Au programme de ce chapitre
- I. La méthode des demi-équations
- II. Contrôler son résultat
- III. Application : le titrage rédox
- Savoir-faire
- Exercices types corrigés
- Teste-toi — vrai ou faux ?
- Pièges fréquents et astuces
- À retenir
Un exemple corrigé
Exemple Permanganate et ions fer(II) en milieu acide.
MnO4− + 8 H+ + 5 e− → Mn2+ + 4 H2O
Fe2+ → Fe3+ + e− (× 5)
Bilan : MnO4− + 5 Fe2+ + 8 H+ → Mn2+ + 5 Fe3+ + 4 H2O
Vérification des charges : à gauche −1 + 10 + 8 = +17 ; à droite +2 + 15 = +17.
MnO4− + 8 H+ + 5 e− → Mn2+ + 4 H2O
Fe2+ → Fe3+ + e− (× 5)
Bilan : MnO4− + 5 Fe2+ + 8 H+ → Mn2+ + 5 Fe3+ + 4 H2O
Vérification des charges : à gauche −1 + 10 + 8 = +17 ; à droite +2 + 15 = +17.
Extrait du cours
Les réactions avec le permanganate de potassium ou le dichromate font intervenir l'eau et les ions H+ : on ne peut plus les équilibrer « à l'œil ». Ce chapitre te donne une méthode sure, la méthode des demi-équations, et l'applique au titrage rédox.
| Couple | Demi-équation (milieu acide) |
|---|---|
| MnO4−/Mn2+ | MnO4− + 8 H+ + 5 e− → Mn2+ + 4 H2O |
| Cr2O72−/Cr3+ | Cr2O72− + 14 H+ + 6 e− → 2 Cr3+ + 7 H2O |
| NO3−/NO | NO3− + 4 H+ + 3 e− → NO + 2 H2O |
| O2/H2O | O2 + 4 H+ + 4 e− → 2 H2O |
Lexique
- demi-équation
- équation d'un seul couple ox/red, avec les électrons échangés
- milieu acide
- solution contenant des ions H+ (H3O+) en excès
- titrage rédox
- titrage basé sur une réaction d'oxydoréduction
Les erreurs fréquentes à éviter
Piège — oublier les ions H<sup>+</sup> en milieu acide. Écrire NO3− + 3 e− → NO + 2 H2O est faux : il manque l'hydrogène à gauche et la charge vaut −4 à gauche contre 0 à droite. Après avoir ajouté H2O pour l'oxygène, il faut 4 H+ à gauche : NO3− + 4 H+ + 3 e− → NO + 2 H2O.
Piège — inverser le rapport dans un titrage. Dans 2 MnO4− + 5 H2O2 + 6 H+ → 2 Mn2+ + 5 O2 + 8 H2O, n(H2O2) = 52 · n(MnO4−) et non 2/5. Écris le rapport avec l'espèce cherchée au numérateur.
Attention Les électrons ne doivent jamais apparaître dans l'équation-bilan : s'il en reste, c'est que les multiplicateurs sont faux. Et vérifie toujours les charges en plus des atomes. En milieu basique, on équilibre d'abord avec H+, puis on ajoute autant d'ions OH− des deux côtés pour transformer les H+ en H2O.
L'astuce du prof
Astuce Le nombre d'électrons d'une demi-équation est égal à la variation du nombre d'oxydation multipliée par le nombre d'atomes concernés. Mn passe de +VII à +II : 5 électrons. Dans Cr2O72−, chaque Cr passe de +VI à +III : 3 électrons × 2 atomes = 6 électrons. C'est un excellent moyen de vérifier.
Exercices corrigés
Cherche d'abord seul, puis ouvre la correction.
Exercice 1 — Trois demi-équations en milieu acide
Équilibre en milieu acide : a) H2O2 → H2O ; b) SO42− → SO2 ; c) I2 → I−.
Voir la correction
Suivons l'ordre : élément, O, H, charge. a) Il faut 2 H2O à droite pour 2 H : H2O2 + 2 H+ + 2 e− → 2 H2O. b) Pour 4 O à gauche et 2 O dans SO2, j'ajoute 2 H2O à droite, puis 4 H+ à gauche : SO42− + 4 H+ + 2 e− → SO2 + 2 H2O (charges : −2 + 4 − 2 = 0). c) Deux atomes d'iode : I2 + 2 e− → 2 I−.
Exercice 2 — L'argent dans l'acide nitrique
Pondère la réaction de l'argent avec l'acide nitrique concentré, en milieu acide : Ag + NO3− → Ag+ + NO.
Voir la correction
Écrivons les deux demi-équations. Oxydation : Ag → Ag+ + e−. Réduction : NO3− + 4 H+ + 3 e− → NO + 2 H2O. Le plus petit multiple commun de 1 et 3 électrons est 3 : je multiplie la première par 3. Bilan : 3 Ag + NO3− + 4 H+ → 3 Ag+ + NO + 2 H2O. Charges : −1 + 4 = +3 à gauche, +3 à droite.