Oxydoréduction : corrigé du TP de sciences physiques première – PDF gratuit à télécharger et imprimer

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Résultats types : corrigé du TP d’oxydoréduction

Réponses aux questions

1. Transformation dans trois tubes : zinc dans Fe²⁺ (dépôt gris foncé de fer) et dans Cu²⁺ (dépôt rouge, la solution bleue se décolore) ; fer dans Cu²⁺ (dépôt rouge, la solution devient verdâtre). Aucune transformation dans les autres tubes.
2. Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu (couples Cu²⁺/Cu et Zn²⁺/Zn) ; Zn + Fe²⁺ → Zn²⁺ + Fe (couples Fe²⁺/Fe et Zn²⁺/Zn) ; Fe + Cu²⁺ → Fe²⁺ + Cu (couples Cu²⁺/Cu et Fe²⁺/Fe). Dans chaque cas, le métal est le réducteur (il est oxydé) et l’ion métallique est l’oxydant (il est réduit).
3. Le zinc réagit avec Fe²⁺ et Cu²⁺, le fer avec Cu²⁺ seulement, le cuivre avec aucun : Zn > Fe > Cu.
4. Fe = Fe²⁺ + 2 e⁻ et Cu²⁺ + 2 e⁻ = Cu ; équation : Fe + Cu²⁺ → Fe²⁺ + Cu.
5. n₀(Fe) = 0,56 ÷ 55,8 = 1,00 × 10⁻² mol ; n₀(Cu²⁺) = 0,200 × 0,100 = 2,00 × 10⁻² mol. Coefficients égaux à 1 : x_max = 1,00 × 10⁻² mol ; le fer est limitant. m(Cu) prévue = 1,00 × 10⁻² × 63,5 = 0,635 g.
6. Rapport : 0,61 ÷ 0,635 ≈ 96 % (n(Cu) = 0,61 ÷ 63,5 = 9,6 mmol, soit x_f = 9,6 mmol contre x_max = 10,0 mmol). L’accord est bon.
7. Les ions Cu²⁺ sont en excès : n(Cu²⁺)_f = 2,00 × 10⁻² − 1,00 × 10⁻² = 1,0 × 10⁻² mol ; [Cu²⁺]_f = 1,0 × 10⁻² ÷ 0,100 = 0,10 mol/L, la solution reste bleue.
8. Un dépôt humide pèserait trop (eau). Sources d’erreur : un peu de fer non consommé dans le dépôt (masse trop forte), cuivre resté sur le bécher ou emporté par le rinçage (masse trop faible), précision de la balance.

Conclusion et compte rendu modèle

Nous avons étudié des réactions d’oxydoréduction entre des métaux et des ions métalliques. En plongeant du zinc, du fer et du cuivre dans des solutions de leurs ions, nous avons observé que le zinc réagit avec Fe²⁺ et Cu²⁺, le fer avec Cu²⁺ et le cuivre avec aucun de ces ions. Nous en déduisons le classement qualitatif du pouvoir réducteur Zn > Fe > Cu. Dans la seconde partie, la réaction est Fe + Cu²⁺ → Fe²⁺ + Cu : le fer, réducteur, est oxydé ; l’ion cuivre(II), oxydant, est réduit. Avec 0,56 g de fer (1,00 × 10⁻² mol) et 2,00 × 10⁻² mol d’ions cuivre, l’avancement maximal vaut 1,00 × 10⁻² mol et le fer est limitant. La masse de cuivre prévue est 0,635 g ; nous avons mesuré 0,61 g, soit 96 % de la valeur attendue. L’écart de 4 % s’explique par la perte de cuivre lors du rinçage et par la précision de la balance. La solution reste bleue, ce qui confirme que les ions cuivre sont en excès. Le tableau d’avancement prévoit donc correctement la masse de métal déposée.

Erreurs fréquentes en TP

• Peser le dépôt de cuivre encore humide.
• Oublier de comparer les quantités de matière en divisant par les nombres stœchiométriques avant de désigner le réactif limitant.
• Écrire des électrons dans l’équation de la réaction.
• Ne pas nettoyer les lames au papier abrasif : l’oxyde superficiel retarde la réaction.
• Verser les solutions de cuivre dans l’évier au lieu du flacon de récupération.

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