nombre oxydation electrons

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Facile15 exercices
Exercice 1n.o. d'un ion monoatomique

Pour un ion monoatomique, le nombre d'oxydation est simplement égal à sa charge. Donne le n.o. (en chiffres romains) de l'élément dans chaque ion.

  1. a)

    NaX+\ce{Na+}

    Le n.o. d'un ion monoatomique est égal à sa charge.

    NaX+\ce{Na+} : +I+\mathrm{I}.

  2. b)

    ClX\ce{Cl-}

    ClX\ce{Cl-} : I-\mathrm{I}.

  3. c)

    CaX2+\ce{Ca^2+}

    CaX2+\ce{Ca^2+} : +II+\mathrm{II}.

  4. d)

    AlX3+\ce{Al^3+}

    AlX3+\ce{Al^3+} : +III+\mathrm{III}.

  5. e)

    SX2\ce{S^2-}

    SX2\ce{S^2-} : II-\mathrm{II}.

Exercice 2le n.o. d'un corps simple

Un corps simple est un élément non combiné à un autre élément. Quel est le nombre d'oxydation de l'élément souligné dans chacune de ces espèces ?

  1. a)

    Fe\ce{Fe} (métal)

    Un corps simple (élément non combiné) a toujours un n.o. nul, quelle que soit son atomicité.

    Fe\ce{Fe} : 00.

  2. b)

    OX2\ce{O2} (dioxygène)

    OX2\ce{O2} : 00.

  3. c)

    ClX2\ce{Cl2} (dichlore)

    ClX2\ce{Cl2} : 00.

  4. d)

    NX2\ce{N2} (diazote)

    NX2\ce{N2} : 00.

Exercice 3appliquer « oxygène =II=-\mathrm{II} » dans un oxyde neutre

Dans ces oxydes, l'oxygène vaut II-\mathrm{II} et la molécule est neutre. Détermine le n.o. du métal.

  1. a)

    CaO\ce{CaO}

    On pose xx le n.o. du métal, O=II\ce{O}=-\mathrm{II}, et somme des n.o. =0=0.

    CaO\ce{CaO} : x+(2)=0x=+IIx+(-2)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{II}.

  2. b)

    MgO\ce{MgO}

    MgO\ce{MgO} : x+(2)=0x=+IIx+(-2)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{II}.

  3. c)

    KX2O\ce{K2O}

    KX2O\ce{K2O} : 2x+(2)=02x=+2x=+I2x+(-2)=0 \Rightarrow 2x=+2 \Rightarrow x=+\mathrm{I}.

  4. d)

    AlX2OX3\ce{Al2O3}

    AlX2OX3\ce{Al2O3} : 2x+3(2)=02x=+6x=+III2x+3(-2)=0 \Rightarrow 2x=+6 \Rightarrow x=+\mathrm{III}.

Exercice 4appliquer « hydrogène =+I=+\mathrm{I} »

Dans ces composés, l'hydrogène vaut +I+\mathrm{I} et la molécule est neutre. Détermine le n.o. de l'autre élément (souligné).

  1. a)

    HCl\ce{HCl} (le chlore)

    On pose xx le n.o. de l'élément souligné, H=+I\ce{H}=+\mathrm{I}, somme =0=0.

    HCl\ce{HCl} : (+1)+x=0x=I(+1)+x=0 \Rightarrow x=-\mathrm{I} (le chlore).

  2. b)

    HX2S\ce{H2S} (le soufre)

    HX2S\ce{H2S} : 2(+1)+x=0x=II2(+1)+x=0 \Rightarrow x=-\mathrm{II} (le soufre).

  3. c)

    HBr\ce{HBr} (le brome)

    HBr\ce{HBr} : (+1)+x=0x=I(+1)+x=0 \Rightarrow x=-\mathrm{I} (le brome).

  4. d)

    NHX3\ce{NH3} (l'azote)

    NHX3\ce{NH3} : x+3(+1)=0x=IIIx+3(+1)=0 \Rightarrow x=-\mathrm{III} (l'azote).

Exercice 5n.o. d'un non-métal dans un oxyde

L'oxygène vaut II-\mathrm{II} et la molécule est neutre. Détermine le n.o. de l'élément associé.

  1. a)

    COX2\ce{CO2} (le carbone)

    On pose xx le n.o. du non-métal, O=II\ce{O}=-\mathrm{II}, somme =0=0.

    COX2\ce{CO2} : x+2(2)=0x=+IVx+2(-2)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{IV}.

  2. b)

    SOX3\ce{SO3} (le soufre)

    SOX3\ce{SO3} : x+3(2)=0x=+VIx+3(-2)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{VI}.

  3. c)

    CO\ce{CO} (le carbone)

    CO\ce{CO} : x+(2)=0x=+IIx+(-2)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{II}.

Exercice 6reconnaître le n.o. d'ions monoatomiques

Le n.o. d'un ion monoatomique est égal à sa charge. Donne-le (en chiffres romains) pour :

  1. a)

    KX+\ce{K+}

    Le n.o. d'un ion monoatomique est égal à sa charge.

    KX+\ce{K+} : +I+\mathrm{I}.

  2. b)

    MgX2+\ce{Mg^2+}

    MgX2+\ce{Mg^2+} : +II+\mathrm{II}.

  3. c)

    FX\ce{F-}

    FX\ce{F-} : I-\mathrm{I}.

  4. d)

    OX2\ce{O^2-}

    OX2\ce{O^2-} : II-\mathrm{II}.

  5. e)

    LiX+\ce{Li+}

    LiX+\ce{Li+} : +I+\mathrm{I}.

  6. f)

    BrX\ce{Br-}

    BrX\ce{Br-} : I-\mathrm{I}.

Exercice 7d'autres corps simples

Un corps simple (élément non combiné) a un n.o. nul, quelle que soit son atomicité. Donne le n.o. de l'élément dans :

  1. a)

    HX2\ce{H2} (dihydrogène)

    Un corps simple a toujours un n.o. nul.

    HX2\ce{H2} : 00.

  2. b)

    SX8\ce{S8} (soufre)

    SX8\ce{S8} : 00.

  3. c)

    PX4\ce{P4} (phosphore blanc)

    PX4\ce{P4} : 00.

  4. d)

    Cu\ce{Cu} (cuivre métal)

    Cu\ce{Cu} : 00.

  5. e)

    Ag\ce{Ag} (argent métal)

    Ag\ce{Ag} : 00.

Exercice 8n.o. du métal dans un oxyde neutre

O=II\ce{O}=-\mathrm{II} et la molécule est neutre. Détermine le n.o. du métal.

  1. a)

    NaX2O\ce{Na2O}

    On pose xx le n.o. du métal, O=II\ce{O}=-\mathrm{II}, somme =0=0.

    NaX2O\ce{Na2O} : 2x+(2)=0x=+I2x+(-2)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{I}.

  2. b)

    ZnO\ce{ZnO}

    ZnO\ce{ZnO} : x+(2)=0x=+IIx+(-2)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{II}.

  3. c)

    AgX2O\ce{Ag2O}

    AgX2O\ce{Ag2O} : 2x+(2)=0x=+I2x+(-2)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{I}.

  4. d)

    BaO\ce{BaO}

    BaO\ce{BaO} : x+(2)=0x=+IIx+(-2)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{II}.

Exercice 9n.o. d'un non-métal dans un oxyde (un seul atome central)

O=II\ce{O}=-\mathrm{II} et la molécule est neutre. Détermine le n.o. de l'élément central.

  1. a)

    SOX2\ce{SO2} (le soufre)

    On pose xx le n.o. du non-métal, O=II\ce{O}=-\mathrm{II}, somme =0=0.

    SOX2\ce{SO2} : x+2(2)=0x=+IVx+2(-2)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{IV}.

  2. b)

    NOX2\ce{NO2} (l'azote)

    NOX2\ce{NO2} : x+2(2)=0x=+IVx+2(-2)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{IV}.

  3. c)

    SiOX2\ce{SiO2} (le silicium)

    SiOX2\ce{SiO2} : x+2(2)=0x=+IVx+2(-2)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{IV}.

Exercice 10appliquer « hydrogène =+I=+\mathrm{I} », suite

H=+I\ce{H}=+\mathrm{I} et la molécule est neutre. Détermine le n.o. de l'autre élément.

  1. a)

    HF\ce{HF} (le fluor)

    On pose xx le n.o. de l'autre élément, H=+I\ce{H}=+\mathrm{I}, somme =0=0.

    HF\ce{HF} : (+1)+x=0x=I(+1)+x=0 \Rightarrow x=-\mathrm{I} (le fluor).

  2. b)

    HI\ce{HI} (l'iode)

    HI\ce{HI} : (+1)+x=0x=I(+1)+x=0 \Rightarrow x=-\mathrm{I} (l'iode).

  3. c)

    HX2Se\ce{H2Se} (le sélénium)

    HX2Se\ce{H2Se} : 2(+1)+x=0x=II2(+1)+x=0 \Rightarrow x=-\mathrm{II} (le sélénium).

  4. d)

    CHX4\ce{CH4} (le carbone)

    CHX4\ce{CH4} : x+4(+1)=0x=IVx+4(+1)=0 \Rightarrow x=-\mathrm{IV} (le carbone).

Exercice 11du n.o. au nombre d'électrons : cations simples

Un ion de charge qq possède NeX=ZqN_{\ce{e-}}=Z-q électrons. Calcule le nombre d'électrons de :

  1. a)

    NaX+\ce{Na+} (Z=11Z=11)

    On applique NeX=ZqN_{\ce{e-}}=Z-q (le cation a perdu des électrons).

    NaX+\ce{Na+} : 111=1011-1=10 électrons.

  2. b)

    KX+\ce{K+} (Z=19Z=19)

    KX+\ce{K+} : 191=1819-1=18 électrons.

  3. c)

    CaX2+\ce{Ca^2+} (Z=20Z=20)

    CaX2+\ce{Ca^2+} : 202=1820-2=18 électrons.

  4. d)

    LiX+\ce{Li+} (Z=3Z=3)

    LiX+\ce{Li+} : 31=23-1=2 électrons.

Exercice 12les deux conventions de base

Sans calcul, donne le n.o. de l'élément indiqué en appliquant directement les conventions « oxygène =II=-\mathrm{II} » et « hydrogène =+I=+\mathrm{I} ».

  1. a)

    l'oxygène dans HX2O\ce{H2O}

    Application directe des deux conventions, sans calcul.

    HX2O\ce{H2O} : l'oxygène vaut II-\mathrm{II}.

  2. b)

    l'oxygène dans CaO\ce{CaO}

    CaO\ce{CaO} : l'oxygène vaut II-\mathrm{II}.

  3. c)

    l'hydrogène dans HCl\ce{HCl}

    HCl\ce{HCl} : l'hydrogène vaut +I+\mathrm{I}.

  4. d)

    l'hydrogène dans NHX3\ce{NH3}

    NHX3\ce{NH3} : l'hydrogène vaut +I+\mathrm{I}.

Exercice 13n.o. du chlore dans un chlorure métallique

Le n.o. du métal est connu et la molécule est neutre. Détermine le n.o. du chlore.

  1. a)

    KCl\ce{KCl} (K=+I\ce{K}=+\mathrm{I})

    On pose xx le n.o. du chlore ; le métal est connu, somme =0=0.

    KCl\ce{KCl} : (+1)+x=0x=I(+1)+x=0 \Rightarrow x=-\mathrm{I}.

  2. b)

    MgClX2\ce{MgCl2} (Mg=+II\ce{Mg}=+\mathrm{II})

    MgClX2\ce{MgCl2} : (+2)+2x=0x=I(+2)+2x=0 \Rightarrow x=-\mathrm{I}.

  3. c)

    CaClX2\ce{CaCl2} (Ca=+II\ce{Ca}=+\mathrm{II})

    CaClX2\ce{CaCl2} : (+2)+2x=0x=I(+2)+2x=0 \Rightarrow x=-\mathrm{I}.

  4. d)

    AlClX3\ce{AlCl3} (Al=+III\ce{Al}=+\mathrm{III})

    AlClX3\ce{AlCl3} : (+3)+3x=0x=I(+3)+3x=0 \Rightarrow x=-\mathrm{I}.

Exercice 14gagner ou perdre des électrons

Quand un atome neutre devient un ion, il gagne ou perd des électrons. Indique, pour chaque transformation, s'il y a gain ou perte et combien d'électrons sont concernés.

  1. a)

    MgMgX2+\ce{Mg -> Mg^2+}

    Un cation a perdu des électrons, un anion en a gagné ; le nombre égale la valeur de la charge.

    MgMgX2+\ce{Mg -> Mg^2+} : perte de 22 électrons.

  2. b)

    ClClX\ce{Cl -> Cl-}

    ClClX\ce{Cl -> Cl-} : gain de 11 électron.

  3. c)

    AlAlX3+\ce{Al -> Al^3+}

    AlAlX3+\ce{Al -> Al^3+} : perte de 33 électrons.

  4. d)

    OOX2\ce{O -> O^2-}

    OOX2\ce{O -> O^2-} : gain de 22 électrons.

Exercice 15n.o. du métal dans un fluorure

Le fluor vaut toujours I-\mathrm{I} et la molécule est neutre. Détermine le n.o. du métal.

  1. a)

    NaF\ce{NaF}

    F=I\ce{F}=-\mathrm{I}, somme =0=0, xx = n.o. du métal.

    NaF\ce{NaF} : x+(1)=0x=+Ix+(-1)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{I}.

  2. b)

    CaFX2\ce{CaF2}

    CaFX2\ce{CaF2} : x+2(1)=0x=+IIx+2(-1)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{II}.

  3. c)

    AlFX3\ce{AlF3}

    AlFX3\ce{AlF3} : x+3(1)=0x=+IIIx+3(-1)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{III}.

  4. d)

    MgFX2\ce{MgF2}

    MgFX2\ce{MgF2} : x+2(1)=0x=+IIx+2(-1)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{II}.

Moyen15 exercices
Exercice 1n.o. dans un ion polyatomique

Ici la somme des n.o. n'est plus nulle : elle égale la charge de l'ion. Avec O=II\ce{O}=-\mathrm{II}, détermine le n.o. de l'atome central.

  1. a)

    SOX4X2\ce{SO4^2-} (le soufre)

    On pose xx = n.o. de l'atome central, O=II\ce{O}=-\mathrm{II}, et somme == charge de l'ion.

    SOX4X2\ce{SO4^2-} : x+4(2)=2x=+VIx+4(-2)=-2 \Rightarrow x=+\mathrm{VI}.

  2. b)

    NOX3X\ce{NO3-} (l'azote)

    NOX3X\ce{NO3-} : x+3(2)=1x=+Vx+3(-2)=-1 \Rightarrow x=+\mathrm{V}.

  3. c)

    ClOX4X\ce{ClO4-} (le chlore)

    ClOX4X\ce{ClO4-} : x+4(2)=1x=+VIIx+4(-2)=-1 \Rightarrow x=+\mathrm{VII}.

  4. d)

    POX4X3\ce{PO4^3-} (le phosphore)

    POX4X3\ce{PO4^3-} : x+4(2)=3x=+Vx+4(-2)=-3 \Rightarrow x=+\mathrm{V}.

Exercice 2quand l'élément central est présent deux fois

Attention à l'indice de l'atome central : il apparaît deux fois. Avec O=II\ce{O}=-\mathrm{II}, détermine son n.o.

  1. a)

    CrX2OX7X2\ce{Cr2O7^2-} (le chrome)

    On n'oublie pas le coefficient 22 devant xx.

    CrX2OX7X2\ce{Cr2O7^2-} : 2x+7(2)=22x=+12x=+VI2x+7(-2)=-2 \Rightarrow 2x=+12 \Rightarrow x=+\mathrm{VI}.

  2. b)

    CrOX4X2\ce{CrO4^2-} (le chrome)

    CrOX4X2\ce{CrO4^2-} : x+4(2)=2x=+VIx+4(-2)=-2 \Rightarrow x=+\mathrm{VI} (même degré que le dichromate).

  3. c)

    SX2OX3X2\ce{S2O3^2-} (le soufre, valeur moyenne)

    SX2OX3X2\ce{S2O3^2-} : 2x+3(2)=22x=+4x=+II2x+3(-2)=-2 \Rightarrow 2x=+4 \Rightarrow x=+\mathrm{II} (n.o. moyen du soufre).

Exercice 3un même élément, plusieurs n.o.

Le manganèse prend plusieurs états d'oxydation. Avec O=II\ce{O}=-\mathrm{II}, détermine son n.o. dans chaque espèce.

  1. a)

    MnOX2\ce{MnO2}

    O=II\ce{O}=-\mathrm{II} à chaque fois ; on ajuste selon la charge globale.

    MnOX2\ce{MnO2} (neutre) : x+2(2)=0x=+IVx+2(-2)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{IV}.

  2. b)

    MnOX4X\ce{MnO4-}

    MnOX4X\ce{MnO4-} : x+4(2)=1x=+VIIx+4(-2)=-1 \Rightarrow x=+\mathrm{VII}.

  3. c)

    MnOX4X2\ce{MnO4^2-}

    MnOX4X2\ce{MnO4^2-} : x+4(2)=2x=+VIx+4(-2)=-2 \Rightarrow x=+\mathrm{VI}.

Exercice 4n.o. du métal à valence variable dans un oxyde

Ces métaux existent à plusieurs degrés d'oxydation. Détermine celui du métal dans l'oxyde donné (O=II\ce{O}=-\mathrm{II}).

  1. a)

    CuX2O\ce{Cu2O} (le cuivre)

    Molécules neutres, O=II\ce{O}=-\mathrm{II}.

    CuX2O\ce{Cu2O} : 2x+(2)=02x=+2x=+I2x+(-2)=0 \Rightarrow 2x=+2 \Rightarrow x=+\mathrm{I} (cuivre(I)).

  2. b)

    FeX2OX3\ce{Fe2O3} (le fer)

    FeX2OX3\ce{Fe2O3} : 2x+3(2)=02x=+6x=+III2x+3(-2)=0 \Rightarrow 2x=+6 \Rightarrow x=+\mathrm{III} (fer(III)).

  3. c)

    SnOX2\ce{SnO2} (l'étain)

    SnOX2\ce{SnO2} : x+2(2)=0x=+IVx+2(-2)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{IV} (étain(IV)).

Exercice 5n.o. dans un oxacide neutre

Il faut combiner deux règles : H=+I\ce{H}=+\mathrm{I} et O=II\ce{O}=-\mathrm{II}, la molécule étant neutre. Détermine le n.o. de l'atome central.

  1. a)

    HX2SOX4\ce{H2SO4} (le soufre)

    On combine H=+I\ce{H}=+\mathrm{I}, O=II\ce{O}=-\mathrm{II}, molécule neutre. On note xx le n.o. central.

    HX2SOX4\ce{H2SO4} : 2(+1)+x+4(2)=0x6=0x=+VI2(+1)+x+4(-2)=0 \Rightarrow x-6=0 \Rightarrow x=+\mathrm{VI}.

  2. b)

    HNOX2\ce{HNO2} (l'azote)

    HNOX2\ce{HNO2} : (+1)+x+2(2)=0x3=0x=+III(+1)+x+2(-2)=0 \Rightarrow x-3=0 \Rightarrow x=+\mathrm{III}.

  3. c)

    HX3POX4\ce{H3PO4} (le phosphore)

    HX3POX4\ce{H3PO4} : 3(+1)+x+4(2)=0x5=0x=+V3(+1)+x+4(-2)=0 \Rightarrow x-5=0 \Rightarrow x=+\mathrm{V}.

Exercice 6n.o. de l'atome central d'un ion polyatomique

La somme des n.o. égale la charge de l'ion (O=II\ce{O}=-\mathrm{II}). Détermine le n.o. de l'atome central.

  1. a)

    COX3X2\ce{CO3^2-} (le carbone)

    On pose xx = n.o. central, O=II\ce{O}=-\mathrm{II}, somme == charge de l'ion.

    COX3X2\ce{CO3^2-} : x+3(2)=2x=+IVx+3(-2)=-2 \Rightarrow x=+\mathrm{IV}.

  2. b)

    NOX2X\ce{NO2-} (l'azote)

    NOX2X\ce{NO2-} : x+2(2)=1x=+IIIx+2(-2)=-1 \Rightarrow x=+\mathrm{III}.

  3. c)

    ClOX\ce{ClO-} (le chlore)

    ClOX\ce{ClO-} : x+(2)=1x=+Ix+(-2)=-1 \Rightarrow x=+\mathrm{I}.

  4. d)

    BrOX3X\ce{BrO3-} (le brome)

    BrOX3X\ce{BrO3-} : x+3(2)=1x=+Vx+3(-2)=-1 \Rightarrow x=+\mathrm{V}.

Exercice 7la famille des oxoanions du chlore

Détermine le n.o. du chlore dans chacun de ces ions (O=II\ce{O}=-\mathrm{II}), puis observe la progression.

  1. a)

    ClOX\ce{ClO-} (hypochlorite)

    On écrit x+n(2)=1x+n(-2)=-1 (nn = nombre d'oxygènes) : le n.o. croît de deux en deux.

    ClOX\ce{ClO-} : x2=1x=+Ix-2=-1 \Rightarrow x=+\mathrm{I}.

  2. b)

    ClOX2X\ce{ClO2-} (chlorite)

    ClOX2X\ce{ClO2-} : x4=1x=+IIIx-4=-1 \Rightarrow x=+\mathrm{III}.

  3. c)

    ClOX3X\ce{ClO3-} (chlorate)

    ClOX3X\ce{ClO3-} : x6=1x=+Vx-6=-1 \Rightarrow x=+\mathrm{V}.

  4. d)

    ClOX4X\ce{ClO4-} (perchlorate)

    ClOX4X\ce{ClO4-} : x8=1x=+VIIx-8=-1 \Rightarrow x=+\mathrm{VII}.

Exercice 8n.o. dans un oxacide neutre, suite

H=+I\ce{H}=+\mathrm{I}, O=II\ce{O}=-\mathrm{II}, molécule neutre. Détermine le n.o. de l'atome central.

  1. a)

    HClO\ce{HClO} (le chlore)

    On combine H=+I\ce{H}=+\mathrm{I}, O=II\ce{O}=-\mathrm{II}, somme =0=0.

    HClO\ce{HClO} : (+1)+x+(2)=0x=+I(+1)+x+(-2)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{I}.

  2. b)

    HClOX3\ce{HClO3} (le chlore)

    HClOX3\ce{HClO3} : (+1)+x+3(2)=0x=+V(+1)+x+3(-2)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{V}.

  3. c)

    HX2COX3\ce{H2CO3} (le carbone)

    HX2COX3\ce{H2CO3} : 2(+1)+x+3(2)=0x=+IV2(+1)+x+3(-2)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{IV}.

  4. d)

    HBrOX4\ce{HBrO4} (le brome)

    HBrOX4\ce{HBrO4} : (+1)+x+4(2)=0x=+VII(+1)+x+4(-2)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{VII}.

Exercice 9métal à valence variable dans un oxyde, suite

O=II\ce{O}=-\mathrm{II}, molécule neutre. Détermine le n.o. du métal.

  1. a)

    FeO\ce{FeO} (le fer)

    Molécules neutres, O=II\ce{O}=-\mathrm{II}.

    FeO\ce{FeO} : x+(2)=0x=+IIx+(-2)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{II} (fer(II)).

  2. b)

    CuO\ce{CuO} (le cuivre)

    CuO\ce{CuO} : x+(2)=0x=+IIx+(-2)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{II} (cuivre(II)).

  3. c)

    PbOX2\ce{PbO2} (le plomb)

    PbOX2\ce{PbO2} : x+2(2)=0x=+IVx+2(-2)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{IV} (plomb(IV)).

  4. d)

    SnO\ce{SnO} (l'étain)

    SnO\ce{SnO} : x+(2)=0x=+IIx+(-2)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{II} (étain(II)).

Exercice 10le n.o. de chaque élément d'un composé

Donne le n.o. de tous les éléments (y compris le cation « spectateur ») dans chaque espèce neutre (O=II\ce{O}=-\mathrm{II}).

  1. a)

    KMnOX4\ce{KMnO4} (potassium, manganèse, oxygène)

    On fixe d'abord les éléments à n.o. connu (cation, oxygène), puis on ferme sur l'atome central.

    KMnOX4\ce{KMnO4} : K=+I\ce{K}=+\mathrm{I}, O=II\ce{O}=-\mathrm{II} ; (+1)+x+4(2)=0Mn=+VII(+1)+x+4(-2)=0 \Rightarrow \ce{Mn}=+\mathrm{VII}.

  2. b)

    NaX2CrX2OX7\ce{Na2Cr2O7} (sodium, chrome, oxygène)

    NaX2CrX2OX7\ce{Na2Cr2O7} : Na=+I\ce{Na}=+\mathrm{I}, O=II\ce{O}=-\mathrm{II} ; 2(+1)+2x+7(2)=02x=12Cr=+VI2(+1)+2x+7(-2)=0 \Rightarrow 2x=12 \Rightarrow \ce{Cr}=+\mathrm{VI}.

  3. c)

    CaCOX3\ce{CaCO3} (calcium, carbone, oxygène)

    CaCOX3\ce{CaCO3} : Ca=+II\ce{Ca}=+\mathrm{II}, O=II\ce{O}=-\mathrm{II} ; (+2)+x+3(2)=0C=+IV(+2)+x+3(-2)=0 \Rightarrow \ce{C}=+\mathrm{IV}.

  4. d)

    KNOX3\ce{KNO3} (potassium, azote, oxygène)

    KNOX3\ce{KNO3} : K=+I\ce{K}=+\mathrm{I}, O=II\ce{O}=-\mathrm{II} ; (+1)+x+3(2)=0N=+V(+1)+x+3(-2)=0 \Rightarrow \ce{N}=+\mathrm{V}.

Exercice 11les ions hydrogéno- : combiner trois règles

Ces anions contiennent un hydrogène acide. Avec H=+I\ce{H}=+\mathrm{I}, O=II\ce{O}=-\mathrm{II} et la somme égale à la charge, détermine le n.o. de l'atome central.

  1. a)

    HCOX3X\ce{HCO3-} (le carbone)

    H=+I\ce{H}=+\mathrm{I}, O=II\ce{O}=-\mathrm{II}, somme == charge de l'ion.

    HCOX3X\ce{HCO3-} : (+1)+x+3(2)=1x=+IV(+1)+x+3(-2)=-1 \Rightarrow x=+\mathrm{IV}.

  2. b)

    HSOX4X\ce{HSO4-} (le soufre)

    HSOX4X\ce{HSO4-} : (+1)+x+4(2)=1x=+VI(+1)+x+4(-2)=-1 \Rightarrow x=+\mathrm{VI}.

  3. c)

    HX2POX4X\ce{H2PO4-} (le phosphore)

    HX2POX4X\ce{H2PO4-} : 2(+1)+x+4(2)=1x=+V2(+1)+x+4(-2)=-1 \Rightarrow x=+\mathrm{V}.

  4. d)

    HSOX3X\ce{HSO3-} (le soufre)

    HSOX3X\ce{HSO3-} : (+1)+x+3(2)=1x=+IV(+1)+x+3(-2)=-1 \Rightarrow x=+\mathrm{IV}.

Exercice 12atome central dans un sel neutre

Le cation apporte son n.o. (connu) et la molécule est neutre (O=II\ce{O}=-\mathrm{II}). Détermine le n.o. de l'atome central souligné.

  1. a)

    KClOX3\ce{KClO3} (le chlore)

    Le cation apporte son n.o., O=II\ce{O}=-\mathrm{II}, somme =0=0.

    KClOX3\ce{KClO3} : (+1)+x+3(2)=0x=+V(+1)+x+3(-2)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{V}.

  2. b)

    NaX2SOX3\ce{Na2SO3} (le soufre)

    NaX2SOX3\ce{Na2SO3} : 2(+1)+x+3(2)=0x=+IV2(+1)+x+3(-2)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{IV}.

  3. c)

    Ca(NOX3)X2\ce{Ca(NO3)2} (l'azote)

    Ca(NOX3)X2\ce{Ca(NO3)2} : chaque NOX3X\ce{NO3-} porte 1-1, donc x+3(2)=1x=+Vx+3(-2)=-1 \Rightarrow x=+\mathrm{V}.

  4. d)

    NaX3POX4\ce{Na3PO4} (le phosphore)

    NaX3POX4\ce{Na3PO4} : 3(+1)+x+4(2)=0x=+V3(+1)+x+4(-2)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{V}.

Exercice 13la famille des oxydes d'azote

Attention aux indices : l'azote apparaît parfois deux fois (O=II\ce{O}=-\mathrm{II}, molécules neutres). Détermine le n.o. de l'azote.

  1. a)

    NX2O\ce{N2O}

    O=II\ce{O}=-\mathrm{II}, molécules neutres ; on n'oublie pas l'indice de l'azote.

    NX2O\ce{N2O} : 2x+(2)=02x=2x=+I2x+(-2)=0 \Rightarrow 2x=2 \Rightarrow x=+\mathrm{I}.

  2. b)

    NOX2\ce{NO2}

    NOX2\ce{NO2} : x+2(2)=0x=+IVx+2(-2)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{IV}.

  3. c)

    NX2OX3\ce{N2O3}

    NX2OX3\ce{N2O3} : 2x+3(2)=02x=6x=+III2x+3(-2)=0 \Rightarrow 2x=6 \Rightarrow x=+\mathrm{III}.

  4. d)

    NX2OX5\ce{N2O5}

    NX2OX5\ce{N2O5} : 2x+5(2)=02x=10x=+V2x+5(-2)=0 \Rightarrow 2x=10 \Rightarrow x=+\mathrm{V}.

Exercice 14n.o. du métal dans un hydroxyde

Le groupe hydroxyde OH\ce{OH} porte globalement la charge 1-1 (O=II\ce{O}=-\mathrm{II}, H=+I\ce{H}=+\mathrm{I}). Détermine le n.o. du métal.

  1. a)

    Fe(OH)X3\ce{Fe(OH)3} (le fer)

    Chaque OH\ce{OH} compte pour 1-1 ; molécule neutre, xx = n.o. du métal.

    Fe(OH)X3\ce{Fe(OH)3} : x+3(1)=0x=+IIIx+3(-1)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{III}.

  2. b)

    Fe(OH)X2\ce{Fe(OH)2} (le fer)

    Fe(OH)X2\ce{Fe(OH)2} : x+2(1)=0x=+IIx+2(-1)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{II}.

  3. c)

    Cu(OH)X2\ce{Cu(OH)2} (le cuivre)

    Cu(OH)X2\ce{Cu(OH)2} : x+2(1)=0x=+IIx+2(-1)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{II}.

  4. d)

    Al(OH)X3\ce{Al(OH)3} (l'aluminium)

    Al(OH)X3\ce{Al(OH)3} : x+3(1)=0x=+IIIx+3(-1)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{III}.

Exercice 15le chrome à plusieurs degrés d'oxydation

Détermine le n.o. du chrome dans chaque espèce (O=II\ce{O}=-\mathrm{II}, Cl=I\ce{Cl}=-\mathrm{I} ; charge indiquée par la formule).

  1. a)

    CrOX3\ce{CrO3}

    On adapte l'équation de fermeture aux ligands et à la charge.

    CrOX3\ce{CrO3} : x+3(2)=0x=+VIx+3(-2)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{VI}.

  2. b)

    CrX2OX3\ce{Cr2O3}

    CrX2OX3\ce{Cr2O3} : 2x+3(2)=02x=6x=+III2x+3(-2)=0 \Rightarrow 2x=6 \Rightarrow x=+\mathrm{III}.

  3. c)

    KX2CrOX4\ce{K2CrO4}

    KX2CrOX4\ce{K2CrO4} : 2(+1)+x+4(2)=0x=+VI2(+1)+x+4(-2)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{VI}.

  4. d)

    CrClX2\ce{CrCl2}

    CrClX2\ce{CrCl2} : x+2(1)=0x=+IIx+2(-1)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{II}.

Difficile15 exercices
Exercice 1les exceptions : peroxydes et hydrures

Les règles « O=II\ce{O}=-\mathrm{II} » et « H=+I\ce{H}=+\mathrm{I} » souffrent deux exceptions. Détermine le n.o. demandé, en identifiant à chaque fois s'il s'agit d'un peroxyde ou d'un hydrure.

  1. a)

    le n.o. de l'oxygène dans le peroxyde d'hydrogène HX2OX2\ce{H2O2} (sachant H=+I\ce{H}=+\mathrm{I}) ;

    Dans un peroxyde l'oxygène est I-\mathrm{I} ; dans un hydrure l'hydrogène est I-\mathrm{I}. On le retrouve par l'équation de fermeture.

    HX2OX2\ce{H2O2} : 2(+1)+2x=02x=2x=I2(+1)+2x=0 \Rightarrow 2x=-2 \Rightarrow x=-\mathrm{I} (peroxyde).

  2. b)

    le n.o. de l'oxygène dans NaX2OX2\ce{Na2O2} (sachant Na=+I\ce{Na}=+\mathrm{I}) ;

    NaX2OX2\ce{Na2O2} : 2(+1)+2x=0x=I2(+1)+2x=0 \Rightarrow x=-\mathrm{I} (peroxyde de sodium) — et non II-\mathrm{II}.

  3. c)

    le n.o. de l'hydrogène dans l'hydrure de sodium NaH\ce{NaH} ;

    NaH\ce{NaH} : (+1)Na+x=0x=I(+1)_{\ce{Na}}+x=0 \Rightarrow x=-\mathrm{I} (hydrure : l'hydrogène joue le rôle de HX\ce{H-}).

  4. d)

    le n.o. de l'hydrogène dans l'hydrure de calcium CaHX2\ce{CaH2} (sachant Ca=+II\ce{Ca}=+\mathrm{II}).

    CaHX2\ce{CaH2} : (+2)+2x=02x=2x=I(+2)+2x=0 \Rightarrow 2x=-2 \Rightarrow x=-\mathrm{I} (hydrure).

Exercice 2étage d'oxydation et décompte des électrons

On étudie l'oxyde CuX2O\ce{Cu2O} à l'état fondamental. Données : X2963,54X229263,54Cu\ce{^{63,54}_{29}Cu}, X815,99X28215,99O\ce{^{15,99}_{8}O}.

  1. a)

    Détermine l'étage d'oxydation du cuivre dans CuX2O\ce{Cu2O}.

    CuX2O\ce{Cu2O} est neutre, O=II\ce{O}=-\mathrm{II} : 2x+(2)=02x=+2x=+I2x+(-2)=0 \Rightarrow 2x=+2 \Rightarrow x=+\mathrm{I}. Le cuivre est au degré +I+\mathrm{I}.

  2. b)

    Combien d'électrons possède alors un atome de cuivre dans ce composé ?

    Le cuivre neutre a Z=29Z=29 électrons ; au degré +I+\mathrm{I} il a cédé un électron : 291=2829-1=\boxed{28} électrons.

  3. c)

    Combien d'électrons possède l'atome d'oxygène dans ce composé ?

    L'oxygène (Z=8Z=8) au degré II-\mathrm{II} a gagné deux électrons : 8(2)=8+2=108-(-2)=8+2=\boxed{10} électrons.

    Rappel du piège : le cuivre étant un métal, son n.o. ne peut pas être négatif — on écarte « I-\mathrm{I} ».

Exercice 3nombre d'électrons d'un ion monoatomique

Le nombre d'électrons d'un ion vaut ZqZ - q, où qq est sa charge. Calcule-le pour chaque ion.

  1. a)

    AlX3+\ce{Al^3+} (Z=13Z=13)

    On applique NeX=ZqN_{\ce{e-}} = Z - q.

    AlX3+\ce{Al^3+} : 13(+3)=1013-(+3)=10 électrons.

  2. b)

    SX2\ce{S^2-} (Z=16Z=16)

    SX2\ce{S^2-} : 16(2)=1816-(-2)=18 électrons.

  3. c)

    FeX3+\ce{Fe^3+} (Z=26Z=26)

    FeX3+\ce{Fe^3+} : 26(+3)=2326-(+3)=23 électrons.

  4. d)

    NX3\ce{N^3-} (Z=7Z=7)

    NX3\ce{N^3-} : 7(3)=107-(-3)=10 électrons.

    Remarque : AlX3+\ce{Al^3+}, NX3\ce{N^3-} et OX2\ce{O^2-} ont tous 1010 électrons (configuration du néon).

Exercice 4raisonnement inverse : du n.o. à la charge de l'oxoanion

Dans chaque cas, on donne le n.o. de l'atome central et le nombre d'atomes d'oxygène (O=II\ce{O}=-\mathrm{II}). Détermine la grandeur manquante.

  1. a)

    Un oxoanion du soufre SOX3\ce{SO3} où le soufre est au degré +IV+\mathrm{IV} : quelle est sa charge ?

    On écrit toujours : (n.o. central) ++ (nombre de O\ce{O})×(2)=\times(-2) = charge.

    SOX3\ce{SO3} avec S=+IV\ce{S}=+\mathrm{IV} : (+4)+3(2)=2(+4)+3(-2)=-2. La charge est 2-2 : c'est SOX3X2\ce{SO3^2-} (sulfite).

  2. b)

    Un oxoanion du chlore contenant un oxygène, où le chlore est au degré +I+\mathrm{I} : quelle est sa charge ?

    Un oxygène, Cl=+I\ce{Cl}=+\mathrm{I} : (+1)+(2)=1(+1)+(-2)=-1. La charge est 1-1 : c'est ClOX\ce{ClO-} (hypochlorite).

  3. c)

    Un oxoanion de charge 1-1 où l'azote est au degré +V+\mathrm{V} : combien d'atomes d'oxygène contient-il ?

    Charge 1-1, N=+V\ce{N}=+\mathrm{V} : (+5)+x(2)=12x=6x=3(+5)+x(-2)=-1 \Rightarrow -2x=-6 \Rightarrow x=3. L'ion contient 33 oxygènes : c'est NOX3X\ce{NO3-} (nitrate).

Exercice 5synthèse : les deux oxydes du fer

Le fer forme deux oxydes courants : FeO\ce{FeO} et FeX2OX3\ce{Fe2O3} (O=II\ce{O}=-\mathrm{II}). Donnée : Z(Fe)=26Z(\ce{Fe})=26.

  1. a)

    Détermine le n.o. du fer dans FeO\ce{FeO}, puis dans FeX2OX3\ce{Fe2O3}.

    FeO\ce{FeO} : x+(2)=0x=+IIx+(-2)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{II}. FeX2OX3\ce{Fe2O3} : 2x+3(2)=02x=+6x=+III2x+3(-2)=0 \Rightarrow 2x=+6 \Rightarrow x=+\mathrm{III}.

  2. b)

    En déduire lequel correspond au « fer(II) » et lequel au « fer(III) ».

    FeO\ce{FeO} contient du fer(II) (oxyde de fer(II), ferreux) ; FeX2OX3\ce{Fe2O3} contient du fer(III) (oxyde de fer(III), ferrique).

  3. c)

    Combien d'électrons possède l'ion fer dans FeX2OX3\ce{Fe2O3} ?

    Dans FeX2OX3\ce{Fe2O3}, le fer est l'ion FeX3+\ce{Fe^3+} : NeX=263=23N_{\ce{e-}}=26-3=23 électrons.

Exercice 6la magnétite FeX3OX4\ce{Fe3O4} : un n.o. moyen

La magnétite FeX3OX4\ce{Fe3O4} est un oxyde de fer neutre (O=II\ce{O}=-\mathrm{II}, Z(Fe)=26Z(\ce{Fe})=26).

  1. a)

    Détermine le n.o. moyen du fer dans FeX3OX4\ce{Fe3O4}.

    Molécule neutre, O=II\ce{O}=-\mathrm{II} : 3x+4(2)=03x=8x=+83+2,673x+4(-2)=0 \Rightarrow 3x=8 \Rightarrow x=+\dfrac{8}{3}\approx+2{,}67.

  2. b)

    Ce résultat n'est pas un entier : explique pourquoi, sachant que FeX3OX4\ce{Fe3O4} contient en réalité deux types d'ions fer.

    Ce n'est pas un entier car les trois atomes de fer ne sont pas tous au même degré : +83+\frac{8}{3} est une moyenne.

  3. c)

    Montre que la formule est cohérente avec le mélange FeO FeX2OX3\ce{FeO.Fe2O3}, soit un ion FeX2+\ce{Fe^2+} pour deux ions FeX3+\ce{Fe^3+}.

    Un FeX2+\ce{Fe^2+} et deux FeX3+\ce{Fe^3+} donnent une charge cationique totale (+2)+2(+3)=+8(+2)+2(+3)=+8, exactement compensée par 44 ions OX2\ce{O^2-} (4×(2)=8)(4\times(-2)=-8) : la formule FeX3OX4\ce{Fe3O4} est neutre. La moyenne vaut bien (+2)+2(+3)3=+83\frac{(+2)+2(+3)}{3}=+\frac{8}{3}.

  4. d)

    Combien d'électrons possèdent respectivement les ions FeX2+\ce{Fe^2+} et FeX3+\ce{Fe^3+} ?

    FeX2+\ce{Fe^2+} : 262=2426-2=24 électrons. FeX3+\ce{Fe^3+} : 263=2326-3=23 électrons.

Exercice 7thiosulfate et tétrathionate : deux n.o. moyens du soufre

On compare deux oxoanions du soufre (O=II\ce{O}=-\mathrm{II}).

  1. a)

    Détermine le n.o. moyen du soufre dans le thiosulfate SX2OX3X2\ce{S2O3^2-}.

    On pose xx le n.o. moyen du soufre, O=II\ce{O}=-\mathrm{II}, somme == charge.

    SX2OX3X2\ce{S2O3^2-} : 2x+3(2)=22x=4x=+II2x+3(-2)=-2 \Rightarrow 2x=4 \Rightarrow x=+\mathrm{II}.

  2. b)

    Détermine le n.o. moyen du soufre dans le tétrathionate SX4OX6X2\ce{S4O6^2-}.

    SX4OX6X2\ce{S4O6^2-} : 4x+6(2)=24x=10x=+52=+2,54x+6(-2)=-2 \Rightarrow 4x=10 \Rightarrow x=+\dfrac{5}{2}=+2{,}5.

  3. c)

    Le résultat de (b) est fractionnaire : que représente exactement ce n.o. « moyen » ?

    C'est la moyenne des n.o. des quatre atomes de soufre, qui ne sont pas tous équivalents dans l'ion ; le n.o. « par atome » n'a donc pas à être entier.

Exercice 8réaction aluminothermique : suivre les n.o.

La réaction aluminothermique s'écrit 2 Al+FeX2OX3AlX2OX3+2 Fe\ce{2 Al + Fe2O3 -> Al2O3 + 2 Fe} (O=II\ce{O}=-\mathrm{II}).

  1. a)

    Donne le n.o. de l'aluminium et du fer avant puis après réaction.

    Aluminium : 00 (corps simple Al\ce{Al}) +III\to +\mathrm{III} (dans AlX2OX3\ce{Al2O3}).
    Fer : +III+\mathrm{III} (dans FeX2OX3\ce{Fe2O3}) 0\to 0 (corps simple Fe\ce{Fe}).

  2. b)

    Quel élément est oxydé (réducteur) et quel élément est réduit (oxydant) ?

    L'aluminium voit son n.o. augmenter : il est oxydé, c'est le réducteur. Le fer voit son n.o. diminuer : il est réduit ; FeX2OX3\ce{Fe2O3} est l'oxydant.

  3. c)

    Combien d'électrons chaque atome d'aluminium cède-t-il ?

    Chaque atome d'aluminium passe de 00 à +III+\mathrm{III} : il cède 33 électrons.

  4. d)

    Vérifie que le nombre total d'électrons cédés par l'aluminium égale le nombre total d'électrons captés par le fer.

    Électrons cédés : 2 Al×3=62\ \ce{Al}\times 3 = 6. Électrons captés : 2 Fe×3=62\ \ce{Fe}\times 3 = 6 (chaque Fe\ce{Fe} passe de +III+\mathrm{III} à 00). Le bilan est équilibré : 6=66=6.

Exercice 9ions isoélectroniques du néon

On considère les ions NaX+\ce{Na+}, MgX2+\ce{Mg^2+}, AlX3+\ce{Al^3+}, FX\ce{F-}, OX2\ce{O^2-}, NX3\ce{N^3-}. Données : Z(N)=7Z(\ce{N})=7, Z(O)=8Z(\ce{O})=8, Z(F)=9Z(\ce{F})=9, Z(Na)=11Z(\ce{Na})=11, Z(Mg)=12Z(\ce{Mg})=12, Z(Al)=13Z(\ce{Al})=13.

  1. a)

    Calcule le nombre d'électrons de chacun de ces ions.

    On applique NeX=ZqN_{\ce{e-}}=Z-q.

    NaX+\ce{Na+} : 111=1011-1=10 ; MgX2+\ce{Mg^2+} : 122=1012-2=10 ; AlX3+\ce{Al^3+} : 133=1013-3=10 ; FX\ce{F-} : 9(1)=109-(-1)=10 ; OX2\ce{O^2-} : 8(2)=108-(-2)=10 ; NX3\ce{N^3-} : 7(3)=107-(-3)=10.

  2. b)

    Lesquels sont isoélectroniques (même nombre d'électrons) ?

    Les six ions possèdent 1010 électrons : ils sont tous isoélectroniques.

  3. c)

    À quel gaz noble correspond cette configuration électronique ?

    C'est la configuration du néon (Z=10Z=10).

Exercice 10les cas particuliers de l'oxygène

La règle « O=II\ce{O}=-\mathrm{II} » connaît plusieurs exceptions. Détermine le n.o. de l'oxygène dans chaque espèce (H=+I\ce{H}=+\mathrm{I}, F=I\ce{F}=-\mathrm{I}, K=+I\ce{K}=+\mathrm{I}).

  1. a)

    dans le peroxyde d'hydrogène HX2OX2\ce{H2O2}, dont la structure est formule chimique développée ;

    On applique l'équation de fermeture avec l'exception indiquée.

    HX2OX2\ce{H2O2} : 2(+1)+2x=02x=2x=I2(+1)+2x=0 \Rightarrow 2x=-2 \Rightarrow x=-\mathrm{I} (peroxyde).

  2. b)

    dans le difluorure d'oxygène OFX2\ce{OF2} ;

    OFX2\ce{OF2} : le fluor vaut I-\mathrm{I}, donc x+2(1)=0x=+IIx+2(-1)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{II}.

  3. c)

    dans le superoxyde de potassium KOX2\ce{KO2}.

    Dans quel(s) cas l'oxygène porte-t-il, exceptionnellement, un n.o. positif ? Justifie.

    KOX2\ce{KO2} : K=+I\ce{K}=+\mathrm{I}, donc (+1)+2x=02x=1x=12(+1)+2x=0 \Rightarrow 2x=-1 \Rightarrow x=-\dfrac{1}{2} (superoxyde).

    L'oxygène est positif uniquement dans OFX2\ce{OF2} (cas b) : le fluor étant le seul élément plus électronégatif que l'oxygène, c'est lui qui « capte » les liaisons, ce qui inverse le signe du n.o. de O\ce{O}.

Exercice 11le dichromate d'ammonium (NHX4)X2CrX2OX7\ce{(NH4)2Cr2O7}

On étudie le sel neutre (NHX4)X2CrX2OX7\ce{(NH4)2Cr2O7} (H=+I\ce{H}=+\mathrm{I}, O=II\ce{O}=-\mathrm{II}, Z(Cr)=24Z(\ce{Cr})=24).

  1. a)

    Dans l'ion ammonium NHX4X+\ce{NH4+}, détermine le n.o. de l'azote.

    NHX4X+\ce{NH4+} : x+4(+1)=+1x=IIIx+4(+1)=+1 \Rightarrow x=-\mathrm{III} (azote).

  2. b)

    Détermine le n.o. du chrome dans l'ion dichromate CrX2OX7X2\ce{Cr2O7^2-}.

    CrX2OX7X2\ce{Cr2O7^2-} : 2x+7(2)=22x=12x=+VI2x+7(-2)=-2 \Rightarrow 2x=12 \Rightarrow x=+\mathrm{VI}.

  3. c)

    Vérifie la neutralité globale du sel à partir des charges des deux ions.

    Deux NHX4X+\ce{NH4+} apportent 2(+1)=+22(+1)=+2 ; l'ion CrX2OX7X2\ce{Cr2O7^2-} apporte 2-2 ; total =0=0 : le sel est neutre.

  4. d)

    Combien d'électrons possède l'ion chrome au degré trouvé en (b) ?

    Le chrome au degré +VI+\mathrm{VI} est l'ion CrX6+\ce{Cr^6+} : NeX=246=18N_{\ce{e-}}=24-6=18 électrons.

Exercice 12du n.o. à la formule : croiser les valences

On veut écrire la formule brute neutre d'un composé à partir du n.o. (valence) de ses ions.

  1. a)

    Le fer(III) FeX3+\ce{Fe^3+} se combine à l'ion sulfate SOX4X2\ce{SO4^2-} : écris la formule brute.

    On croise les valences (la valence de l'un devient l'indice de l'autre), puis on simplifie.

    FeX3+\ce{Fe^3+} (valence 3) ++ SOX4X2\ce{SO4^2-} (valence 2) \Rightarrow FeX2(SOX4)X3\ce{Fe2(SO4)3}.

  2. b)

    Le cuivre(II) CuX2+\ce{Cu^2+} se combine à l'ion nitrate NOX3X\ce{NO3-} : écris la formule brute.

    CuX2+\ce{Cu^2+} (valence 2) ++ NOX3X\ce{NO3-} (valence 1) \Rightarrow Cu(NOX3)X2\ce{Cu(NO3)2}.

  3. c)

    L'aluminium AlX3+\ce{Al^3+} se combine à l'ion oxyde OX2\ce{O^2-} : écris la formule brute de l'oxyde.

    AlX3+\ce{Al^3+} (valence 3) ++ OX2\ce{O^2-} (valence 2) \Rightarrow AlX2OX3\ce{Al2O3}.

  4. d)

    Pour chaque formule obtenue, vérifie que la somme de tous les n.o. est bien nulle.

    Vérifications (somme des n.o. =0=0) :
    FeX2(SOX4)X3\ce{Fe2(SO4)3} : 2(+3)+3[(+6)+4(2)]=+6+3(2)=02(+3)+3\big[(+6)+4(-2)\big]=+6+3(-2)=0.
    Cu(NOX3)X2\ce{Cu(NO3)2} : (+2)+2[(+5)+3(2)]=+2+2(1)=0(+2)+2\big[(+5)+3(-2)\big]=+2+2(-1)=0.
    AlX2OX3\ce{Al2O3} : 2(+3)+3(2)=+66=02(+3)+3(-2)=+6-6=0.

Exercice 13retrouver un ion à partir de son décompte électronique

On donne le nombre d'électrons d'un ion monoatomique et sa charge. Retrouve son numéro atomique ZZ (on rappelle NeX=ZqN_{\ce{e-}}=Z-q), puis identifie l'élément.

  1. a)

    un cation de charge +2+2 possédant 1818 électrons ;

    De NeX=ZqN_{\ce{e-}}=Z-q on tire Z=NeX+qZ=N_{\ce{e-}}+q.

    q=+2q=+2, NeX=18Z=18+2=20N_{\ce{e-}}=18 \Rightarrow Z=18+2=20 : c'est le calcium, ion CaX2+\ce{Ca^2+}.

  2. b)

    un anion de charge 1-1 possédant 1818 électrons ;

    q=1q=-1, NeX=18Z=18+(1)=17N_{\ce{e-}}=18 \Rightarrow Z=18+(-1)=17 : c'est le chlore, ion ClX\ce{Cl-}.

  3. c)

    un cation de charge +3+3 possédant 1010 électrons ;

    q=+3q=+3, NeX=10Z=10+3=13N_{\ce{e-}}=10 \Rightarrow Z=10+3=13 : c'est l'aluminium, ion AlX3+\ce{Al^3+}.

  4. d)

    un anion de charge 2-2 possédant 1010 électrons.

    Aide (numéros atomiques) : O\ce{O}(8), Al\ce{Al}(13), Cl\ce{Cl}(17), Ca\ce{Ca}(20).

    q=2q=-2, NeX=10Z=10+(2)=8N_{\ce{e-}}=10 \Rightarrow Z=10+(-2)=8 : c'est l'oxygène, ion OX2\ce{O^2-}.

Exercice 14placer le soufre sur l'échelle des n.o.

Le soufre prend de nombreux degrés d'oxydation. Pour chaque espèce, calcule le n.o. (moyen) du soufre (O=II\ce{O}=-\mathrm{II}, H=+I\ce{H}=+\mathrm{I}), puis situe-la sur l'échelle ci-dessous.

  1. a)

    HX2S\ce{H2S}

    On pose xx le n.o. du soufre (O=II\ce{O}=-\mathrm{II}, H=+I\ce{H}=+\mathrm{I}).

    HX2S\ce{H2S} : 2(+1)+x=0x=II2(+1)+x=0 \Rightarrow x=-\mathrm{II}.

  2. b)

    SX8\ce{S8}

    SX8\ce{S8} : corps simple x=0\Rightarrow x=0.

  3. c)

    SX2OX3X2\ce{S2O3^2-} (thiosulfate)

    SX2OX3X2\ce{S2O3^2-} : 2x+3(2)=2x=+II2x+3(-2)=-2 \Rightarrow x=+\mathrm{II} (moyen).

  4. d)

    SOX2\ce{SO2}

    SOX2\ce{SO2} : x+2(2)=0x=+IVx+2(-2)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{IV}.

  5. e)

    SOX4X2\ce{SO4^2-}

    SOX4X2\ce{SO4^2-} : x+4(2)=2x=+VIx+4(-2)=-2 \Rightarrow x=+\mathrm{VI}.

    Ordre croissant sur l'échelle : HX2S\ce{H2S}(II)<(-\mathrm{II})< SX8\ce{S8}(0)<(0)< SX2OX3X2\ce{S2O3^2-}(+II)<(+\mathrm{II})< SOX2\ce{SO2}(+IV)<(+\mathrm{IV})< SOX4X2\ce{SO4^2-}(+VI)(+\mathrm{VI}).

Exercice 15le manganèse, du permanganate à l'ion MnX2+\ce{Mn^2+}

En milieu acide, l'ion permanganate MnOX4X\ce{MnO4-} est réduit en ion MnX2+\ce{Mn^2+} (O=II\ce{O}=-\mathrm{II}, Z(Mn)=25Z(\ce{Mn})=25).

  1. a)

    Détermine le n.o. du manganèse dans MnOX4X\ce{MnO4-}, puis dans MnX2+\ce{Mn^2+}.

    MnOX4X\ce{MnO4-} : x+4(2)=1x=+VIIx+4(-2)=-1 \Rightarrow x=+\mathrm{VII}. MnX2+\ce{Mn^2+} : x=+IIx=+\mathrm{II}.

  2. b)

    De combien varie ce n.o. ? Combien d'électrons chaque ion MnOX4X\ce{MnO4-} capte-t-il ?

    Le n.o. passe de +VII+\mathrm{VII} à +II+\mathrm{II} : il diminue de 55. Chaque MnOX4X\ce{MnO4-} capte donc 55 électrons.

  3. c)

    Combien d'électrons possède l'ion MnX2+\ce{Mn^2+} ?

    MnX2+\ce{Mn^2+} : NeX=252=23N_{\ce{e-}}=25-2=23 électrons.

  4. d)

    Quel est le n.o. du manganèse dans MnOX2\ce{MnO2} ? Ce degré est-il bien intermédiaire entre les deux précédents ?

    MnOX2\ce{MnO2} : x+2(2)=0x=+IVx+2(-2)=0 \Rightarrow x=+\mathrm{IV}. Ce degré est bien intermédiaire : +II<+IV<+VII+\mathrm{II}<+\mathrm{IV}<+\mathrm{VII}.