L'aluminothermie produit du fer liquide selon Fe₂O₃ + Al → Al₂O₃ + Fe…

Exercice supplémentaire · niveau 3 (difficile) · chimie (première), chapitre 3 — Réactions d'oxydoréduction · Nombres d'oxydation et bilans difficiles

Énoncé

L'aluminothermie produit du fer liquide selon $Fe X_{2} O X_{3} + Al \to Al X_{2} O X_{3} + Fe$ (réaction entre solides, à très haute température).

Équilibrer l'équation.
Identifier l'oxydant et le réducteur à l'aide des nombres d'oxydation, et donner le nombre d'électrons échangés.
Pourquoi ne peut-on pas écrire ici de demi-équations « avec $H X^{+}$ et $H X_{2} O$ » ?

Corrigé

1. $Fe X_{2} O X_{3} X_{(s)} + 2 Al X_{(s)} Al X_{2} O X_{3} X_{(s)} + 2 Fe X_{(l)}$ . Contrôle : Fe $2/2$ ; O $3/3$ ; Al $2/2$ $✓$ .<br> 2. Fer : $+ III$ dans $Fe X_{2} O X_{3}$ vers $0$ : il est réduit, $Fe X_{2} O X_{3}$ est l'oxydant. Aluminium : $0$ vers $+ III$ : il est oxydé, $Al$ est le réducteur. Deux atomes de fer gagnent chacun $3$ électrons : $6$ électrons échangés, cédés par les deux atomes d'aluminium.<br> 3. Parce qu'il n'y a ni eau ni ions en solution : la réaction se produit entre solides, à plus de $2000^{\circ}$ C. Le transfert d'électrons est direct, au contact. C'est justement dans ces cas-là que le nombre d'oxydation devient indispensable : il décrit un transfert d'électrons sans exiger de couples en solution.

Application : cette réaction, très exothermique, sert à souder les rails de chemin de fer sur place.

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Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.