Chimie · Médecine, pharmacie & dentaire — 1ère année Pharmacie

Réactions d'oxydoréduction

Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.

📘 Fiche de cours

L'essentiel du cours

Définition : Une réaction d'oxydoréduction est un transfert d'électrons entre un réducteur (donneur) et un oxydant (accepteur).
Couple Redox : Noté $Ox/Red$ , lié par la demi-équation : $Ox + n e^- \rightleftharpoons Red$ .
Nombre d'oxydation (n.o.) : Somme des n.o. des atomes d'une molécule = charge globale.
Pile Daniell : Composée de deux demi-piles reliées par un pont salin. La f.é.m. est $E = E_{cathode} - E_{anode}$ .

Méthodes à maîtriser

Équilibrer une demi-équation : 1. Équilibrer l'élément principal, 2. Équilibrer les O avec $H_2O$ , 3. Équilibrer les H avec $H^+$ , 4. Équilibrer les charges avec $e^-$ .
Calculer la f.é.m. : Utiliser la relation $E = E^0 + \frac{0,059}{n} \log \frac{[Ox]}{[Red]}$ (loi de Nernst).

Exemples corrigés

Exemple : Équilibrer $MnO_4^- / Mn^{2+}$ . $MnO_4^- + 8H^+ + 5e^- \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O$ .
Calcul f.é.m. : Pour une pile $Zn/Zn^{2+} || Cu^{2+}/Cu$ , $E = E^0(Cu^{2+}/Cu) - E^0(Zn^{2+}/Zn)$ .

Erreurs fréquentes

Oublier de multiplier les demi-équations pour que le nombre d'électrons soit identique.
Inverser l'anode et la cathode dans le calcul de la f.é.m.
Oublier le pont salin dans le schéma de la pile.

L'essentiel du cours

Définition : Une réaction d'oxydoréduction est un transfert d'électrons entre un réducteur (donneur) et un oxydant (accepteur).
Couple Redox : Noté $Ox/Red$, lié par la demi-équation : $Ox + n e^- \rightleftharpoons Red$.
Nombre d'oxydation (n.o.) : Somme des n.o. des atomes d'une molécule = charge globale.
Pile Daniell : Composée de deux demi-piles reliées par un pont salin. La f.é.m. est $E = E_{cathode} - E_{anode}$.

Méthodes à maîtriser

Équilibrer une demi-équation : 1. Équilibrer l'élément principal, 2. Équilibrer les O avec $H_2O$, 3. Équilibrer les H avec $H^+$, 4. Équilibrer les charges avec $e^-$.
Calculer la f.é.m. : Utiliser la relation $E = E^0 + \frac{0,059}{n} \log \frac{[Ox]}{[Red]}$ (loi de Nernst).

Exemples corrigés

Exemple : Équilibrer $MnO_4^- / Mn^{2+}$. $MnO_4^- + 8H^+ + 5e^- \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O$.
Calcul f.é.m. : Pour une pile $Zn/Zn^{2+} || Cu^{2+}/Cu$, $E = E^0(Cu^{2+}/Cu) - E^0(Zn^{2+}/Zn)$.

Erreurs fréquentes

Oublier de multiplier les demi-équations pour que le nombre d'électrons soit identique.
Inverser l'anode et la cathode dans le calcul de la f.é.m.
Oublier le pont salin dans le schéma de la pile.

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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Défi flash : 4 questions

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🎯 Réactions d'oxydoréduction

1/4

Quel est le nombre d'oxydation du chlore dans $Cl_2$ ?

❓ Questions fréquentes

Chno hiya l'utilité dyal l'anode o l'cathode f la pile ?

L'anode est le siège de l'oxydation (perte d'électrons).
La cathode est le siège de la réduction (gain d'électrons).

💡 À retenir : Anode = Oxydation (A.O.), Cathode = Réduction (C.R.).

Kifach n3ref chkoun li oxydant o chkoun li reducteur f chi couple ?

L'oxydant est l'espèce qui possède le nombre d'oxydation le plus élevé.
Dans la demi-équation $Ox + n e^- \rightarrow Red$ , l'oxydant est toujours celui qui est du côté des électrons.

💡 À retenir : L'oxydant "gagne" des électrons, le réducteur "donne" des électrons.

L'oxydant est l'espèce qui possède le nombre d'oxydation le plus élevé.
Dans la demi-équation $Ox + n e^- \rightarrow Red$, l'oxydant est toujours celui qui est du côté des électrons.

💡 À retenir : L'oxydant "gagne" des électrons, le réducteur "donne" des électrons.

Kifach n7seb le nombre d'oxydation d'un atome f chi ion polyatomique ?

La somme des n.o. de tous les atomes est égale à la charge de l'ion.
Le n.o. de l'oxygène est généralement -II et celui de l'hydrogène +I.
Tu résous l'équation mathématique simple.

💡 À retenir : La somme des n.o. = charge totale.

Est-ce que le pont salin est obligatoire dans une pile ?

Oui, il permet d'assurer la neutralité électrique des solutions en laissant circuler les ions. Sans lui, la réaction s'arrête instantanément.

Comment savoir si une réaction d'oxydoréduction est spontanée ?

Il faut calculer la constante d'équilibre $K$ ou comparer les potentiels standards. Si $E_{cell} > 0$ , la réaction est spontanée.

Il faut calculer la constante d'équilibre $K$ ou comparer les potentiels standards. Si $E_{cell} > 0$, la réaction est spontanée.

Pourquoi utilise-t-on l'électrode standard à hydrogène (ESH) ?

C'est l'électrode de référence dont le potentiel est fixé arbitrairement à 0,00 V pour mesurer les autres potentiels.

Quelle est la différence entre une pile et une électrolyse ?

La pile transforme l'énergie chimique en électrique (spontanée), l'électrolyse fait l'inverse (forcée par un générateur).

Est-ce que le nombre d'électrons doit être le même dans les deux demi-équations ?

Oui, lors de l'établissement de l'équation bilan, il faut multiplier par des coefficients pour que le nombre d'électrons échangés soit identique.

Comment varie la masse de l'anode au cours du fonctionnement de la pile ?

L'anode s'oxyde, donc elle perd de la matière : sa masse diminue au cours du temps.

Le potentiel d'électrode dépend-il de la concentration ?

Oui, selon la loi de Nernst, le potentiel dépend du logarithme du rapport des concentrations des formes oxydée et réduite.

Quelle est l'unité de la force électromotrice ?

La force électromotrice s'exprime en Volts (V).

Est-ce que l'eau peut agir comme oxydant ou réducteur ?

Oui, l'eau peut être oxydée (en $O_2$ ) ou réduite (en $H_2$ ), elle est dite amphotère redox.

Oui, l'eau peut être oxydée (en $O_2$) ou réduite (en $H_2$), elle est dite amphotère redox.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

On considère une pile constituée d'une électrode de Zinc plongeant dans une solution de $Zn^{2+}$ ( $1,0 mol/L$ ) et une électrode de Cuivre dans une solution de $Cu^{2+}$ ( $1,0 mol/L$ ).

Écrire les demi-équations aux électrodes.
Écrire l'équation bilan.
Calculer la f.é.m. standard ( $E^0(Cu^{2+}/Cu) = 0,34V$ ; $E^0(Zn^{2+}/Zn) = -0,76V$ ).

Exercice 1

On considère une pile constituée d'une électrode de Zinc plongeant dans une solution de $Zn^{2+}$ ($1,0 mol/L$) et une électrode de Cuivre dans une solution de $Cu^{2+}$ ($1,0 mol/L$).

Écrire les demi-équations aux électrodes.
Écrire l'équation bilan.
Calculer la f.é.m. standard ($E^0(Cu^{2+}/Cu) = 0,34V$ ; $E^0(Zn^{2+}/Zn) = -0,76V$).

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Exercice 2

Déterminer le nombre d'oxydation du Chrome dans l'ion dichromate $Cr_2O_7^{2-}$ .

Exercice 2

Déterminer le nombre d'oxydation du Chrome dans l'ion dichromate $Cr_2O_7^{2-}$.

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 3

Équilibrer l'équation en milieu acide : $Fe^{2+} + MnO_4^- \rightarrow Fe^{3+} + Mn^{2+}$ .

Exercice 3

Équilibrer l'équation en milieu acide : $Fe^{2+} + MnO_4^- \rightarrow Fe^{3+} + Mn^{2+}$.

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

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