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Chimie 4ᵉ

Ressources · 4ᵉ · Chimie

Les réactions d'oxydo-réduction

Oxydation, réduction, combustion et rouille

Approfondissement Ce chapitre va au-delà du programme officiel de 4ᵉ : utile pour aller plus loin ou anticiper.

À propos de cette page
Ces problèmes corrigés sur « Les réactions d'oxydo-réduction » en quatrième permettent d'appliquer le cours à des situations concrètes en chimie. Ils suivent le programme officiel de quatrième et se résolvent étape par étape. Au programme : Les métaux s'oxydent : combustion vive et oxydation lente, La rouille : conditions et protection, Oxydant, réducteur : un transfert d'électrons, Un métal dans une solution d'ions métalliques. Cherche au brouillon, saisis ta réponse puis clique sur « Vérifier » pour te corriger. Idéal pour développer le raisonnement, la rigueur et la confiance avant une évaluation. Problèmes gratuits proposés par un professeur particulier à Marseille pour progresser en chimie en quatrième.

Résous chaque problème, écris ta réponse puis clique sur « Vérifier ». Pose tes calculs au brouillon.

Facile
Pb. 1Léo prépare quatre tubes contenant chacun un clou en fer neuf : tube A, air sec avec un dessicant ; tube B, eau bouillie recouverte d'huile ; tube C, eau du robinet, ouvert à l'air ; tube D, eau salée, ouvert à l'air. Au bout de dix jours, les clous C et D sont rouillés, D beaucoup plus que C.
Dans le tube A, quel réactif de la rouille manque ?
Dans le tube B, quel réactif manque ?
Quel facteur accélère la corrosion, d'après la comparaison de C et D ?
Pourquoi Léo a-t-il besoin du tube C, alors que le tube D montre déjà que le fer rouille ?
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  1. l'eau — Air sec : pas d'eau.
  2. le dioxygène — L'ébullition a chassé le dioxygène dissous, l'huile empêche l'air de revenir.
  3. le sel — Même eau, même air : seul le sel diffère.
  4. Réponse libre — exemple : C est le témoin : il permet de vérifier que le fer rouille déjà sans sel, et donc que le sel n'est pas nécessaire mais seulement un accélérateur. — Ne faire varier qu'un paramètre à la fois.
Pb. 2Une lame de zinc est plongée dans une solution bleue de sulfate de cuivre. Après une heure, la lame est couverte d'un dépôt rouge et la solution est presque incolore. Donnée : 65 g de zinc consommés donnent 63,5 g de cuivre.
Quel métal forme le dépôt rouge ?
Quel est le réducteur de cette réaction ?
Masse de cuivre déposée si 1,30 g de zinc ont réagi, en g :
Écris l'équation de la réaction et explique pourquoi la solution se décolore.
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  1. le cuivre — Les ions Cu²⁺ sont devenus du cuivre métallique.
  2. le zinc — Le zinc cède ses électrons aux ions Cu²⁺.
  3. 1,27 — 1,30 ÷ 65 = 0,02 ; 0,02 × 63,5 = 1,27 g.
  4. Réponse libre — exemple : Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu. Les ions Cu²⁺, responsables de la couleur bleue, sont consommés ; les ions Zn²⁺ formés sont incolores. — Les ions sulfate restent spectateurs.
Moyen
Pb. 3Dans un tube, on verse de l'acide chlorhydrique sur 5,6 g de poudre de fer. Une effervescence apparaît ; le gaz recueilli produit une détonation à l'approche d'une flamme. Donnée : 5,6 g de fer consomment 7,3 g de chlorure d'hydrogène et produisent 0,2 g de dihydrogène.
Quel gaz s'est dégagé ?
On ajoute de la soude à la solution obtenue. Quelle couleur de précipité prouve la formation d'ions fer (II) ?
Masse de chlorure de fer (II) formée, en g (conservation de la masse) :
Un élève propose de refaire l'expérience avec de la poudre de cuivre « pour aller plus vite ». Que va-t-il observer ?
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  1. le dihydrogène — La détonation est le test du dihydrogène.
  2. vert — Précipité vert = Fe²⁺.
  3. 12,7 — 5,6 + 7,3 − 0,2 = 12,7 g.
  4. Réponse libre — exemple : Rien : le cuivre est trop peu réactif pour être oxydé par les ions H⁺ de l'acide chlorhydrique. Aucune effervescence. — Réactivité : Zn > Fe > Cu > Ag.
Pb. 4Une chaudière brûle du méthane. Donnée : 16 g de méthane brûlant complètement consomment 64 g de dioxygène et produisent 44 g de dioxyde de carbone et de l'eau.
Masse d'eau produite par la combustion complète de 16 g de méthane, en g :
Masse de dioxyde de carbone produite par 4 g de méthane, en g :
Dans cette combustion, le méthane est le (oxydant / réducteur).
La flamme devient jaune et un détecteur se déclenche. Quel gaz a-t-il détecté, et quelle est la cause probable ?
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  1. 36 — 16 + 64 − 44 = 36 g.
  2. 11 — 4 g, c'est 4 fois moins que 16 g : 44 ÷ 4 = 11 g.
  3. réducteur — Le combustible cède des électrons au dioxygène.
  4. Réponse libre — exemple : Du monoxyde de carbone : la combustion est devenue incomplète par manque de dioxygène (arrivée d'air bouchée, pièce mal ventilée). — Flamme jaune = combustion incomplète.
Difficile
Pb. 5Un fil de cuivre est plongé dans une solution incolore de nitrate d'argent. En quelques heures, des aiguilles grises brillantes poussent sur le fil (« l'arbre de Diane ») et la solution devient bleue. Donnée : 63,5 g de cuivre consommés donnent 216 g d'argent.
Quel métal forme les aiguilles grises ?
Quel ion colore la solution en bleu (formule) ?
Masse d'argent formée si 0,635 g de cuivre ont réagi, en g :
Écris l'équation de la réaction. Pourquoi faut-il deux ions argent pour un atome de cuivre ?
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  1. l'argent — Les ions Ag⁺ ont été réduits en argent métallique.
  2. Cu2+ — Le cuivre oxydé passe en solution sous forme Cu²⁺.
  3. 2,16 — 0,635 ÷ 63,5 = 0,01 ; 0,01 × 216 = 2,16 g.
  4. Réponse libre — exemple : Cu + 2 Ag⁺ → Cu²⁺ + 2 Ag. Le cuivre cède deux électrons et chaque ion Ag⁺ n'en capte qu'un : il en faut deux pour recevoir les deux électrons (et les charges sont équilibrées : +2 des deux côtés). — Conservation des charges et des électrons.
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