Accueil Première · Spé Physique-Chimie

L'oxydoréduction et les titrages

CE QUE TU DOIS SAVOIR FAIRE — reconnaître l'oxydant et le réducteur d'un couple, écrire et ajuster une demi-équation électronique, combiner deux demi-équations en une équation d'oxydoréduction — et exploiter un titrage colorimétrique : repérer l'équivalence, écrire la relation à l'équivalence, en déduire une concentration inconnue.

≈ 60 min de travail · 15 exercices corrigés · mis à jour juillet 2026
SOMMAIRE

1. Un clou dans le bleu

Lundi, en TP : un clou de fer bien gris, et un bécher d'un bleu profond — une solution de sulfate de cuivre. Tu plonges le clou, tu attends. Vingt minutes plus tard, le clou est couvert d'un dépôt rouge-brun, et le bleu de la solution a pâli. Personne n'a rien versé, rien chauffé, rien mélangé. Alors : qui a fait quoi ?

Ce petit tour de passe-passe est partout : la rouille qui ronge un vélo laissé dehors, la pomme coupée qui brunit, la pile qui alimente ton téléphone, l'éthylotest qui change de couleur. À chaque fois, la même histoire invisible : des électrons quittent une espèce chimique pour en rejoindre une autre. On ne les voit jamais — mais leurs traces, si : un dépôt qui pousse, une couleur qui s'efface. Ce chapitre t'apprend à lire ces traces, puis à t'en servir pour mesurer : c'est le titrage, l'un des gestes les plus classiques du Bac.

Voici la photo de départ, prise avant que quoi que ce soit ne bouge : 0,10 mol d'ions cuivre \(\mathrm{Cu^{2+}}\) — c'est eux, le bleu — et un clou de fer encore net. Tu l'as vu au chapitre sur la composition d'un système : la couleur d'une solution suit sa concentration. Garde l'œil sur le bleu, il va te raconter toute l'histoire.

Cu2+ Cu2+ Cu2+ le clou de fer la solution de sulfate de cuivre
La photo de départ : la solution doit son bleu aux ions \(\mathrm{Cu^{2+}}\) (0,10 mol), le clou est encore gris. À la section suivante, ce dessin prend vie — et c'est toi qui pousses les électrons.

2. Le transfert d'électrons : oxydant et réducteur

Reprends la photo de la section 1 — et anime-la. Le curseur pousse la réaction : chaque cran transfère un paquet d'électrons du clou vers les ions. Avant de toucher quoi que ce soit, un pronostic : d'où viendra le cuivre rouge qui va couvrir le clou ? Du clou lui-même, ou de la solution ? Manipule, et surveille les deux compteurs d'électrons sous le graphique.

INTERACTIF Fais circuler les électrons
avancement x : 0,00 mol
Fe → Fe2+ + 2 e  ·  le clou a cédé 0,00 mol d'électrons
Cu2+ + 2 e → Cu  ·  les ions ont capté 0,00 mol d'électrons
il reste 0,10 mol de Cu2+ il s'est formé 0,00 mol de Fe2+ x = 0 — la solution est bleue

x = 0 : la photo de la section 1. Les électrons du fer n'attendent qu'une chose — un preneur. Et les ions Cu2+ d'en face sont preneurs.

Le curseur s'arrête quand le dernier ion Cu2+ est consommé : le clou, lui, est en large excès. Avancement, réactif limitant : tout le chapitre sur l'avancement s'applique ici tel quel.
POURQUOI ?

Pourquoi la solution se décolore-t-elle ? Parce que le bleu, c'était les ions \(\mathrm{Cu^{2+}}\) eux-mêmes. Chaque fois que l'un d'eux capte deux électrons, il cesse d'être un ion : il devient un atome de cuivre métallique, qui se colle au clou. Le transfert d'électrons est invisible — mais il déteint.

Ce que tu viens de faire avec la main, voilà comment on le dit.

DÉFINITION

Un réducteur est une espèce chimique capable de céder un ou plusieurs électrons (ici, le fer du clou). Un oxydant est une espèce capable de capter un ou plusieurs électrons (ici, l'ion \(\mathrm{Cu^{2+}}\)). Une oxydation est une perte d'électrons ; une réduction, un gain d'électrons. Une réaction d'oxydoréduction est un transfert d'électrons d'un réducteur vers un oxydant.

Le fer a cédé ses électrons et il est devenu \(\mathrm{Fe^{2+}}\). Mais rien n'est définitif : face à un bon donneur, un ion \(\mathrm{Fe^{2+}}\) pourrait très bien reprendre deux électrons et redevenir du fer. \(\mathrm{Fe^{2+}}\) et \(\mathrm{Fe}\) sont les deux visages d'un même personnage — on les range en couple.

DÉFINITION

Un couple oxydant/réducteur, noté Ox/Red (l'oxydant toujours en premier : \(\mathrm{Cu^{2+}/Cu}\), \(\mathrm{Fe^{2+}/Fe}\), \(\mathrm{I_2/I^-}\)), réunit deux espèces qui s'échangent par transfert d'électrons. Ce lien s'écrit par une demi-équation électronique :

$$\mathrm{Ox} \;+\; n\,e^- \;=\; \mathrm{Red}$$
MÉTHODE — QUI EST OXYDÉ, QUI EST RÉDUIT ?
1.Suis les charges pour voir qui perd et qui gagne des électrons : \(\mathrm{Fe}\) devient \(\mathrm{Fe^{2+}}\), il a perdu 2 électrons ; \(\mathrm{Cu^{2+}}\) devient \(\mathrm{Cu}\), il en a gagné 2.
2.Celui qui cède est le réducteur : il subit une oxydation. Celui qui capte est l'oxydant : il subit une réduction.
3.Contrôle-réflexe : le vocabulaire est croisé — c'est l'oxydant qui est réduit, le réducteur qui est oxydé. Si ta phrase dit « l'oxydant s'oxyde », recommence.
EXEMPLE RÉSOLU — LA LAME DE ZINC

On plonge une lame de zinc dans une solution de sulfate de cuivre : la lame se cuivre, le bleu pâlit, et on détecte des ions \(\mathrm{Zn^{2+}}\). Identifie les couples en jeu, l'oxydant, le réducteur, et l'espèce oxydée.

Étape 1 — les charges : \(\mathrm{Zn}\) devient \(\mathrm{Zn^{2+}}\) (il perd 2 électrons) ; \(\mathrm{Cu^{2+}}\) devient \(\mathrm{Cu}\) (il en gagne 2).

Étape 2 — le zinc cède : c'est le réducteur, il est oxydé. L'ion \(\mathrm{Cu^{2+}}\) capte : c'est l'oxydant, il est réduit. Couples : \(\mathrm{Zn^{2+}/Zn}\) et \(\mathrm{Cu^{2+}/Cu}\).

Conclusion : \(\mathrm{Cu^{2+}}\) refait exactement le même geste qu'avec le clou de fer. Un bon oxydant prend ses électrons à qui veut bien les donner — zinc, fer, peu importe le donneur.

À RETENIR

Le réducteur cède, l'oxydant capte. Et le vocabulaire se croise : le réducteur est oxydé, l'oxydant est réduit.

TESTE-TOI Trois questions, trente secondes

Q1Un oxydant, c'est une espèce qui…

Q2Dans le bécher du clou, le fer \(\mathrm{Fe}\)…

Q3Quand l'avancement atteint \(x = 0{,}10\) mol, la quantité d'électrons échangés vaut…

3. Les demi-équations électroniques

\(\mathrm{Fe} = \mathrm{Fe^{2+}} + 2\,e^-\) : tu viens de passer une section entière avec deux demi-équations sous les yeux. Demi, parce que chacune ne raconte que la moitié de l'histoire — un seul couple, avec ses électrons apparents. Encore faut-il savoir les écrire, même quand le couple est plus coriace que \(\mathrm{Cu^{2+}/Cu}\). Entraîne l'œil d'abord : quatre couples, trois propositions à chaque fois, une seule demi-équation juste.

INTERACTIF Trouve la bonne demi-équation
COUPLE 1/4

Le couple \(\mathrm{Cu^{2+}/Cu}\) — laquelle de ces demi-équations est juste ?

MÉTHODE — ÉCRIRE UNE DEMI-ÉQUATION (EN MILIEU ACIDE)
1.Écris l'oxydant et le réducteur de part et d'autre du signe =, et équilibre l'élément principal — celui qui n'est ni l'oxygène ni l'hydrogène (Mn, Cr, S, I…). Les formules ne bougent plus : on n'ajuste que les nombres devant.
2.Équilibre les oxygènes : compte-les de chaque côté, et ajoute autant de molécules d'eau \(\mathrm{H_2O}\) qu'il manque d'atomes O, du côté qui en manque. Rien d'artificiel là-dedans : la réaction se passe en solution aqueuse, l'eau est disponible à volonté.
3.Équilibre les hydrogènes : chaque \(\mathrm{H_2O}\) que tu viens d'ajouter a apporté 2 atomes H. Recompte les H de chaque côté et compense la différence avec des ions \(\mathrm{H^+}\), de l'autre côté. C'est tout le sens de « milieu acide » : la solution fournit les \(\mathrm{H^+}\) qui remboursent les hydrogènes de l'eau.
4.Équilibre les charges avec des électrons \(e^-\), toujours du côté de l'oxydant : fais la somme des charges de chaque côté, l'écart donne le nombre d'électrons. Contrôle-réflexe : recompte atomes et charges des deux côtés ; un seul déséquilibre et tout est faux.
LA MÉTHODE EN ACTION — LE PERMANGANATE MILIEU ACIDE
ÉtapeCe qu'on constate, ce qu'on ajouteLa demi-équation devient
1. l'élément principal1 Mn de chaque côté : rien à ajuster\(\mathrm{MnO_4^-} = \mathrm{Mn^{2+}}\)
2. les oxygènes4 O à gauche, 0 à droite : + 4 H2O à droite\(\mathrm{MnO_4^-} = \mathrm{Mn^{2+}} + 4\,\mathrm{H_2O}\)
3. les hydrogènes0 H à gauche, 8 à droite : + 8 H+ à gauche\(\mathrm{MnO_4^-} + 8\,\mathrm{H^+} = \mathrm{Mn^{2+}} + 4\,\mathrm{H_2O}\)
4. les électronscharges : +7 à gauche, +2 à droite : + 5 e à gauche\(\mathrm{MnO_4^-} + 8\,\mathrm{H^+} + 5\,e^- = \mathrm{Mn^{2+}} + 4\,\mathrm{H_2O}\)

Vérifie la dernière ligne comme un correcteur : Mn : 1 = 1 ; O : 4 = 4 ; H : 8 = 8 ; charges : \(-1 + 8 - 5 = +2\) des deux côtés. C'est la demi-équation la plus musclée du programme — garde-la au chaud, elle resservira aux sections 4 et 5.

EXEMPLE RÉSOLU — LE CONSERVATEUR DES VINS

Le dioxyde de soufre \(\mathrm{SO_2}\) — le conservateur E220 des vins et des fruits secs — appartient au couple \(\mathrm{SO_4^{2-}/SO_2}\). Écris la demi-équation de ce couple en milieu acide.

Étape 1 — l'élément principal : un soufre de chaque côté, \(\mathrm{SO_4^{2-}} = \mathrm{SO_2}\), rien à ajuster.

Étape 2 — les oxygènes : 4 à gauche, 2 à droite — il en manque 2 à droite : \(\mathrm{SO_4^{2-}} = \mathrm{SO_2} + 2\,\mathrm{H_2O}\).

Étape 3 — les hydrogènes : les 2 eaux ont apporté 4 H à droite, il n'y en a aucun à gauche : on compense avec \(4\,\mathrm{H^+}\) à gauche : \(\mathrm{SO_4^{2-}} + 4\,\mathrm{H^+} = \mathrm{SO_2} + 2\,\mathrm{H_2O}\).

Étape 4 — les charges : à gauche \(-2 + 4 = +2\), à droite 0 : il faut 2 électrons à gauche. \(\mathrm{SO_4^{2-}} + 4\,\mathrm{H^+} + 2\,e^- = \mathrm{SO_2} + 2\,\mathrm{H_2O}\).

Conclusion : les \(\mathrm{H^+}\) ne sortent pas du chapeau — ils remboursent exactement les hydrogènes que tes \(\mathrm{H_2O}\) ont apportés. Quatre gestes, toujours dans le même ordre, et le contrôle final est gratuit.

LES COUPLES À CONNAÎTRE OX / RED
CoupleDemi-équationOù tu le croises
\(\mathrm{Cu^{2+}/Cu}\)\(\mathrm{Cu^{2+}} + 2\,e^- = \mathrm{Cu}\)le clou de ce chapitre
\(\mathrm{Zn^{2+}/Zn}\)\(\mathrm{Zn^{2+}} + 2\,e^- = \mathrm{Zn}\)les piles, les gouttières
\(\mathrm{Al^{3+}/Al}\)\(\mathrm{Al^{3+}} + 3\,e^- = \mathrm{Al}\)la section 4
\(\mathrm{I_2/I^-}\)\(\mathrm{I_2} + 2\,e^- = 2\,\mathrm{I^-}\)la Bétadine, les titrages
\(\mathrm{Fe^{3+}/Fe^{2+}}\)\(\mathrm{Fe^{3+}} + e^- = \mathrm{Fe^{2+}}\)la gravure des circuits
\(\mathrm{MnO_4^-/Mn^{2+}}\)\(\mathrm{MnO_4^-} + 8\,\mathrm{H^+} + 5\,e^- = \mathrm{Mn^{2+}} + 4\,\mathrm{H_2O}\)LE titrage coloré du Bac

Remarque le fer, qui joue dans deux couples : \(\mathrm{Fe^{2+}/Fe}\) et \(\mathrm{Fe^{3+}/Fe^{2+}}\). Le même ion \(\mathrm{Fe^{2+}}\) est oxydant dans le premier et réducteur dans le second. Oxydant ou réducteur, ce n'est pas une étiquette à vie : c'est un rôle dans un couple.

TESTE-TOI Encore trois sur les demi-équations

Q1Dans une demi-équation, les électrons s'écrivent…

Q2Pour équilibrer les oxygènes d'une demi-équation en milieu acide, on ajoute…

Q3Combien d'électrons dans la demi-équation du couple \(\mathrm{Fe^{3+}/Fe^{2+}}\) ?

4. L'équation d'oxydoréduction

Une demi-équation ne se produit jamais seule. Les électrons cédés par le réducteur doivent être captés par l'oxydant — immédiatement, intégralement : il n'existe pas de stock d'électrons libres dans un bécher. D'où le problème du jour : le couple \(\mathrm{Al^{3+}/Al}\) échange 3 électrons, le couple \(\mathrm{Cu^{2+}/Cu}\) en échange 2. Comment marier un donneur de 3 avec un preneur de 2 ? Fais les comptes toi-même.

INTERACTIF Fais les comptes d'électrons
1
× ( Al = Al3+ + 3 e )  — l'oxydation
1
× ( Cu2+ + 2 e = Cu )  — la réduction
e cédés : 1 × 3 = 3 e captés : 1 × 2 = 2 3 e⁻ cédés ≠ 2 e⁻ captés

Tant que cédés ≠ captés, des électrons resteraient orphelins — et un électron libre dans l'eau, ça n'existe pas. Ajuste les deux multiplicateurs jusqu'à l'accord parfait.

Multiplier une demi-équation ne change pas sa chimie : c'est répéter la même transformation plusieurs fois — exactement comme doubler une recette.
MÉTHODE — ÉTABLIR UNE ÉQUATION D'OXYDORÉDUCTION
1.Écris les deux demi-équations dans le sens réel de la réaction : le réducteur d'un couple cède (\(\mathrm{Red_1} = \mathrm{Ox_1} + n_1\,e^-\)), l'oxydant de l'autre capte (\(\mathrm{Ox_2} + n_2\,e^- = \mathrm{Red_2}\)).
2.Multiplie chaque demi-équation par le nombre qui égalise les électrons cédés et captés (le plus petit multiple commun de \(n_1\) et \(n_2\)).
3.Additionne membre à membre et simplifie : les électrons disparaissent. S'il en reste un dans l'équation finale, c'est faux. Contrôle-réflexe : atomes et charges conservés.
EXEMPLE RÉSOLU — LE PERMANGANATE ET LE FER

Établis l'équation de la réaction entre l'ion permanganate \(\mathrm{MnO_4^-}\) (couple \(\mathrm{MnO_4^-/Mn^{2+}}\), en milieu acide) et l'ion fer(II) \(\mathrm{Fe^{2+}}\) (couple \(\mathrm{Fe^{3+}/Fe^{2+}}\)).

Étape 1 — le \(\mathrm{Fe^{2+}}\) cède : \(\mathrm{Fe^{2+}} = \mathrm{Fe^{3+}} + e^-\). Le \(\mathrm{MnO_4^-}\) capte : \(\mathrm{MnO_4^-} + 8\,\mathrm{H^+} + 5\,e^- = \mathrm{Mn^{2+}} + 4\,\mathrm{H_2O}\) (section 3).

Étape 2 — 5 électrons contre 1 : on multiplie la demi-équation du fer par 5.

Étape 3 — on additionne, les \(5\,e^-\) s'annulent :

$$\mathrm{MnO_4^-} + 8\,\mathrm{H^+} + 5\,\mathrm{Fe^{2+}} \;\longrightarrow\; \mathrm{Mn^{2+}} + 4\,\mathrm{H_2O} + 5\,\mathrm{Fe^{3+}}$$

Contrôle des charges : à gauche \(-1 + 8 + 10 = +17\), à droite \(+2 + 15 = +17\). Rien ne dépasse.

Conclusion : un \(\mathrm{MnO_4^-}\) consomme cinq \(\mathrm{Fe^{2+}}\). Garde ce 5 en tête — c'est lui qui fera tout le sel (et tous les pièges) du titrage de la section 5.

TESTE-TOI Trois questions sur l'équation

Q1Dans une équation d'oxydoréduction finale, les électrons…

Q2Pour combiner \(\mathrm{Ag^+} + e^- = \mathrm{Ag}\) avec \(\mathrm{Cu} = \mathrm{Cu^{2+}} + 2\,e^-\), on multiplie…

Q3L'équation \(2\,\mathrm{Al} + 3\,\mathrm{Cu^{2+}} \longrightarrow 2\,\mathrm{Al^{3+}} + 3\,\mathrm{Cu}\) est-elle bien équilibrée ?

5. Le titrage colorimétrique : mesurer avec une couleur

Passe côté paillasse, avec une mission de chimiste : un anti-mousse pour gazon annonce sa teneur en sulfate de fer — donc en ions \(\mathrm{Fe^{2+}}\). Vérifions. Le problème : les ions \(\mathrm{Fe^{2+}}\) sont quasi invisibles dans la fiole, impossible de les compter directement. Mais tu peux les faire réagir — entièrement, jusqu'au dernier — avec un réactif dont tu contrôles exactement le versement. C'est le titrage.

Et l'outil parfait existe : l'ion permanganate \(\mathrm{MnO_4^-}\), d'un violet intense, qui consomme les \(\mathrm{Fe^{2+}}\) selon l'équation de la section 4. Verse-le depuis la burette, un demi-millilitre à la fois, et guette la fiole : trouve le volume exact où la teinte bascule.

INTERACTIF Verse et guette la couleur
volume versé V : 0,0 mL
versé : 0,00 mmol de MnO4 il reste 1,00 mmol de Fe2+ V = 0 — tout le fer(II) est là

La fiole contient 20,0 mL de solution à doser : 1,00 mmol d'ions Fe2+ (et de l'acide, exigé par la demi-équation du permanganate). La burette est pleine. Verse.

Réaction support : MnO4 + 8 H+ + 5 Fe2+ → Mn2+ + 4 H2O + 5 Fe3+ (section 4). Burette : c = 0,020 mol/L. Fiole : 20,0 mL de solution de concentration inconnue.
DÉFINITION

Titrer une espèce, c'est déterminer sa quantité de matière (ou sa concentration) en la faisant réagir totalement avec un réactif versé progressivement — le réactif titrant — au moyen d'une réaction support unique, totale et rapide. L'équivalence est l'instant du titrage où les réactifs ont été mélangés dans les proportions stœchiométriques de la réaction support : le réactif titré, jusque-là en excès, s'épuise — le réactif limitant change à l'équivalence.

POURQUOI ?

Pourquoi la couleur bascule-t-elle pile à l'équivalence ? Avant, le \(\mathrm{MnO_4^-}\) versé est limitant : chaque goutte est intégralement consommée, le violet meurt à l'arrivée. Après, plus un \(\mathrm{Fe^{2+}}\) : la première goutte « en trop » ne trouve plus personne, et son violet teinte toute la fiole. Le changement de couleur, c'est le changement de réactif limitant rendu visible à l'œil nu.

PROPRIÉTÉ — LA RELATION À L'ÉQUIVALENCE

À l'équivalence, le mélange est stœchiométrique — exactement comme au chapitre sur l'avancement. Pour une réaction support \(a\,\mathrm{A} + b\,\mathrm{B} \longrightarrow \dots\) où A est l'espèce titrée et B le réactif titrant :

$$\frac{n_{\mathrm{A}}}{a} = \frac{n_{\mathrm{B},E}}{b}$$

où \(n_{\mathrm{B},E} = c_{\mathrm{B}} \times V_E\) est la quantité de réactif titrant versée à l'équivalence.

MÉTHODE — EXPLOITER UN TITRAGE
1.Écris la réaction support et repère les nombres stœchiométriques de l'espèce titrée (\(a\)) et du titrant (\(b\)).
2.À l'équivalence : \(\dfrac{n_{\mathrm{A}}}{a} = \dfrac{c_{\mathrm{B}} \times V_E}{b}\). Isole \(n_{\mathrm{A}}\).
3.Termine en concentration : \(c_{\mathrm{A}} = \dfrac{n_{\mathrm{A}}}{V_{\mathrm{A}}}\), avec \(V_{\mathrm{A}}\) le volume prélevé (la prise d'essai). Contrôle-réflexe : les coefficients — ici, un \(\mathrm{MnO_4^-}\) consomme cinq \(\mathrm{Fe^{2+}}\), pas un.
EXEMPLE RÉSOLU — L'ANTI-MOUSSE AU BANC D'ESSAI

Dans le graphique : \(V_{\mathrm{A}} = 20{,}0\) mL de solution d'ions \(\mathrm{Fe^{2+}}\), titrés par du permanganate à \(c_{\mathrm{B}} = 0{,}020\) mol·L⁻¹. La teinte violette persiste à partir de \(V_E = 10{,}0\) mL. Quelle est la concentration en \(\mathrm{Fe^{2+}}\) ?

Étape 1 — réaction support (section 4) : \(\mathrm{MnO_4^-} + 8\,\mathrm{H^+} + 5\,\mathrm{Fe^{2+}} \longrightarrow \mathrm{Mn^{2+}} + 4\,\mathrm{H_2O} + 5\,\mathrm{Fe^{3+}}\), donc \(a = 5\) (le fer titré) et \(b = 1\) (le permanganate titrant).

Étape 2 — \(n_{\mathrm{B},E} = c_{\mathrm{B}} \times V_E = 0{,}020 \times 0{,}0100 = 2{,}0 \times 10^{-4}\) mol, et \(\dfrac{n_{\mathrm{A}}}{5} = \dfrac{n_{\mathrm{B},E}}{1}\), donc \(n_{\mathrm{A}} = 5 \times 2{,}0 \times 10^{-4} = 1{,}0 \times 10^{-3}\) mol.

Étape 3 — \(c_{\mathrm{A}} = \dfrac{n_{\mathrm{A}}}{V_{\mathrm{A}}} = \dfrac{1{,}0 \times 10^{-3}}{0{,}0200} = 0{,}050\) mol·L⁻¹.

Conclusion : exactement la 1,00 mmol que le graphique affichait au départ — la boucle est bouclée. Le facteur 5 a fait tout le travail : l'oublier divise le résultat par cinq.

À RETENIR

À l'équivalence, le mélange est stœchiométrique : \(\dfrac{n_{\text{titré}}}{a} = \dfrac{c_{\mathrm{B}} \times V_E}{b}\). La couleur qui bascule n'est que le réactif limitant qui change de camp.

TESTE-TOI Quatre questions pour finir

Q1À l'équivalence d'un titrage…

Q2Avant l'équivalence, dans la fiole, le réactif limitant est…

Q3On titre 10,0 mL de \(\mathrm{Fe^{2+}}\) ; l'équivalence arrive pour 8,0 mL de \(\mathrm{MnO_4^-}\) à 0,010 mol·L⁻¹. Alors \(n(\mathrm{Fe^{2+}}) =\)…

Q4La teinte violette persiste dans la fiole. Cela signifie que…

LES PIÈGES CLASSIQUES

Dire « l'oxydant s'oxyde ». Non : le vocabulaire est croisé. L'oxydant capte des électrons, donc il subit la réduction ; le réducteur cède, donc il subit l'oxydation. Redis-le jusqu'à ce que ça tienne : le réducteur est oxydé, l'oxydant est réduit.

Laisser des électrons dans l'équation finale. Une équation d'oxydoréduction ne montre jamais de \(e^-\) : ils passent directement du réducteur à l'oxydant, sans jamais flotter dans la solution. S'il en reste un dans ton bilan, c'est que les comptes cédés/captés n'étaient pas égalisés — reprends les multiplicateurs.

Additionner les demi-équations sans égaliser. Combiner \(\mathrm{Ag^+} + e^- = \mathrm{Ag}\) et \(\mathrm{Cu} = \mathrm{Cu^{2+}} + 2\,e^-\) telles quelles laisse un électron orphelin. Le contrôle qui ne pardonne pas : la charge totale doit être la même des deux côtés de l'équation finale.

Le réflexe « 1 pour 1 » à l'équivalence. \(n(\text{titré}) = n(\text{versé})\) n'est vrai que si les deux coefficients sont égaux. Avec \(\mathrm{MnO_4^-} + 5\,\mathrm{Fe^{2+}}\), chaque goutte de permanganate consomme cinq fers : écris toujours la relation \(\dfrac{n_{\mathrm{A}}}{a} = \dfrac{n_{\mathrm{B},E}}{b}\) avant de calculer.

Confondre titrage et dosage par étalonnage. L'étalonnage (chapitre sur la composition d'un système) compare sans toucher : la lumière traverse, l'échantillon ressort intact. Le titrage détruit ce qu'il mesure : la réaction support consomme l'espèce titrée. Les deux « dosent », mais un seul consomme l'échantillon — et le Bac adore te demander lequel choisir.

L'ESSENTIEL EN 5 LIGNES
COUPLE

\(\mathrm{Ox} + n\,e^- = \mathrm{Red}\). L'oxydant capte, le réducteur cède — et le vocabulaire se croise : l'oxydant est réduit, le réducteur est oxydé.

DEMI-ÉQUATION

L'élément d'abord, les O avec \(\mathrm{H_2O}\), les H avec \(\mathrm{H^+}\), les charges avec \(e^-\) — dans cet ordre (milieu acide).

ÉQUATION

Réducteur d'un couple + oxydant d'un autre ; électrons égalisés (multiplicateurs) puis annulés — jamais visibles dans le bilan.

ÉQUIVALENCE

Réactifs mélangés dans les proportions stœchiométriques : le réactif limitant change — et la couleur bascule.

RELATION

\(\dfrac{n_{\text{titré}}}{a} = \dfrac{c_{\mathrm{B}} \times V_E}{b}\), puis \(c = \dfrac{n}{V}\) sur la prise d'essai.

Exercices

15 corrigés

Commence par le niveau 1. Cherche vraiment avant d'ouvrir le corrigé — c'est là que ça rentre. Les exercices suivent l'ordre du cours : couples et vocabulaire, demi-équations, équations d'oxydoréduction, titrages, et un problème pour finir.

EXERCICE 01 · le vocabulaire des couples niveau 1

On considère les couples \(\mathrm{Zn^{2+}/Zn}\), \(\mathrm{I_2/I^-}\) et \(\mathrm{Fe^{3+}/Fe^{2+}}\). a. Donne l'oxydant et le réducteur de chaque couple. b. Que signifie, en termes d'électrons, la phrase « le zinc est oxydé » ? c. Au cours d'une réaction d'oxydoréduction, qui est réduit : l'oxydant ou le réducteur ?

EXERCICE 02 · oxydé ou réduit ? niveau 1

Quand on verse de l'acide chlorhydrique sur du zinc, ça mousse : \(\mathrm{Zn} + 2\,\mathrm{H^+} \longrightarrow \mathrm{Zn^{2+}} + \mathrm{H_2}\). a. Qui cède des électrons, et combien ? Qui les capte ? b. Identifie les deux couples en jeu. c. Quelle espèce est oxydée ?

EXERCICE 03 · demi-équations simples niveau 1

Écris la demi-équation électronique de chaque couple : a. \(\mathrm{Ag^+/Ag}\). b. \(\mathrm{Zn^{2+}/Zn}\). c. \(\mathrm{Fe^{3+}/Fe^{2+}}\). d. \(\mathrm{Cl_2/Cl^-}\).

EXERCICE 04 · demi-équation en milieu acide niveau 2

Le couple \(\mathrm{Cr_2O_7^{2-}/Cr^{3+}}\) est celui des anciens éthylotests (l'ion dichromate est orange, l'ion \(\mathrm{Cr^{3+}}\) est vert). Écris sa demi-équation en milieu acide, en suivant la méthode : a. équilibre le chrome. b. les oxygènes. c. les hydrogènes. d. les charges.

EXERCICE 05 · lire une équation niveau 2

Pour graver les circuits imprimés, on ronge le cuivre avec une solution d'ions fer(III) : \(2\,\mathrm{Fe^{3+}} + \mathrm{Cu} \longrightarrow 2\,\mathrm{Fe^{2+}} + \mathrm{Cu^{2+}}\). a. Retrouve les deux couples en jeu. b. Écris les deux demi-équations dans le sens où elles se produisent. c. Qui est oxydé, qui est réduit ?

EXERCICE 06 · établir une équation niveau 2

Le « sapin d'argent » du labo : un fil de cuivre plongé dans du nitrate d'argent se couvre d'aiguilles brillantes, et la solution bleuit. Établis l'équation de la réaction entre le cuivre \(\mathrm{Cu}\) et les ions \(\mathrm{Ag^+}\) (couples \(\mathrm{Ag^+/Ag}\) et \(\mathrm{Cu^{2+}/Cu}\)).

EXERCICE 07 · le graphique rejoué niveau 2

Refais à la main ce que le graphique de la section 4 t'a fait faire aux boutons : a. établis l'équation de la réaction entre l'aluminium \(\mathrm{Al}\) et les ions \(\mathrm{Cu^{2+}}\) (couples \(\mathrm{Al^{3+}/Al}\) et \(\mathrm{Cu^{2+}/Cu}\)). b. Combien de moles d'électrons sont échangées quand 2 mol d'aluminium réagissent ?

EXERCICE 08 · équation avec H⁺ et H₂O niveau 2

En t'appuyant sur l'exercice 4, établis l'équation de la réaction entre l'ion dichromate \(\mathrm{Cr_2O_7^{2-}}\) (couple \(\mathrm{Cr_2O_7^{2-}/Cr^{3+}}\), en milieu acide) et les ions fer(II) \(\mathrm{Fe^{2+}}\) (couple \(\mathrm{Fe^{3+}/Fe^{2+}}\)).

EXERCICE 09 · le clou, version tableau d'avancement niveau 2

Retour au bécher de la section 2 : 0,10 mol d'ions \(\mathrm{Cu^{2+}}\) et un clou de 11,2 g de fer (\(M(\mathrm{Fe}) = 56\) g·mol⁻¹, \(M(\mathrm{Cu}) = 63{,}5\) g·mol⁻¹). Réaction : \(\mathrm{Fe} + \mathrm{Cu^{2+}} \longrightarrow \mathrm{Fe^{2+}} + \mathrm{Cu}\), totale. a. Vérifie que le clou est en excès. b. Quelle masse de cuivre se dépose au maximum ? c. Quelle masse de fer le clou a-t-il perdue ?

EXERCICE 10 · le principe du titrage niveau 1

Vrai ou faux ? Corrige les affirmations fausses. a. « Le réactif titrant se trouve dans la burette. » b. « Avant l'équivalence, le réactif titré est limitant. » c. « À l'équivalence, il reste la moitié du réactif titré. » d. « Dans un titrage au permanganate, la teinte violette persistante signale que l'équivalence est dépassée. »

EXERCICE 11 · la Bétadine au banc d'essai niveau 2

On titre le diiode \(\mathrm{I_2}\) (brun) d'un antiseptique par les ions thiosulfate \(\mathrm{S_2O_3^{2-}}\), selon la réaction support (donnée) : \(\mathrm{I_2} + 2\,\mathrm{S_2O_3^{2-}} \longrightarrow 2\,\mathrm{I^-} + \mathrm{S_4O_6^{2-}}\). Prise d'essai : 10,0 mL ; titrant à 0,10 mol·L⁻¹ ; la teinte brune disparaît pour \(V_E = 13{,}0\) mL. a. Écris la relation à l'équivalence. b. Calcule \(n(\mathrm{I_2})\) dans la prise. c. Déduis-en la concentration en diiode.

EXERCICE 12 · prévoir le volume équivalent niveau 2

Avant de lancer un titrage, on estime toujours \(V_E\) pour vérifier qu'il tombera dans la burette (25 mL). On veut titrer 20,0 mL d'une solution de \(\mathrm{Fe^{2+}}\) de concentration estimée à 0,080 mol·L⁻¹ par du permanganate à 0,040 mol·L⁻¹ (réaction support de la section 4). a. Estime \(n(\mathrm{Fe^{2+}})\) dans la prise. b. Déduis-en la quantité de \(\mathrm{MnO_4^-}\) nécessaire, puis le \(V_E\) attendu. c. La burette convient-elle ?

EXERCICE 13 · l'éthylotest niveau 3

Dans les anciens éthylotests chimiques, l'éthanol \(\mathrm{C_2H_6O}\) de l'haleine est oxydé en acide éthanoïque \(\mathrm{C_2H_4O_2}\) par l'ion dichromate. Demi-équation de l'éthanol (donnée) : \(\mathrm{C_2H_6O} + \mathrm{H_2O} = \mathrm{C_2H_4O_2} + 4\,\mathrm{H^+} + 4\,e^-\). a. Justifie que l'éthanol joue le rôle de réducteur. b. En combinant avec la demi-équation de l'exercice 4, établis l'équation de la réaction. c. Pourquoi le virage de l'orange au vert révèle-t-il la présence d'alcool ?

EXERCICE 14 · problème · la vitamine C du jus d'orange niveau 3

L'étiquette d'un jus d'orange annonce « vitamine C : 18 mg pour 100 mL ». La vitamine C (acide ascorbique \(\mathrm{C_6H_8O_6}\), \(M = 176\) g·mol⁻¹) est un réducteur : on la titre par le diiode selon \(\mathrm{C_6H_8O_6} + \mathrm{I_2} \longrightarrow \mathrm{C_6H_6O_6} + 2\,\mathrm{H^+} + 2\,\mathrm{I^-}\) (donnée). Quelques gouttes d'empois d'amidon colorent la solution en bleu dès que le diiode est en excès. On titre 20,0 mL de jus par du diiode à \(2{,}5 \times 10^{-3}\) mol·L⁻¹ ; le bleu persiste à partir de \(V_E = 8{,}0\) mL. a. Pourquoi le bleu n'apparaît-il qu'après l'équivalence ? b. Calcule la quantité de vitamine C dans la prise. c. L'étiquette dit-elle vrai ?

VERS LE BAC — EXERCICE 15 ≈ 45 MIN · CALCULATRICE UTILE

L'eau oxygénée des pharmacies est une solution de peroxyde d'hydrogène \(\mathrm{H_2O_2}\), un antiseptique qui se décompose lentement avec le temps. On contrôle un flacon entamé. Couples en jeu : \(\mathrm{O_2/H_2O_2}\) et \(\mathrm{MnO_4^-/Mn^{2+}}\). Demi-équation donnée : \(\mathrm{H_2O_2} = \mathrm{O_2} + 2\,\mathrm{H^+} + 2\,e^-\).

PARTIE A — LA RÉACTION SUPPORT
  1. Justifie que l'eau oxygénée joue ici le rôle de réducteur.
  2. En combinant avec la demi-équation du permanganate (section 3), établis l'équation support du titrage.
  3. Écris la relation à l'équivalence entre \(n(\mathrm{H_2O_2})\) et \(n(\mathrm{MnO_4^-})_E\).
PARTIE B — LE CONTRÔLE DU FLACON

L'étiquette annonce une concentration \(c_0 = 0{,}89\) mol·L⁻¹ (« 10 volumes »). On dilue la solution du flacon 10 fois, puis on titre \(V_{\mathrm{A}} = 10{,}0\) mL de solution diluée par du permanganate à \(c_{\mathrm{B}} = 0{,}020\) mol·L⁻¹. La teinte violette persiste à partir de \(V_E = 8{,}0\) mL.

  1. Montre par un calcul rapide que, sans dilution, le volume équivalent attendu n'aurait pas tenu dans une burette de 25 mL.
  2. Calcule la quantité de permanganate versée à l'équivalence.
  3. Déduis-en la quantité, puis la concentration de \(\mathrm{H_2O_2}\) dans la solution diluée.
  4. Remonte à la concentration du flacon et compare à l'étiquette. Qu'en conclus-tu ?