794 Chapitre 30
Réactions d’oxydo-réduction
1. La tension à vide (ou force électromotrice) de cette pile est mesurée à l’aide d’un voltmètre
de très grande résistance d’entrée. Utiliser la formule de Nernst pour calculer le potentiel de
chacune des électrodes et en déduire la valeur de la tension à vide U v mesurée.
2. Lorsqu’une résistance R est branchée sur la pile, celle-ci débite un courant d’intensité I. Compléter le schéma de la pile pour indiquer le sens du courant dans la résistance, le sens des réactions
ayant lieu aux électrodes, puis le sens du déplacement des ions dans les deux compartiments.
3. Quel est le rôle de la paroi poreuse séparant les deux compartiments ?
4. Comment évolue la tension à vide U v aux bornes de la pile lorsqu’elle débite pendant assez
longtemps pour que les réactifs soient notablement consommés ?
Exercice 30.4 Permanganate oxydant
Méthodes (30.4) (30.7)
On s’intéresse à l’ion permanganate MnO
–
4 , un oxydant couramment utilisé en chimie analytique.
Il est généralement obtenu en dissolvant du permanganate de potassium dans une solution aqueuse
d’acide sulfurique dont le pH est proche de 1. On donne RT ln(10)/F = 0,059 V et les potentiels
standard à 25
◦ C :
Couple
E
◦ (V)
MnO
–
4 /Mn
2+
1,51
O 2 /H 2 O
1,23
CO 2 /H 2 C 2 O 4 −0,49
Fe
3+ /Fe
2+
0,68
1. Écrire la demi-équation d’oxydo-réduction du couple MnO
–
4 /Mn
2+ . Calculer son potentiel pour
pH = 1, dans l’hypothèse où [MnO
–
4 ] = [Mn
2+ ].
2. Écrire la demi-équation d’oxydo-réduction du couple O 2 (g)/H 2 O(l). Calculer son potentiel pour
pH = 1, dans l’hypothèse d’une pression partielle de O 2 égale à 1 bar.
3. Écrire la réaction d’oxydation de Fe
2+ par l’ion MnO
–
4 . Cette réaction est-elle thermodynamiquement favorisée ?
4. Montrer que l’ion MnO
–
4 réagit avec l’eau et écrire la réaction.
5. La réaction précédente est très lente, et l’utilisation d’une solution de permanganate est donc
possible malgré l’instabilité de celui-ci dans l’eau. Une solution stockée pendant plusieurs semaines doit cependant être étalonnée. On utilise pour cela une solution d’acide oxalique H 2 C 2 O 4 ,
qui peut être préparée avec une concentration très précise. Écrire la réaction de l’acide oxalique
sur l’ion permanganate et justifier son utilisation en tant que réaction de dosage.
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Réactions d’oxydo-réduction
1. La tension à vide (ou force électromotrice) de cette pile est mesurée à l’aide d’un voltmètre
de très grande résistance d’entrée. Utiliser la formule de Nernst pour calculer le potentiel de
chacune des électrodes et en déduire la valeur de la tension à vide U v mesurée.
2. Lorsqu’une résistance R est branchée sur la pile, celle-ci débite un courant d’intensité I. Compléter le schéma de la pile pour indiquer le sens du courant dans la résistance, le sens des réactions
ayant lieu aux électrodes, puis le sens du déplacement des ions dans les deux compartiments.
3. Quel est le rôle de la paroi poreuse séparant les deux compartiments ?
4. Comment évolue la tension à vide U v aux bornes de la pile lorsqu’elle débite pendant assez
longtemps pour que les réactifs soient notablement consommés ?
Exercice 30.4 Permanganate oxydant
Méthodes (30.4) (30.7)
On s’intéresse à l’ion permanganate MnO
–
4 , un oxydant couramment utilisé en chimie analytique.
Il est généralement obtenu en dissolvant du permanganate de potassium dans une solution aqueuse
d’acide sulfurique dont le pH est proche de 1. On donne RT ln(10)/F = 0,059 V et les potentiels
standard à 25
◦ C :
Couple
E
◦ (V)
MnO
–
4 /Mn
2+
1,51
O 2 /H 2 O
1,23
CO 2 /H 2 C 2 O 4 −0,49
Fe
3+ /Fe
2+
0,68
1. Écrire la demi-équation d’oxydo-réduction du couple MnO
–
4 /Mn
2+ . Calculer son potentiel pour
pH = 1, dans l’hypothèse où [MnO
–
4 ] = [Mn
2+ ].
2. Écrire la demi-équation d’oxydo-réduction du couple O 2 (g)/H 2 O(l). Calculer son potentiel pour
pH = 1, dans l’hypothèse d’une pression partielle de O 2 égale à 1 bar.
3. Écrire la réaction d’oxydation de Fe
2+ par l’ion MnO
–
4 . Cette réaction est-elle thermodynamiquement favorisée ?
4. Montrer que l’ion MnO
–
4 réagit avec l’eau et écrire la réaction.
5. La réaction précédente est très lente, et l’utilisation d’une solution de permanganate est donc
possible malgré l’instabilité de celui-ci dans l’eau. Une solution stockée pendant plusieurs semaines doit cependant être étalonnée. On utilise pour cela une solution d’acide oxalique H 2 C 2 O 4 ,
qui peut être préparée avec une concentration très précise. Écrire la réaction de l’acide oxalique
sur l’ion permanganate et justifier son utilisation en tant que réaction de dosage.
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