Enoncé type :
On fait réagir de l'hypochlorite de sodium Na+(aq) + ClO-(aq) (un des constituants de l'eau de javel) avec du chlorure de sodium Na+(aq) + Cl-(aq) en milieu acide. Les couples d'oxydoréduction en présence sont : ClO-/Cl2 et Cl2/Cl-.
1) Ecrire les demi-équations des deux couples.
2) L?ion ClO- est-il un oxydant ou un réducteur ? Justifier en utilisant la réponse à la question précédente.
3) Ecrire l'équation chimique de la réaction qui se produit entre ClO- et Cl-.
4) Quel volume de dichlore gazeux peut-on obtenir si on fait réagir 6 mol de chaque réactifs ?
Données : Vm = 24 L/mol ;
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| CONSIGNES |
CORRECTION |
? Appliquer la conservation de la matière et la conservation de la charge électrique :
- On équilibre tout ce qui n'est ni O ni H
- On équilibre les O avec H20 en milieu acide (avec OH- en milieu basique)
- On équilibre les H avec H+ en milieu acide (avec H20 en milieu basique)
- On équilibre les charges avec e-
Attention : le signe = est réservé aux demi-équations. |
1) La première demi-équation est (détail en 4 étapes) :
- 2ClO- = Cl2
- 2ClO- = Cl2 + 2H2O
- 4H+ + 2ClO- = Cl2 + 2H2O
- 2e- + 4H+ + 2ClO- = Cl2 + 2H2O
La seconde demi-équation est (détail en 2 étapes car il n'y a pas besoin d'oxygène ou d'hydrogène) :
- 2Cl- = Cl2
- 2Cl- = Cl2 + 2e- |
| ? Appliquer la définition d'un oxydant (ou d'un réducteur) : |
2) ClO- accepte les électrons donc c'est un oxydant. |
? Ecrire les deux demi-équations en respectant la position des réactifs (avant le signe =) et des produits (après le signe =).
Vérifier que le nombre d'électrons échangés est le même, sinon équilibrer les électrons entre les deux demi-équations en multipliant par un coefficient adapté l'ensemble de chaque demi-équation.
Puis ajouter les deux demi-équations membre à membre.
Attention : le signe = est réservé aux demi-équations tandis que la flèche est associée à l'équation chimique. |
3) 2e- + 4H+ + 2ClO- = Cl2 + 2H2O
2Cl- = Cl2 + 2e-
L'équation chimique est alors :
2ClO-+ 4H+ + 2Cl- ---> 2Cl2 + 2H2O et après simplification :
ClO-+ 2H+ + Cl- ---> Cl2 + H2O |
? Dresser un tableau d'avancement avec des lettres, comportant l'état initial et l'état final. Le solvant (ici l'eau) étant en excès, il est inutile de remplir sa colonne.
Puis rechercher le réactif limitant en calculant si nécessaire les quantités initiales de chaque réactif.
Attention aux unités (V en litres, C en mol/L) et attention aux chiffres significatifs. |
4) Tableau d'avancement :
| Etat |
Avancement |
ClO- |
2H+ |
Cl- |
Cl2 |
H2O |
| EI |
x = 0 |
n1 |
n2 |
n3 |
0 |
Solvant |
| EF |
x = xmax |
n1 - xmax |
n2 - 2xmax |
n3 - xmax |
xmax |
Solvant |
n1 = n2 = n3 = 6 mol
Si ClO-est le réactif limitant alors n 1 - x max = 0 et n 2 - 2x max ? 0 ainsi que n 3 - x max ? 0 soit encore :
n1 = xmax = 6 mol et n2 - 2xmax = 6 - 12 = -6 mol < 0 ce qui est impossible donc ClO- n'est pas le réactif limitant.
C'est donc H+ qui est le réactif limitant : n2 - 2xmax = 0 soit
xmax = 3 mol (n1 - xmax = 3 mol et n3 - xmax = 3 mol).
A l'état final on a donc : 3 mol de Cl2.
Et V(Cl2) = n(Cl2).Vm = 72 L de gaz dichlore. |
