Cours Stage - Oxydant, réducteur et équation d'oxydoréduction

Exercice - Oxydo-réduction : Problème

L'énoncé

Mr Maladroit rentre dans son garage et trébuche sur la marche à l’entrée. Il fait alors tomber sa clé dans un bidon qui contient un reste d’acide chlorhydrique. On sait que sa clé pèse $10 \ g$ et qu’il restait environ $70 \ cL$ d’acide dans le bidon.

On donne la masse molaire du fer solide : $55,8 \ g/mol$, et la concentration de l’acide chlorhydrique : $0,85 \ g/mol$.


Question 1

Quels sont les couples oxydants/réducteurs ? On ne considère que le fer II.

On a 3 couples ici :

$Fe^{2+} \ / \ Fe$

$Cl_2 \ / \ Cl^-$

$H^+ \ / \ H_2$

Il existe 3 couples susceptibles d’interagir ici. On parle du fer, et de l’acide chlorhydrique.

Question 2

Écrire les demi-équations d’oxydo-réduction.

$Fe^{2+} + 2e^- = Fe$

$Cl_2 + 2e^- = 2Cl^-$

$2H^+ + 2e^- = H_2$

Maintenant que vous connaissez les couples oxydants/réducteurs, on peut facilement en déduire les demi-équations !

Question 3

On considère la réaction totale. Tant pis pour Mr Maladroit ! Calculer la quantité de matière des réactifs et produits à la fin.

$Fe + 2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2 + Fe^{2+} + 2e^-$

On peut supprimer les électrons des deux côtés : $Fe + 2H^+ = H_2 \rightarrow Fe^{2+}$.

 

Voici le tableau d’avancement de la réaction :

État

Avancement $Fe_{(5)}$ $+$ $2H^+ \ _{(aq)}$ $\rightarrow$ $H_{2(g)}$

Initial

$x=0$ $n_i (Fe_{(5))}$   $n_i (H^+)$   $0$

Intermédiaire

$x$ $n_i (Fe_{5)}) - x$   $n_i (H^+) - 2x$   $x$

Final

$x_f$ $n_i (Fe_{(5)}) - x_f$   $n_i (H^+) - 2x_f$   $x_f$

 

Pour calculer les quantités de matière on utilise la formule $C = \dfrac{n}{V}$

$n_i(H^+) = C \ast V = 0,85 \ast 0,700 = 5,95 \cdot 10^{-1} \ mol$

 

$n = \dfrac{m}{M}$ donc $n_i(Fe) = \dfrac{m_{Fe}}{M_{Fe}} = \dfrac{10}{ 55,8} = 1,8 \cdot 10^{-1} \ mol$

 

Ensuite :

. Si $H^+$ a totalement disparu : $nf (H^+) = 0 \ mol$ donc $n_i(H^+)-2xf = 0 \leftrightarrow xf = \dfrac{n_i(H^+)}{2} = 2,98 \cdot 10^{-1}$

. Si $Fe$ a totalement disparu : $nf(Fe) = 0 \ mol$ donc $n_i(Fe)-xf = 0 \leftrightarrow xf = n_i(Fe) = 1,8 \cdot 10^{-1}$

On en conclut donc que le réactif limitant de la réaction est le Fer. La clé sera totalement dissoute !

 

 

Servez-vous des demi-équations pour avoir la réaction finale. Et si vous dressiez un tableau d’avancement ?