Exercice

Expérience :

Une feuille d'aluminium de masse 1 gramme est introduite dans un bécher contenant une solution de 200 mL de sulfate de cuivre.
1) Sachant que l'oxydant du couple ayant le potentiel le plus élevé oxyde le réducteur du couple ayant le potentiel le plus faible, précisez la paire de couples impliqué dans cette réaction.
2) Ecrire les demi-équations de ces deux couples.
3) En déduire l'équation complète d'oxydoréduction.
4) Quelle est la substance solide qui apparaît au fond du bécher ?
5) Après un filtrage pour éliminer cette substance solide, nous laissons évaporer l'eau de la solution pour finalement obtenir une substance cristaline de couleur blanche. Quelle est le nom et la formule de ces cristaux qui sont utilisé pour le traitement des eaux notamment dans le processus de coagulation-floculation.

Données : Les couples redox possibles sont les suivants :
E⁰(Cu²⁺ / Cu) = 0,337, E⁰(Cu²⁺ / Cu⁺) = 0,153, E⁰(Al³⁺ / Al) = -1,66

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Correction :

1) L'oxydant dont le potentiel est le plus élevé est l'ion Cu²⁺ dans le couple Cu²⁺ / Cu.
Le réducteur est l'aluminium dans le couple Al³⁺ / Al.

2) Demi-équations :

• Cu²⁺ + 2e^-   →   Cu
• Al³⁺ + 3e^-   →   Al

3) Multiplions la première demi-équation par 3, la deuxième par 2, et retournons cette dernière pour placer le réactif à gauche.

En réintroduisant l'ion sulfate, on obtient :

3(SO₄^2- + Cu²⁺) + 2Al   →   3Cu + 2Al³⁺ + 3SO₄^2-

4) D'après l'équation, la substance solide qui apparaît est du cuivre.

5) Les cristaux formés ont pour formule : Al₂(SO₄)₃.
C'est donc du sulfate d'aluminium.