaicirct son apogeacutee en 1913 avec pregraves de 180000 tonnes produites Apregraves 1950 larriveacutee des deacutetergents de synthegravese preacutecipite rapidement son deacuteclin
Les savons R-COO-Na+ (ougrave R- est un radical drsquoacide gras) srsquoobtiennent par hydrolyse basique des triglyceacuterides se trouvant dans les graisses avec de la soude NaOH
Un savon contient un groupe hydrophile (ion carboxylate) et un groupe hydrophobe (ou lipophile) la chaicircne carboneacutee Cette structure lui confegravere des proprieacuteteacutes deacutetergentes Questions
1 Expliquer les termes laquohydrophileraquo et laquohydrophoberaquo 2 Indiquer le groupe hydrophile et le groupe hydrophobe du palmitate de sodium
CH3-(CH2)14-COO-Na 3 Expliquer pourquoi les savons sont des produits de nettoyage 4 Quel est le pourcentage de carbone dans le palmitate de sodium 5 Expliquer le deacuteclin du savon de Marseille apregraves 1950
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A lrsquoabri de lrsquoair certains vins se conservent tregraves longtemps mais agrave son contact tous les vins srsquoaltegraverent En effet lrsquooxydation de lrsquoeacutethanol CH3ndashCH2ndashOH par lrsquooxygegravene de lrsquoair conduit agrave lrsquoacide eacutethanoϊque eacutegalement appeleacute acide aceacutetique CH3ndashCOOH principal constituant du vinaigre Parallegravelement agrave cette reacuteaction favoriseacutee par des bacteacuteries du genre Aceacutetobacter une reacuteaction lente entre lrsquoacide aceacutetique formeacute et lrsquoeacutethanol restant conduit agrave un ester lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle qui donne un goucirct piquant Questions
1 Expliquer pourquoi les vins conserveacutes agrave lrsquoabri de lrsquoair ne se transforment pas en vinaigre 2 Ecrire les deux eacutequations chimiques qui deacutecrivent les reacuteactions deacutecrites dans le texte 3 Ecrire lrsquoeacutequation qui deacutecrit lrsquoacide eacutethanoϊque comme un acide Bronsted Identifier les couples acidebase mis en jeu 4 Deacutecrire les proprieacuteteacutes physiques de lrsquoacide aceacutethique
Masses atomiques c = 12 gmol-1 O = 16 gmol-1 H = 1 gmol-1
Sujet ndeg6
Le savon de Marseille est un type de savon particuliegraverement efficace par son pouvoir nettoyant utiliseacute essentiellement pour lrsquohygiegravene du corps La formule de ce savon contenant 72 sels drsquoacides gras (provenant du meacutelange dhuiles et de soude NaOH) a eacuteteacute fixeacutee entre le XIVe et le XVIIe siegravecles Au XIXe siegravecle Marseille avec ses presque 90 savonneries possegravede une industrie florissante qui connaicirct son apogeacutee en 1913 avec pregraves de 180000 tonnes produites Apregraves 1950 larriveacutee des deacutetergents de synthegravese preacutecipite rapidement son deacuteclin
Les savons R-COO-Na+ (ougrave R- est un radical drsquoacide gras) srsquoobtiennent par hydrolyse basique des triglyceacuterides se trouvant dans les graisses avec de la soude NaOH
Un savon contient un groupe hydrophile (ion carboxylate) et un groupe hydrophobe (ou lipophile) la chaicircne carboneacutee Cette structure lui confegravere des proprieacuteteacutes deacutetergentes Questions
1 Expliquer les termes laquohydrophileraquo et laquohydrophoberaquo 2 Indiquer le groupe hydrophile et le groupe hydrophobe du palmitate de sodium
CH3-(CH2)14-COO-Na 3 Expliquer pourquoi les savons sont des produits de nettoyage 4 Quel est le pourcentage de carbone dans le palmitate de sodium 5 Expliquer le deacuteclin du savon de Marseille apregraves 1950
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Les savons R-COO-Na+ (ougrave R- est un radical drsquoacide gras) srsquoobtiennent par hydrolyse basique des triglyceacuterides se trouvant dans les graisses avec de la soude NaOH
Un savon contient un groupe hydrophile (ion carboxylate) et un groupe hydrophobe (ou lipophile) la chaicircne carboneacutee Cette structure lui confegravere des proprieacuteteacutes deacutetergentes Questions
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