⚗️ Exercices : Oxydation des Métaux dans l’Air 3ème Année Collège
Exercice 1 : Reconnaître une oxydation 🔍
Parmi les phénomènes suivants, lesquels correspondent à une oxydation d’un métal dans l’air ?
a) Formation de rouille sur un clou
b) Un morceau de bois qui brûle
c) Un fil de cuivre qui verdit
d) Du sel qui se dissout dans l’eau
Solution :
a) Oui (oxydation du fer) ✅
b) Non (combustion) ❌
c) Oui (oxydation du cuivre) ✅
d) Non (dissolution) ❌
Exercice 2 : Équation d’oxydation ⚖️
Écrire l’équation de l’oxydation du zinc (Zn) par le dioxygène (O₂) pour former l’oxyde de zinc (ZnO).
Solution :
\[ 2\ Zn + O_2 \rightarrow 2\ ZnO \]
Exercice 3 : Masse d’oxyde formé ⚖️
Quelle masse d’oxyde de fer (Fe₂O₃) se forme lors de l’oxydation complète de 56 g de fer? (Masses molaires: Fe=56 g/mol, O=16 g/mol)
Solution :
\[ 4\ Fe + 3\ O_2 \rightarrow 2\ Fe_2O_3 \]
Masse molaire Fe₂O₃ = 2×56 + 3×16 = 160 g/mol
56 g Fe = 1 mole → forme 0,5 mole Fe₂O₃
Masse Fe₂O₃ = 0,5 × 160 = 80 g
Exercice 4 : Métaux qui s’oxydent 🔬
Classer ces métaux du plus au moins oxydable dans l’air : Cuivre, Fer, Or, Aluminium, Zinc.
Solution :
Du plus au moins oxydable :
1. Aluminium (s’oxyde très rapidement)
2. Zinc
3. Fer
4. Cuivre
5. Or (ne s’oxyde pratiquement pas)
Exercice 5 : Protection contre l’oxydation 🛡️
Expliquer pourquoi la peinture protège le fer contre la rouille.
Solution :
La peinture forme une couche protectrice qui empêche :
1. Le contact direct avec le dioxygène de l’air
2. L’humidité d’atteindre le métal
Sans ces deux éléments, la réaction d’oxydation ne peut pas se produire.
Exercice 6 : Expérience d’oxydation 🧪
Dans une expérience, on pèse un clou en fer avant et après oxydation : masse initiale = 5,0 g, masse finale = 6,4 g. Expliquer cette variation.
Solution :
La masse augmente car :
1. Le fer s’oxyde en combinant avec l’oxygène de l’air
2. L’oxygène incorporé dans l’oxyde augmente la masse totale
Masse d’oxygène fixé = 6,4 – 5,0 = 1,4 g
Exercice 7 : Vitesse d’oxydation ⏱️
Pourquoi un clou s’oxyde-t-il plus rapidement en bord de mer qu’en milieu désertique?
Solution :
En bord de mer :
1. L’air est humide (l’eau accélère l’oxydation)
2. Présence de sel marin qui est corrosif
En milieu désertique : air sec → oxydation plus lente
Exercice 8 : Alliages résistants 🔩
Pourquoi l’acier inoxydable (alliage fer-chrome) résiste-t-il mieux à l’oxydation que le fer pur?
Solution :
1. Le chrome forme une couche protectrice d’oxyde de chrome (Cr₂O₃)
2. Cette couche est imperméable et adhérente
3. Elle empêche l’oxydation du fer en dessous
Exercice 9 : Transformation chimique 🧪
L’oxydation d’un métal est-elle une transformation physique ou chimique? Justifier.
Solution :
C’est une transformation chimique car :
1. Formation de nouvelles substances (oxydes)
2. Modification de la nature chimique du métal
3. Changement souvent irréversible
Exercice 10 : Problème complexe 🧩
On expose simultanément à l’air : du fer, du cuivre et de l’aluminium. Après un mois, la masse a augmenté de 1,2 g pour le fer, 0,3 g pour le cuivre et 0,9 g pour l’aluminium. Interpréter ces résultats.
Solution :
1. Tous les métaux s’oxydent (masse augmente par fixation d’O₂)
2. L’aluminium s’oxyde rapidement mais forme une couche protectrice qui ralentit ensuite la réaction
