^{Electrochimie -
Equilibrage des réactions redox}

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Electrochimie

Pour équilibrer les réactions redox, on procède comme suit:

On détermine les n.o. des atomes.
On identifie quel est l’oxydant et quel est le réducteur.
On compte le nombre d'électrons gagné par l'oxydant et le nombre d'électrons perdu par le réducteur.
On met des coefficients à ces deux substances de manière à ce que le nombre d'électrons reste globalement le même.
On équilibre ensuite pour les autres substances de l'équation par déduction.

Il est en général utile de faire des flèches avec des "départs et arrivées" d'électrons, ensuite on voit mieux les deux substances les plus faciles à considérer (voir les exemples et exercices ci-dessous)

Exemple 1:

On utilise le méthanol CH₃OH comme combustible dans les moteurs à hautes performances. La réaction de combustion non équilibrée est la suivante :

..... CH₃OH (l) + .... O₂(g) ..... CO₂(g) + ....... H₂O (g)
–II/+I/–II/+I 0 +IV/ -II +I/-II

Le carbone passe de -2 à +4 donc CH₃OH perd 6 électrons.
L'oxygène passe de 0 à -2 donc O₂ gagne 4 électrons.

Il faut donc 2 CH₃OH pour 3O₂ (ppmc = 12):
2 CH₃OH (l) + 3 O₂(g)

..... CO₂(g) + .... H₂O (g)
Par déduction on finit d'équilibrer:
2 CH₃OH (l) + 3 O₂(g)

2 CO₂(g) + 4 H₂O (g)

Cet exemple est simple, on aurait aussi pu équilibrer par tâtonnement, ce n'est pas toujours le cas.

Exemple 2:

.... MnS + .... KClO₃ .... K₂MnO₄ + .... K₂SO₄ + .... KCl + .... Cl₂O₅
+2 -2 +5 +6 +6 -1 +5

Mn perd 4 e- et S perd 8 e- donc MnS perd 12 e- en tout
Cl passe de +5 à -1 pour former KCl donc KCl demande 6 e-

Il doit donc se former 2 KCl pour chaque MnS consommé:
1 MnS + .... KClO₃

.... K₂MnO₄ + .... K₂SO₄ + 2 KCl + .... Cl₂O₅
Ensuite ces coefficients imposent (en bleu):
1 MnS + .... KClO₃

1 K₂MnO₄ + 1 K₂SO₄ + 2 KCl + .... Cl₂O₅
Ces nouveaux coefficients imposent (en vert):
1 MnS + 6 KClO₃

1 K₂MnO₄ + 1 K₂SO₄ + 2 KCl + 2 Cl₂O₅

On peut vérifier ensuite l'équilibrage en comptant les oxygènes à gauche: 18 et à droite: 4 + 4 + 10 = 18.

Cette équation aurait été très difficile à équilibrer par tâtonnement.

Exercice 1: Equilibrer les équations partielles suivantes :

....... Cr³⁺ + ....... N⁵⁺ ....... Cr⁶⁺ + ....... N³⁺
....... Mo⁶⁺ + ....... Cr²⁺ ....... Mo³⁺ + ....... Cr³⁺
....... Mn²⁺ + ....... N⁵⁺ ....... Mn⁷⁺ + ....... N³⁺
....... Fe³⁺ + ....... C²⁺ ....... Fe⁰ + ....... C⁴⁺
....... V⁵⁺ + ....... Al ....... V + ....... Al³⁺
....... Fe³⁺ + ....... Sn²⁺ ....... Fe²⁺ + ....... Sn⁴⁺
....... Mn²⁺ + ....... N⁵⁺ ....... Mn⁶⁺ + ....... N³⁺
....... Fe²⁺ + ....... Mn⁷⁺ ....... Fe³⁺ + ....... Mn²⁺
....... Cr⁶⁺ + ....... Sn²⁺ ....... Cr³⁺ + ....... Sn⁴⁺

Exercice 2: Equilibrer les réactions redox suivantes :

..... Fe(OH)₃ + ..... C ..... Fe + ..... CO + ..... H₂O
..... Fe(OH)₃ + ..... CO ..... Fe + ..... CO₂ + ..... H₂O
..... Fe(OH)₂ + ..... C ..... Fe + ..... CO + ..... H₂O
..... Fe(OH)₂ + ..... CO ..... Fe + ..... CO₂ + ..... H₂O
... KMnO₄ + .... HCl .... Cl₂ + .... KCl + ... MnCl₂ + ..... H₂O
..... H₂S + ..... Cl₂ + ..... H₂O ..... H₂SO₄+ ..... HCl
... FeCl₂ + .. KMnO₄ + ... HCl ... FeCl₃ + ...KCl + ..MnCl₂+ ... H₂O
..... KI + ..... KIO₃ + ..... HCl ..... I₂ + ..... KCl + ..... H₂O
..... KClO₃ ..... KCl + ..... KClO₄
..... KClO₂ ..... KCl + ..... KClO₄
..... KClO ..... KCl + ..... KClO₄
..... K₂MnO₄ + ..... H₂O ..... MnO₂ + ..... KMnO₄+ ..... KOH
...MnS+...KClO₃ + ...K₂CO₃ ...K₂MnO₄ + ...K₂SO₄ + ...KCl + ..CO₂
..... Pb₃O₄ + ..... HCl ..... PbCl₂ + ..... Cl₂+ ..... H₂O
..... K₂ReO₄ + ..... H₂ ..... Re + ..... KOH + ..... H₂O
..... H₂O + ..... Re + ..... Cl₂ ..... HReO₄ + ..... HCl
...Mn(NO₃)₂ + ....PbO₂ + ...HNO₃ ...HMnO₄ + ...H₂O + ... Pb(NO₃)₂
..... KClO₃ ..... KCl + ..... O₂
..... HAsO₂ + ..... Zn + ..... HCl ... AsH₃ + ... ZnCl₂ + ... H₂O
....NiCl₂ + .....Br₂ + .... KOH .... Ni(OH)₄ + ... KBr + ....KCl
... Ag₃As + ... AgNO₃ + ... H₂O ....Ag + ... HAsO₂ + ... HNO₃
.... Al + ... KNO₃ + .... KOH + .... H₂O .... NH₃ + ..... KAlO₂
..... (NH₄)₂S + ..... O₂ ..... NH₃ + ..... H₂O + ..... S
..As₂S₃ + .. H₂O₂ + .. NH₃ .. (NH₄)₂SO₄ + .. H₂O + .. (NH₄)₃AsO₄
..... MnO₂ + ..... HBr ..... MnBr₂ + ..... H₂O + ..... Br₂
..... KMnO₄ + ..... HBr ... MnBr₂ + ... Br₂ + ... H₂O + ... KBr
..... Cu + ..... HNO₃ ..... Cu(NO₃)₂ + ..... NO + ..... H₂O
..... HClO + ..... H₂O₂ ..... HClO₂ + ..... H₂O
..... KI + ..... H₂SO₄ .... K₂SO₄ + ....I₂ + ..... H₂S + .... H₂O
..... Cl₂ + ..... OH^- ..... Cl^- + ..... ClO_3^-+ ..... H₂O
..... I₂ + ..... NaOH ..... NaI + ..... NaIO+ ..... H₂O
..... NaIO ..... NaI + ..... NaIO₃
... MnO₄ + .. (Fe(CN)₆) + ...H₂O ... MnO₂ + ... OH + ... (Fe(CN)₆^3-

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