Vidéo question :: Utiliser les potentiels électrochimiques pour sélectionner les métaux capables de réduire les ions lanthane en lanthane métallique Chimie

Transcription de la vidéo

En utilisant les potentiels d’électrode standard indiqués dans le tableau, déterminez lequel des métaux suivants est capable de réduire La2O3 en La métallique. (A) Al et Fe, (B) Ca et Al, (C) Ca uniquement, (D) Fe uniquement, (E) Al uniquement.

Pour répondre à cette question, nous devons comprendre ce que signifie le potentiel d’électrode standard et comment il peut être utilisé afin de déterminer le meilleur métal possible pour réduire La2O3 en La.

La est l’élément lanthane, et La2O3 est l’oxyde de lanthane, dans lequel le lanthane a une charge de trois plus. Lorsque nous avons affaire à des potentiels de réduction standard, nous faisons souvent référence à des réactions qui se produisent dans des cellules galvaniques. Ces cellules sont souvent constituées de deux demi-cellules reliées par un pont salin.

Ce schéma est une façon simpliste de représenter une telle cellule galvanique. Les électrodes des deux demi-cellules s’appellent l’anode et la cathode. Une anode, c’est l’électrode d’une cellule galvanique qui fournit des électrons au circuit externe. L’anode est l’électrode négative et c’est là que l’oxydation se produit. La cathode est l’électrode d’une cellule galvanique qui accepte les électrons du circuit externe. C’est l’électrode positive et c’est là que la réduction se produit. Le flux d’électrons entre ces deux demi-cellules est à la base de la production d’un courant électrique qui est utilisé pour alimenter des appareils, comme dans le cas d’un exemple simple, d’une ampoule.

Le potentiel de réduction standard de nombreux éléments et substances a été déterminé. Le potentiel de réduction standard d’une électrode est le potentiel d’une électrode à réduire, mesuré en volts dans des conditions standard et par rapport à l’électrode standard à hydrogène dont le potentiel est de 0,00 volt. Ces valeurs du potentiel de réduction standard nous aident à déterminer le sens du flux d’électrons dans une cellule galvanique et quelle électrode est l’anode où l’oxydation se produira et quelle électrode est la cathode où la réduction se produira. L’électrode avec le potentiel le plus positif a davantage tendance à accepter des électrons et à être réduite. Cette électrode est la cathode. En d’autres termes, les électrons vont circuler vers l’électrode avec le potentiel d’électrode standard le plus positif.

On nous demande de trouver les métaux qui vont réduire les ions lanthane en lanthane métallique. Ainsi, nous pouvons en déduire que la demi-réaction de réduction pour le lanthane et la valeur de moins 2,52 volts de son potentiel d’électrode standard correspondant doivent être à la cathode. Maintenant, nous devons trouver le ou les éléments qui ont un potentiel d’électrode standard plus négatif que moins 2,52 volts. Ceux qui sont plus négatifs sont capables de réduire spontanément les ions du lanthane en lanthane métallique. Nous pouvons voir que la valeur de moins 2,868 volts est la seule valeur plus négative que la valeur du potentiel de réduction standard du lanthane. Et c’est celle de l’élément calcium.

Le calcium est un réducteur plus fort que le lanthane, et donc le lanthane devrait être réduit par le calcium, et le calcium devrait être oxydé. C’est la demi-réaction qui se produirait dans la demi-cellule de lanthane. Et c’est la demi-réaction qui se produirait dans la demi-cellule de calcium connectée. Notez que la flèche a été retournée de gauche à droite, car dans une telle cellule, le calcium métallique serait oxydé et non réduit.

Ainsi, lequel de ces métaux est capable de réduire La2O3 en La métallique ? La réponse est (C), Ca uniquement.