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Reaction et equations redox

Posté par
Raiponcetralala
27-08-13 à 13:40

Bonjour,
je suis devant un exercice qui me pose problème, en voici l'énoncé :
On fait réagir du Fer en poudre ( 1,0g ) avec une solution d'acide chlorhydrique (où V=20 mL et C=2,0mol/L). On observe un dégagement gazeux et l'apparition d'une coloration vert pâle dans la solution.Le gaz est identifié en présentant une allumette enflammée. Il se produit une légère explosion, caractéristique du dihydrogène.
Les ions responsables de la coloration sont identifiés en faisant réagir la solution avec une solution d'hydroxyde de sodium.
On obtient alors un précipité vert.

1) Indiquez les couples rédox mis en jeu dans cette réaction
2) Ecrivez l'équation de la réaction d'oxydoréduction entre le fer et la solution aqueuse d'acide chlorhydrique.

pour la 1, j'ai indiqué le couple Fe/Fe2+, mais je n'arrive pas a trouver le couple pour l'acide chlorhydrique ....
Merci d'avance de votre précieuse aide

Posté par
Manga2
re : Reaction et equations redox 27-08-13 à 14:39

Bonjour,
Dans une réaction d'oxydoréduction :
l'élément qui cède un ou des électron(s) est appelé « réducteur » ;
l'élément qui capte un ou des électron(s) est appelé « oxydant ».

Les couples d'oxydoréduction s'écrivent sous la forme:  Oxydant / Réducteur
Fe cède des électron, c'est donc un réducteur.
Le couple est donc Fe2+/Fe non pas Fe/Fe2+.

Pour le deuxième couple que tu recherches, puisque dans les réactifs Fe est un réducteur, donc, l'élément chimique qui réagit avec Fe est l'oxydant de l'autre couple. Son réducteur est un des produits de la réaction chimique ayant le même élément atomique que celui de l'oxydant.

Maintenant, tu devrais être capable de trouver ce couple

Posté par
Raiponcetralala
re : Equations redox 27-08-13 à 16:57

Merci infiniment de votre réponse, j'ai réussi ces 2 questions !!!! c'etait H2/H+ n'est ce pas ?
Mais je dois maintenant calculer les quantités de matière, et jai trouvé 55,8 mol pour le fer
et 0,04 molpour l'acide chlorhydrique .... J'aimerais savoir si mes résultats sont cohérents,
étant donné que je dois les utiliser par la suite dans un tableau d'avancement....
Merci

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Reaction et equations redox 27-08-13 à 21:03

salut !

le couple c'est plutôt H+/H2
Tes valeurs de quantités de matières paraissent improbables, pourrais-tu détailler tes calculs je te prie ?

Posté par
Manga2
re : Reaction et equations redox 28-08-13 à 00:31

Bonsoir,

Je confirme: H+/H2.

Citation :
pourrais-tu détailler tes calculs je te prie?

Je ne pense pas que c'est nécessaire. Je pars dîner maintenant, après je ferai les calcules.

Posté par
Manga2
re : Reaction et equations redox 28-08-13 à 01:02

J'ai un imprévu et je dois quitter maintenant. Je ne vais rien expliquer (à demain) mais jte garantis que ton calcul pour les mols du fer est faux. 55,8 mols!!!! C'est TROP mec!

Et aussi, la quantité molaire que tu veux calculer, c'est celle avant la réaction chimique ou après la réaction chimique?

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Reaction et equations redox 28-08-13 à 09:14

Comme tu veux, gère le topic à ta sauce

Posté par
Raiponcetralala
re : Equations redox 28-08-13 à 12:44

Hey ! Merci à vous 2 de votre aide !
Après reflexion profonde et intense, je me suis trompée dans la formule
du coup j'ai trouvé des résultats plus cohérents pour n fer
Merci pour le couple H+/H2 !
Maintenant je vais faire le tableau d'avancement ...
J'espère que les questions suivantes ne me poseront pas de problème,
autrement je reviendrais profiter de votre science

Posté par
Raiponcetralala
Re : Reaction et equations redox 28-08-13 à 13:19

dites moi, ça vous paraît acceptable 0,018 mol de fer et 0,04 mol d'acide chlorhydrique ???

Posté par
Manga2
re : Reaction et equations redox 28-08-13 à 14:25

Le mot acceptable n'existe pas en chimie. Le mot cohérent, et c'est pour quand ont trouve une GRANDE différence.
Il faut faire les calcules.
Désolé pour ma réponse tardive. Je vais faire le calcule maintenant.

Posté par
Manga2
re : Reaction et equations redox 28-08-13 à 14:39

Là c'est correcte, mais ce n'est que les quantités molaire avant la réaction. Si tu veux calculer le bilan, alors il faut calculer (grâce au tableau effectivement) ce qui est resté de chaque réactif (un des deux bien entendu est 0) et la quantité molaire du produit.

Bonne chance!

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Reaction et equations redox 28-08-13 à 15:18

au passage mettre en écriture scientifique et respecter le nombre de chiffres significatifs pour plus de rigueur

Posté par
Raiponcetralala
re : Reaction et equations redox 28-08-13 à 17:00

Ok merci je vais faire le tableau d'avancement
et essayer de faire un travail COHÉRENT
Merci à vous deux ! <3

Posté par
Raiponcetralala
re : Reaction et equations redox 28-08-13 à 18:19

Me revoilà !
j'ai fait un tableau d'avancement avec les valeurs que j'ai trouvé. Mais maintenant je dois "déduire le volume de gaz dégagé en fin de solution"
??? euh quelqu'un aurait-il une piste pour m'aider ???

Posté par
Manga2
re : Reaction et equations redox 28-08-13 à 21:09

Eh bien à ton avis, quel est ce gaz dégagé? Quel est sa quantité molaire? Utilises la relation n=\dfrac{V}{V_m}n est la quantité molaire du gaz, V son volume et V_m son volume molaire. Généralement dans les exercices on prends V_m=24\,[mol/\ell ]. Mais dans les conditions normales de température et de pression on a V_m=22,4\,[mol/\ell ].

Et si on te donnes la température et la pression du milieu, utilises la relation extraite de la relation des gaz parfaits qu'est V_m = \frac{R \cdot T}{P}R est la constante des gaz.

R \;=\; 8,314510 \;[\mathrm{\frac{J}{mol \cdot K}}]

Citation :
au passage mettre en écriture scientifique et respecter le nombre de chiffres significatifs pour plus de rigueur


Moi, je travaille avec les fractions pour une rigueur à 100%, et je ne pose le nombre en écriture scientifique qu'à la fin pour donner le résultat.

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Reaction et equations redox 28-08-13 à 23:04

je suis ok avec le travail sur les valeurs exactes mais quand tu dois donner des résultats intermédiaires...

Posté par
Manga2
re : Reaction et equations redox 28-08-13 à 23:30

Alors je les donnes, mais après je retourne aux résultats exactes^^.

Posté par
ludelu
re : Reaction et equations redox 30-08-13 à 23:06

Bonjour, j'ai moi aussi cet exercice à faire pour le CNED (été)
Avant toute chose, je rajoute les données qui manque dans l'énoncé :
Dans les conditions de l'expérience, Vm = 24,0L/mol et M(Fe) = 55,8 g/mol
L'hydrogène peut intervenir dans le couple redox H+(aq)/H2.
J'indique ci dessous les numéros des question avec le libellé
3) Déterminer les quantités de matières initiales des réactifs.
4) Construisez le tableau d'avancement de la réaction.
5) Déduisez le volume de gaz dégagé en fin de réaction.
6) Quelle est l'énergie libérée par la combustion de cette quantité d'hydrogène.
Énergie massique de combustion du dihydrogène : 0,14 J/g.

Je voudrai récapituler avec mes réponses.
1) Au cours de cette réaction, les couples redox mis en jeu sont : Fe2+/Fe et H+/H2 .
2) Les demi-équations redox associées à ces deux couples sont : Fe => Fe2+ + 2e- et 2H+ + 2e- ==> H2.
Ainsi, l'équation de la réaction d'oxydoréduction entre le fer et la solution aqueuse d'acide chlorhydrique est Fe(s) + 2H+(aq) ==> Fe2+(aq) + H2(g).
3) La masse m du fer et sa quantité de matière n sont reliés par la relation : n = m / M(Fe).
Application Numérique :  n = 1 / 55,8 = 1,8.10-2 mol soit 18 mmol.
La quantité de matière de l'acide chlorhydrique n dans une solution de concentration c et de volume v est donnée par la formule : n = c × v. Application Numérique : n = 2,0 × 20.10-3 = 0,4.10-2 mol soit 40 mmol.
4) Mon tableau d'avancement est en annxe.
5) Pour cette question, faut-il déterminer la valeur de xmax qui sera donc 18. Ainsi à la fin de la réaction il y aura 18 mmol de Fe2+ et 18 mmol de H2. Par suite, V = n Vm soit V = 18.10-324 = 0,432 L.
6 ) Pour cette question, je pense qu'il faut utilisé l'énergie massique de combustion du dihydrogène mais je ne vois pas.

Merci par avance pour votre aide.
Illan.



Reaction et equations redox

Posté par
Manga2
re : Reaction et equations redox 31-08-13 à 10:54

Pour la 5) c'est ok.

Pour la 6) ça dépasse mon niveau scolaire.

Posté par
Manga2
re : Reaction et equations redox 31-08-13 à 10:58

Oula j'ai une idée.
Quand ont dit énergie massique, cela veut dire l'énergie libéré par une masse donné.
Donc, si on note énergie massique du dihidrogène par Q_{H_2} alors on a l'énergie recherché:
E=m_{H_2}\times Q_{H_2}m_{H_2} est la masse de H2.

Donc d'abord trouve la masse de H2 et ensuite utilises la formule (je l'ai deviné elle pourrait être fausse!)

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Reaction et equations redox 31-08-13 à 12:15

re

Tout est correct dans ce que tu as fait (juste un pb dans le nb de chiffres significatifs pour la 5).
Pour la 6 l'indication de Manga2 est la bonne (tu peux juste agrémenter ton raisonnement d'une analyse dimensionnelle mais la déduction que tu as faite est excellente)

Posté par
Manga2
re : Reaction et equations redox 31-08-13 à 22:15

Merci! ^^
Néanmoins on n'a pas étudié l'analyse dimensionnelle. J'en ai lu par contre sur Wiki, ilephysique et un pps. C'est grosso modo le même principe que j'ai utilisé pour conjecturer la relation E=m_{H_2}\times Q_{H_2}. Sauf que cette méthode ne suffit pas pour démontrer une relation (sauf en utilisant le théorème de \Pi à ce que j'ai lu). Je serai curieux de voir ce raisonnement. Pourrais-tu agrémenter mon raisonnement avec l'analyse dimensionnelle?
Merci d'avance!

Posté par
ludelu
re : Reaction et equations redox 31-08-13 à 22:46

Bonjour,
Tout d'abord, merci et je suis content que mon petit travail soit bon.
Pour revenir à la question 6) si j'ai bien compris, comme à la fin de la réaction 18 mmol de H2.
Or d'après la classification périodique des éléments on sait que M(H2) = 1g/mol.
Ainsi, 18mmol d'H2 représente 0,018 g soit 18 mg.
Ensuite j'applique la formule mentionnée par Manga2 : E = mH2Qh2.
Application Numérique : E = 0,018 0,14 = 2,52.10-3J

Concernant la question 5, il m'a été indiqué un problème sur les chiffres significatif, je dois donc écrire : V = 18.10-324 = 4,3.10-1 L.

Avec mes remerciements. Illan

Posté par
ludelu
re : Reaction et equations redox 31-08-13 à 22:49

En relisant mon post, j'ai commis une erreur, il va de soit que M(H) = 1 donc M(H2) = 2 g/mol.
D'où 18 mmol de dihydrogène représente 0,036 g.
Dans le calcul de E, j'obtiens après rectification E = 5.10-3 J

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Reaction et equations redox 31-08-13 à 22:54

A la main, l'application numérique semble bonne.

Manga2 : c'est simplement la concordance des unités, et c'est cohérent ici

Posté par
ludelu
re : Reaction et equations redox 31-08-13 à 22:56

Cool. Merci Shadowmiko. Bonne soirée. Illan

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Reaction et equations redox 31-08-13 à 23:02

Après si Manga2 peut vérifier de son côté avec des moyens plus précis

Je t'en prie pour ma part

Posté par
Manga2
re : Reaction et equations redox 31-08-13 à 23:38

lol hhhh xD
merci shadowmiko. Lanalyse dimensionnelle est une notion nouvelle que tu pa aprise ( jai feuilleté notre program de physique au Maroc je ne pense pas quen en parle).
Mais effectivement, en calcul, quand on ecrit une valeur en ecriture scientifique, le fait quil existe des chiffres apres la virgule et ne pas les ecrire et considere par les profs comme une erreyr. il serait donc mieux decrireE=5,04.10^{-3}\,\ell.
Mais puisque shadowmiko veut expedier mes competences, alors je referai les calcules sans avoir peur en prenant la vrai valeur de la masse molaire de H:M_H=1,0079\,g/mol :p
Je suis en fait plus matheux que physicien ou alchimiste 8)
Derien ludelu ! Cest un plaisir de faire ça. Et cest souvent instruictif. A mon tour, je remercie encore une fois shadowmiko .
Lannee scolaire, je ne serai plus actif T_T (sauf si a mon tour jaurai besoin daide!^^)

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Reaction et equations redox 31-08-13 à 23:57

La rigueur c'est la clé
C'est très utile de voir si les notions sont bien appréhendées en passant aider les autres... N'hésite pas à arpenter le forum durant l'année, on a besoin de chimistes

Posté par
Manga2
re : Reaction et equations redox 01-09-13 à 09:45

Je ne manquerai pas pendant les vacances! Mais tu sais, en cette année je suis en terminale. J'ai beaucoup à faire (ma branche est d'ailleurs Sc.Maths. Trop de travaille sur cette matière si je veux mperfectionner). Mais j'aime bien aider tkt! Parce qu'en essayant d'expliquer, tu trouve parfois autres façon de comprendre les choses.
Et puis, je suis aussi dispo en physique. Et en maths... n'en parlons pas!

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Reaction et equations redox 01-09-13 à 21:09

ça fait plaisir de croiser des gens comme toi, bonne continuation

Posté par
Manga2
re : Reaction et equations redox 01-09-13 à 21:16

Merci!!!

Posté par
Manga2
re : Reaction et equations redox 01-09-13 à 21:17

A moi tout le plaisir de rencontrer des gens compréhensif et qui font preuve de patience avec les autres!



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