Chapitre 9 | Première STI2D — spécialité Physique-chimie et mathématiques | Physique-Chimie
Dernière mise à jour : 21 octobre 2026
Exercices progressifs corrigés. Cherche chaque exercice avant de dérouler la correction.
Compléter par « perte » ou « gain », « oxydant » ou « réducteur » :
1. Une oxydation est une perte d'électrons.
2. Une réduction est un gain d'électrons.
3. L'espèce qui cède des électrons est le réducteur.
4. L'espèce qui capte des électrons est l'oxydant.
Dans chaque réaction, indiquer l'espèce oxydée, l'espèce réduite, l'oxydant et le réducteur :
1. \(\text{Mg}\rightarrow\text{Mg}^{2+}\) : perte d'e⁻ → oxydé, c'est le réducteur. \(\text{Cu}^{2+}\rightarrow\text{Cu}\) : gain d'e⁻ → réduit, c'est l'oxydant.
2. \(\text{Al}\rightarrow\text{Al}^{3+}\) : oxydé, réducteur. \(\text{Cu}^{2+}\rightarrow\text{Cu}\) : réduit, oxydant.
Écrire et équilibrer (atomes et charges) la demi-équation électronique de chaque couple :
(a) \(\text{Ni}^{2+}/\text{Ni}\) ; (b) \(\text{Al}^{3+}/\text{Al}\) ; (c) \(\text{Ag}^{+}/\text{Ag}\) ; (d) \(\text{Fe}^{3+}/\text{Fe}^{2+}\).
(a) \(\text{Ni}^{2+}+2\,e^-=\text{Ni}\) (charges : \(+2-2=0=0\)).
(b) \(\text{Al}^{3+}+3\,e^-=\text{Al}\) (charges : \(+3-3=0=0\)).
(c) \(\text{Ag}^{+}+1\,e^-=\text{Ag}\) (charges : \(+1-1=0=0\)).
(d) \(\text{Fe}^{3+}+1\,e^-=\text{Fe}^{2+}\) (charges : \(+3-1=+2=+2\)).
On dispose des couples \(\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}\) et \(\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}\). Le zinc réagit avec les ions cuivre.
(a) Écrire la demi-équation d'oxydation du zinc et la demi-équation de réduction de l'ion cuivre.
(b) En déduire l'équation d'oxydoréduction. (c) Vérifier l'équilibre des charges.
(a) Oxydation : \(\text{Zn}\rightarrow\text{Zn}^{2+}+2\,e^-\). Réduction : \(\text{Cu}^{2+}+2\,e^-\rightarrow\text{Cu}\).
(b) Mêmes \(2\,e^-\) : on additionne, les électrons se simplifient :
\(\text{Zn}+\text{Cu}^{2+}\longrightarrow\text{Zn}^{2+}+\text{Cu}\).
(c) Charges : à gauche \(0+(+2)=+2\), à droite \((+2)+0=+2\). Équilibrée.
On donne les couples \(\text{Al}^{3+}/\text{Al}\) (3 e⁻) et \(\text{Ag}^{+}/\text{Ag}\) (1 e⁻). L'aluminium réagit avec les ions argent.
(a) Écrire les deux demi-équations. (b) Par quel coefficient multiplier chacune pour égaliser les électrons ? (c) Écrire l'équation-bilan équilibrée.
(a) Oxydation : \(\text{Al}\rightarrow\text{Al}^{3+}+3\,e^-\). Réduction : \(\text{Ag}^{+}+1\,e^-\rightarrow\text{Ag}\).
(b) L'aluminium cède 3 e⁻, l'argent en capte 1 : on multiplie la demi-équation de l'argent par 3 pour avoir \(3\,e^-\) de part et d'autre.
(c) \(3\,\text{Ag}^{+}+3\,e^-\rightarrow 3\,\text{Ag}\) et \(\text{Al}\rightarrow\text{Al}^{3+}+3\,e^-\), d'où :
\(\text{Al}+3\,\text{Ag}^{+}\longrightarrow\text{Al}^{3+}+3\,\text{Ag}\).
Charges : à gauche \(3\times(+1)=+3\), à droite \(+3\). Atomes : 1 Al et 3 Ag de chaque côté. Équilibrée.
(a) La corrosion d'un métal est une oxydation ou une réduction ? Le métal joue-t-il le rôle d'oxydant ou de réducteur ?
(b) Pourquoi l'or ne se corrode-t-il pratiquement pas ?
(c) Qu'est-ce qui rend un acier « inoxydable » ?
(d) Expliquer le principe de la galvanisation d'une pièce en fer.
(a) La corrosion est une oxydation : le métal cède des électrons, il est le réducteur (ex. \(\text{Fe}\rightarrow\text{Fe}^{2+}+2\,e^-\)).
(b) L'or est un métal noble, très mauvais réducteur : il cède très difficilement ses électrons, donc il ne s'oxyde quasiment pas.
(c) L'acier inoxydable contient du chrome (≈ 10,5 % au moins), qui forme en surface une couche d'oxyde mince, dense et protectrice isolant le métal de l'air et de l'eau ; elle se reforme si elle est rayée.
(d) On recouvre le fer d'une couche de zinc. Le zinc, meilleur réducteur, s'oxyde à la place du fer (protection sacrificielle) : tant qu'il reste du zinc, le fer est protégé.
Une pile associe les couples \(\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}\) et \(\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}\). L'électrode de zinc s'oxyde, celle de cuivre voit ses ions se réduire.
(a) Quelle électrode est l'anode ? la cathode ? Préciser le pôle (+ ou −) de chacune.
(b) Écrire la réaction à chaque électrode.
(c) Dans quel sens circulent les électrons dans le fil ? Et le courant conventionnel ?
(a) L'électrode de zinc (siège de l'oxydation) est l'anode, pôle négatif (−). L'électrode de cuivre (siège de la réduction) est la cathode, pôle positif (+).
(b) Anode : \(\text{Zn}\rightarrow\text{Zn}^{2+}+2\,e^-\). Cathode : \(\text{Cu}^{2+}+2\,e^-\rightarrow\text{Cu}\).
(c) Les électrons circulent dans le fil de l'anode (−) vers la cathode (+). Le courant conventionnel \(I\) circule en sens inverse (de la cathode + vers l'anode −).
Pour alimenter un petit capteur isolé, on réalise une pile en associant une demi-pile fer (lame de fer dans une solution d'ions \(\text{Fe}^{2+}\)) et une demi-pile argent (lame d'argent dans une solution d'ions \(\text{Ag}^{+}\)), reliées par un pont salin. On observe que la lame de fer se dissout et que de l'argent métallique se dépose sur l'autre électrode. Couples : \(\text{Fe}^{2+}/\text{Fe}\) et \(\text{Ag}^{+}/\text{Ag}\).
(a) Identifier l'électrode où se produit l'oxydation et celle où se produit la réduction.
(b) Écrire les deux demi-équations électroniques.
(c) Établir l'équation d'oxydoréduction de fonctionnement de la pile (attention aux nombres d'électrons).
(d) Préciser l'anode, la cathode et leur pôle (+ / −).
(e) Indiquer le sens de circulation des électrons dans le fil et le sens du courant.
(a) La lame de fer se dissout : le fer s'oxyde (\(\text{Fe}\rightarrow\text{Fe}^{2+}\)). L'argent se dépose : les ions \(\text{Ag}^{+}\) se réduisent (\(\text{Ag}^{+}\rightarrow\text{Ag}\)).
(b) Oxydation : \(\text{Fe}\rightarrow\text{Fe}^{2+}+2\,e^-\). Réduction : \(\text{Ag}^{+}+1\,e^-\rightarrow\text{Ag}\).
(c) Le fer cède 2 e⁻, l'argent en capte 1 : on multiplie la demi-équation de l'argent par 2.
\(2\,\text{Ag}^{+}+2\,e^-\rightarrow 2\,\text{Ag}\) et \(\text{Fe}\rightarrow\text{Fe}^{2+}+2\,e^-\), d'où :
\(\text{Fe}+2\,\text{Ag}^{+}\longrightarrow\text{Fe}^{2+}+2\,\text{Ag}\).
Charges : à gauche \(2\times(+1)=+2\), à droite \(+2\). Atomes : 1 Fe et 2 Ag de chaque côté. Équilibrée.
(d) L'électrode de fer (oxydation) est l'anode, pôle (−). L'électrode d'argent (réduction) est la cathode, pôle (+).
(e) Les électrons circulent dans le fil du fer (−) vers l'argent (+). Le courant conventionnel circule en sens inverse (de l'argent + vers le fer −).