Exemple de demi-équations redox

[invite79e760d4]

Bonjour,

J'ai beau regarder des résolutions sur Youtube, je ne parviens pas à bien justifier comment on rajoute les H2O et H3O+

Soit l'exemple suivant : NH3 + NO <=> N2 + H2O
avec les charges : -3+3 +2-2 0 +1-2

Ci-dessous je comprends :

Oxydation : 2NH3 + ... => N2 + 6e-
Réduction : 2NO + 4e- + ... => N2

On a N2 donc on rajoute 2NH3 et 2NO. Du coup, pour l'oxydation on passe d'une charge de 2 x (-3) à 0 donc on rajoute 6 e- à droite. Pour la réduction, on est passés d'une charge de 2 x 2 à 0 donc 4 e- à droite.

Après, je n'arrive pas à comprendre le rajout des h2O et H3O+ ...
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[invite79e760d4]

on parle souvent d'équilibrer l'élément oxygène avec de l'eau (milieu aqueux) or dans l’oxydation il n'y a pas d'oxygène !

la réponse des demi-équations est :
oxyd : 2NH3 + 6H2O => N2 + 6e- + 6H3O+
réduc : 2NO + 4e- + 4H3O+ => N2 + 6H2O

Mais aucune idée d'où proviennent ces chiffres et de la logique qui les sous-tend !

[Kemiste]

Bonjour,

Pour ton équation d'oxydation tu peux voir qu'à gauche tu as NH₃ et à droite N₂. Tu as donc des hydrogènes à gauche mais tu n'en a pas à droite. Il faut donc introduire des protons pour équilibrer l'équation. Pour équilibrer les azotes tu mets un "2" devant NH₃. Il y a donc 6 H à gauche. Il faut donc 6 H de l'autre coté. Pour faire simple tu peux commencer par équilibrer avec juste des H⁺.

La demi équation peut donc s'équilibrer de cette façon : 2 NH₃ = N₂ + 6 H⁺ + 6e^-

Ensuite tu peux remplacer les H⁺ par H₃O⁺ et pour équilibrer en "H" et "O" tu mets de l'autre coté autant de H₂O qu'il y avait de H⁺.

La demi équation devient alors 2 NH₃ + 6 H₂O = N₂ + 6 H₃O⁺ + 6e^-


Pour l'autre demi équation tu peux voir que d'un coté tu as NO alors que de l'autre tu as N₂. Il faut donc ajouter H₂O afin d'équilibrer en O. Ensuite tu adoptes le même raisonnement en introduisant des H⁺ afin d'équilibrer en "H" et tu remplaces les H⁺ par H₃O⁺ et tu ajoutes de l'autre coté autant de H₂O qu'il y avait de H⁺.

[invite79e760d4]

merci je pense avoir bien compris pour l'oxydation.
mais pour la réduction si je suis le raisonnement j'ai : 2NO et de l'autre côté N2 donc je rajoute 2H2O pour équilibrer en O. Donc il y a 4H donc pour équilibrer en H3O+ je rajoute 4H3O+ t j'obtiens quelque chose qui n'a pas de sens du genre : 2NO + 4e- + 4H3O+ ==> N2 + 4H2O (ça devrait être 6)
En fait je ne comprends pas bien comment procéder étape par étape...

[A voir en vidéo sur Futura]

[Kemiste]

Tu as bien compris tu as juste fait une petite erreur. Il faut ajouter autant de H₂O qu'il y avait de H⁺. Il y a 4 H⁺ donc quand tu passes aux H₃O⁺ il faut ajouter 4 H₂O aux 2 H₂O que tu as ajoutés initialement pour équilibrer en "O". Il y a donc 6 H₂O à droite.

[invite79e760d4]

non désolé je ne vois pas
pourtant en cours, il semblait y avoir une méthode simple pour savoir directement combien de H3O+ rajouter sans passer par la phase intermédiaire de H+ qui me semble un peu "confusante"

[Kemiste]

Je t'assure que tu as compris Et entre nous il est plus simple de n'équilibrer qu'avec des H⁺ plutôt qu'avec des H₃O⁺.

On va faire étape par étape.

.. NO + ..e^-+ .. = N₂

On équilibre les azotes :
2NO + ..e^- + .. = N₂

On équilibre les oxygènes avec H₂O exactement comme tu l'as dit :
2NO + ..e^- + .. = N₂ + 2H₂O

On équilibre en H car en introduisant H₂O il y a 4 "H" à droite et 0 à gauche :
2NO + 4 H⁺ + ..e^- = N₂ + 2H₂O

On équilibre les charges avec e^- car on a 4+ à gauche et une charge globale nulle à droite :
2NO + 4 H⁺ + 4e^- = N₂ + 2H₂O

On pourrait s'arrêter là. Et ce serait plus simple. Mais si tu veux faire apparaître H₃O⁺ tu remplaces les H⁺ par H₃O⁺ :
2NO + 4 H₃O⁺ + 4e^- = N₂ + 2H₂O.

Indirectement quand tu remplaces H⁺ par H₃O⁺ tu "ajoutes H₂O" (H₃O⁺ = H⁺ + H₂O). Tu as donc "ajouter 4 H₂O" à gauche de l'équation. Il faut donc en ajouter 4 à droite :
2NO + 4 H₃O⁺ + 4e^- = N₂ + 2H₂O + 4H₂O

La demi équation finale est donc :
2NO + 4 H₃O⁺ + 4e^- = N₂ + 6H₂O

[invite79e760d4]

wow, merci beaucoup c'est en effet beaucoup plus clair.

MAIS malheureusement, je dois calculer avec des H₃O- et ce que je ne comprends pas c'est que le prof avait manifestement un "truc" pour équilibrer directement les H₃O- sans passer par cette étape intermédiaire un peu pénible de H+

mais je ne parviens pas à trouver comment.

Par exemple ici dans mes notes, on trouve directement la quantité de H2O et de H3O+ sans phase intermédiaire

[Kemiste]

De rien !

Je ne trouve pas que ce soit vraiment "pénible" En passant par "l'étape H⁺" ça ne fait qu'ajouter une petite étape pour avoir la correspondance avec H₃O⁺ et il est, de mon point de vue, plus simple de manipuler des H⁺ plutôt que des H₃O⁺ pour équilibrer les équations. Si tu arrives à maîtriser en passant par H⁺ et que tu ais compris la méthode c'est bon. Le principal c'est d'obtenir le bon résultat final.

Pour information, l'écriture H⁺(aq) serait plus rigoureuse que l'écriture H₃O⁺.

[invite79e760d4]

Je galère vraiment pour quelque chose qui ne me paraît pas si compliqué !
Ca fait des heures que je suis penché sur mes exercices et que j'essaie juste de décrypter le nombre de H₂O et de H₃O-

Voici un énoncé simple (mais je n'ai pas la résolution) : Al + Fe₂O₃ <=> Fe + Al₂O₃

Dans l'oxydation, je rajoute des H₂O à gauche car il y a 3 O à droite : 2 Al + 3 H₂O => Al₂O₃

Pour la réduction, il y a 3 O à gauche, je rajoute 3 H₂O à droite : Fe₂O₃ => 2 Fe + 3 H₂O

Après, pour ce qui est du rajout éventuel de H₃O^- je patauge complètement.

[Kemiste]

Ici tu te compliques beaucoup la vie.

Si tu regardes ton équation non équilibrée : Al + Fe₂O₃ = Fe + Al₂O₃
Tu peux voir qu'il y a autant de O à gauche et à droite. Par contre il y a 1 Al à gauche et 2 Al à droite. Il faut donc simplement ajouter 1 Al à gauche. Idem avec Fe.

PS : attention c'est H₃O⁺ et non "H₃O^-"

[invite79e760d4]

OK j'y arrive avec votre méthode donc un grand merci.
Mais il y a toujours quelque chose qui me chiffonne car dans chacun des corrigés dont je dispose on arrive tout de suite à déterminer qu'il faut 6 H2O (dans le premier exemple) donc il y a quelque chose qui m'échappe !

[Kemiste]

OK j'y arrive avec votre méthode donc un grand merci.

Pas besoin de me vouvoyer

Mais il y a toujours quelque chose qui me chiffonne car dans chacun des corrigés dont je dispose on arrive tout de suite à déterminer qu'il faut 6 H2O (dans le premier exemple) donc il y a quelque chose qui m'échappe !

Dans le premier exemple tu vois qu'il manque 6 H donc tu peux mettre directement 6 H₃O⁺ et donc mettre 6 H₂O de l'autre coté pour équilibrer. Dans le deuxième exemple c'est plus délicat car tu dois équilibrer les "O" et donc d'abord ajouter H₂O puis équilibrer avec des H₃O⁺ et ajouter à nouveau H₂O afin d'équilibrer à nouveau. Si tu ne veux pas passer par les H⁺, tu peux directement équilibrer les "H" en ajoutant des H₃O⁺ et en ajoutant autant de H₂O de l'autre coté de l'équation.

Dis toi qu'il n'y a pas une manière unique de faire les choses. Il faut que tu ais un raisonnement logique qui te permet d'arriver au résultat et de comprendre comment tu es arrivé à ce résultat. C'est ça qui est important.

[invite79e760d4]

J'avais compris avec l'exercice précédent mais avec celui-ci, ça patauge encore :

MnO₄^- + S₂O₃^2- <=> Mn²⁺ + SO₄^2-

Oxydation : S₂O₃^2- + il y a des O de chaque côté donc je sais pas quoi faire avec les H2O!!! => 2SO₄^2- + ... ?
réduction : MnO₄^- + 4 H₃O⁺ => Mn²⁺ + 8 H2O

[Kemiste]

N'oublie pas que l'objectif est d'équilibrer l'équation, n'essaye pas de juste caser des H₂O. Tu parles des "O", mais ce n'est pas le seul élément présent. Il faut y aller par étapes. Tu sais que tu pourras équilibrer les "O" et les 'H" avec H₂O/H₃O⁺. Il faut donc commencer par équilibrer les autres éléments. Essaye de reprendre le raisonnement que je t'ai donné.

Et attention pour la demi équation avec MnO₄^- tu as oublié les électrons.

[invite79e760d4]

réduction pas de problème j'y arrive

mais pour l'oxydation, j'utilise la méthode mais ce n'est pas la bonne réponse : S₂O₃^2- + 16H2O => 2SO₄^2- + 8H3O-

d'après le raisonnement normal : on a 8 O à droite donc j'ajoute 8 H2O à gauche du coup je rééquilibre avev 8 H3O- à droite et je rajoute 8 H2O à gauche. Mais ce n'est pas le bon résultat.

[Kemiste]

réduction pas de problème j'y arrive

Combien d'électrons alors ?

d'après le raisonnement normal : on a 8 O à droite donc j'ajoute 8 H2O

Le début est bon mais pas la fin. Tu as 8 O à droite mais combien à gauche ? Combien en "manque"-t-il donc ?

Encore une fois, attention ce n'est pas H₃O^- et attention encore dans la deuxième demi équation que tu donnes tu ne fais pas apparaître les électrons.

[Duke Alchemist]

Bonsoir à vous deux.

Juste pour signaler ce petit message qui résume les étapes afin d'équilibrer une équation rédox... Juste pour remettre les idées en place.

Cordialement,
Duke.

[invite79e760d4]

réduction (la méthode semble marcher) : MnO₄ + 8 H₃O⁺ + 5e- => Mn²⁺ + 12 H₂O

mon développement : on commence avec 4 O à gauche donc 4H₂O à droite. Ces 4 H₂O à droite totalisent 8 H donc j'ajoute 8 H₃O⁺ à gauche. Finalement, je rajoute 8 H₂O au 4 déjà présents à droite

Pour les e-: on passe d'une charge de +7 à +2 pour le Mn donc gain de 5 e-

Pour l'oxydation : S₂O₃^2- + 24 H₂O => 2 SO₄^2- + 16 H₃O^-

Je suis pourtant le même principe. 8 O à droite => 8 H2O à gauche ==> donc 16 H ==> ajout de 16 H3O- à droite ==> 8 + 16 H2O = 24 H2O. C'est faux. Je ne fais pas encore les e- car le résultat n'est pas juste.

[Kemiste]

Pour l'oxydation tu n'as pas répondu à ma question. Combien il y a-t-il de O à gauche et à droite avant de mettre H₂O ?

Bonsoir Duke Alchemist. C'est vrai que j'avais zappé que la méthode était donné dans les questions récurrentes. "Malheureusement" pour Joe l indien les équations y sont équilibrées avec H⁺ et non H₃O⁺.

[invite79e760d4]

ah pardon : 3 O => 8 O

je plussoie ce que dit Kemiste j'ai été regarder et c'est bel et bien avec des H+ dans le tutoriel.

[invite79e760d4]

aaaah .... attends je vais essayer de résoudre

[Duke Alchemist]

Re-

Mais, comme tu l'as indiqué, Kemiste, il suffit d'ajouter autant de H₂O qu'il y a de H⁺, et ce, de chaque côté de la flèche...

Cordialement,
Duke.

EDIT : Joe l indien, ce sont des H₃O⁺ que tu ajoutes !

[Kemiste]

C'est pas pour rien si c'est avec H⁺ dans les questions récurrentes

Si tu as 3 O à gache et 8 O à droite, combien faut-il en ajouter pour que ce soit équilibré ? Donc combien de H₂O faut-il ajouter ?

EDIT : j'ai fait la remarque plusieurs fois je ne sais pas pourquoi les" H₃O^-" reviennent encore...

[invite79e760d4]

ah oui ... la lumière se fait !

ce sera donc : S₂O₃^2- + 10 H₂O => 2 SO₄^2- + 10 H₃O⁺ + 8 e-

8 e- car on est passés de +2 à +6 donc perte de 4 e- or c'est S2O₃ donc 8e-

Merci infiniment pour ta patience !
Mille fois merci.

[Kemiste]

Désolé mais ce n'est toujours pas ça... Je crois que tu as encore fait la même erreur. Tu veux qu'il y ait autant de H₂O que de H₃O⁺... Comment trouves-tu 10 H₂O ? Quelles sont tes étapes ?

[invite79e760d4]

ah no pardon c'est une erreur de retranscription : il s'agit bien de 15 H2O que je voulais écrire !

[Kemiste]

Là Ok ! C'est mieux !

Et de rien !

[invite79e760d4]

je vais continuer quelques exercices.
encore merci.

[invite79e760d4]

aie aie ! j'ai un souci.
voici un exercice ou ce que j'ai appliqué ci-dessus ne marche pas !

CH₃OH + ClO₃^- <=> ClO₂ + CO₂

en utilisant le même principe, j'obtiens un résultat complètement faux :

oxydation : CH₃OH + 2 H₂O => CO₂ + H₃O⁺
réduction : ClO₃^- + H₃O⁺ => ClO₂ + 2 H₂O

or ce n'est correct (oui il manque les e- mais je ne m'occupe pas de cela pour le moment)