intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Bài giảng Hóa đại cương 2: Chương 7 - Điện hóa học

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:67

Thêm vào BST
Báo xấu
3
lượt xem 1
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Hóa đại cương 2" Chương 7 - Điện hóa học, được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Thế điện cực – Sơ đồ pin điện hóa; Thế điện cực chuẩn; Sức điện động của pin; Sự phụ thuộc của thế điện cực vào nồng độ; Sự ăn mòn; Điện phân; Ứng dụng của các quá trình điện hóa;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hóa đại cương 2: Chương 7 - Điện hóa học

  1. Chương 7 – Điện hóa học 1
  2. Nội dung: I. Thế điện cực – Sơ đồ pin điện hóa. II. Thế điện cực chuẩn. III. Sức điện động của pin (EPIN), rG và K. IV. Sự phụ thuộc của thế điện cực vào NỒNG ĐỘ. V. Sự ăn mòn VI. Điện phân VII. Ứng dụng của các quá trình điện hóa 2
  3. I. Thế điện cực – Sơ đồ pin điện hóa. ➢ Đối tượng nghiên cứu chính của điện hóa chính là các phản ứng oxy hóa khử. ➢ Trong một phản ứng oxy hóa khử, trạng thái oxy hóa của các nguyên tử ở tác chất THAY ĐỔI. ➢ Các thay đổi trong trạng thái oxy hóa là kết quả của quá trình truyền electron từ một tác chất đến một tác chất khác. ➢ Ví dụ: Zn(s) + CuSO4(aq) → Cu(s) + ZnSO4(aq) Xám bạc Xanh dương Nâu đỏ Không màu ✓ Mô tả thí nghiệm: Thanh kẽm được đặt trong dung dịch đồng sulfate. ✓ Hiện tượng: Thanh kẽm bị bao phủ bởi kết tủa nâu đỏ của đồng và màu xanh của dung dịch đồng sulfate nhạt đi. 3
  4. I. Thế điện cực – Sơ đồ pin điện hóa. 4
  5. I. Thế điện cực – Sơ đồ pin điện hóa. ➢ Ví dụ: Zn(s) + CuSO4(aq) → Cu(s) + ZnSO4(aq) Xám bạc Xanh dương Nâu đỏ Không màu ✓ Ở mức độ phân tử: • Các ion Cu2+ (trong dd Đồng sulfate) bị KHỬ để hình thành các nguyên tử Cu(s) lắng đọng lên bề mặt thanh KẼM. Cu2+(aq) + 2e− → Cu(s) • Cùng lúc đó, nguyên tử Zn(s) (từ thanh KẼM) bị OXI HÓA thành ion Zn2+. Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e− ⇨ Sự OXI HÓA của Zn (s) thành Zn2+(aq) và sự KHỬ của Cu2+(aq) thành Cu(s) (diễn ra ĐỒNG THỜI) liên quan đến việc chuyển 2 electron từ Zn sang Cu2+. 5
  6. I. Thế điện cực – Sơ đồ pin điện hóa. ➢ Trong nghiên cứu điện hóa, một thanh kim loại M được gọi là điện cực. ➢ Một điện cực NHÚNG TRONG MỘT DUNG DỊCH chứa ION Mn+ CÙNG LOẠI VỚI KIM LOẠI (làm điện cực) được gọi là BÁN PIN. ➢ 2 loại tương tác có thể có, giữa các nguyên tử kim loại trên điện cực và các ion kim loại trong dung dịch: ✓ Ion kim loại, Mn+, trong dung dịch va chạm với điện cực, LẤY n electron từ điện cực và chuyển thành kim loại M. Đây là quá trình ion Mn+ BI KHỬ. Mn+(aq) + n e− → M(s). ✓ Một nguyên tử kim loại M(s) trên bề mặt điện cực, có thể MẤT n electron cho điện cực và đi vào dung dịch dưới dạng ion Mn+. Đây là quá trình kim loại M(s) bị OXY HÓA. M(s) → Mn+ (aq) + n e− 6
  7. Sự OXY HÓA 𝐌 𝐬 𝐌 𝐧+ + 𝐧 𝐞− Sự KHỬ a) Quá trình OXY HÓA là quá trình 1 kim loại trên điện cực MẤT n e− để đi vào dung dịch dưới dạng Mn+. b) Quá trình KHỬ, ion Mn+ trong dung dịch LẤY n e− từ bề mặt điện cực và thêm vào bề mặt điện cực dưới dạng kim loại M. 7
  8. I. Thế điện cực – Sơ đồ pin điện hóa. ➢ Tuy nhiên, bất kỳ thay đổi nào được tạo ra ở điện cực hoặc trong dung dịch do hệ quả của trạng thái cân bằng này là quá nhỏ để đo lường. → Đo lường phải dựa trên sự kết hợp của HAI BÁN PIN khác nhau. ⇨ Cụ thể, phải đo XU HƯỚNG của DÒNG ELECTRON từ 1 điện cực (của 1 BÁN PIN) đến 1 điện cực (của BÁN PIN CÒN LẠI). ➢ Điện cực được phân loại theo liệu sự OXY HÓA hay sự KHỬ xảy ra ở đó. ✓ Nếu sự OXY HÓA xảy ra: gọi LÀ ANODE. ✓ Nếu sự KHỬ xảy ra: gọi là CATHODE. Chất KHỬ CHO TĂNG, Chất O NHẬN GIẢM AO − CK 8
  9. Hình bên mô tả một sự kết hợp của 2 BÁN PIN: ➢ Một là điện cực Cu(s) tương tác với dung dịch Cu2+(aq) ➢ Còn lại là một điện cực Ag(s) tương tác với dung dịch Ag+(aq). ➢ Hai điện cực được kết nói bởi dây dẫn nối với một volt kế. Để có mạch kín, 2 dung dịch phải kết nối với nhau. Tuy nhiên, do điện tích được truyền qua các dung dịch do sự di chuyển của các ion nên không thể sử dụng dây dẫn cho kết nối này. Các dung ⇨ Sự kết hợp đúng cách của hai bán dịch phải tiếp xúc trực tiếp qua dung dịch thứ ba trong ống chữ U gọi là cầu muối. pin được gọi là pin điện hóa. 9
  10. I. Thế điện cực – Sơ đồ pin điện hóa. ➢ Xem xét thay đổi xảy ra trong pin điện hóa: Cu(s) nguyên tử giải phóng electron ở ANODE và đi vào dung dịch CuNO3 dưới dạng ion Cu2+. ➢ Electron được giải phóng này đi qua dẫn và volt kế đến CATHODE, nơi chúng bị ion Ag+ (trong dd AgNO3) chụp lấy tạo ra kết tủa kim loại Ag(s). ➢ Đồng thời anion (NO3−) từ cầu muối di chuyển vào BÁN PIN Cu và trung hòa điện tích DƯƠNG thừa của ion Cu2+; cation (K+) từ cầu muối di chuyển vào BÁN PIN Ag để trung hòa điện tích ÂM thừa của các ion NO3-. ➢ Mỗi nguyên tử Cu(s) MẤT 2e− để tạo Cu2+; Mỗi ion Ag+ CẦN 1 e− để tạo Ag. → 2 Ag(s) được tạo ra khi 1 ion Cu2+(aq) được hình thành. 10
  11. Sự OXY HÓA: Cu(s) → Cu2+(aq) + 2e− Sự KHỬ: 2 {Ag+(aq) + 1 e− → Ag(s)} Cu(s) + 2 Ag+(aq) → Cu2+(aq) + 2 Ag(s) ➢ Đồng hồ volt kế hiển thị 0,46 V nghĩa là ĐIỆN THẾ hoặc sự khác biệt về THẾ giữa 2 BÁN PIN là 0,46 V. → Có thể xem MỘT ĐIỆN THẾ, hoặc sự khác biệt về THẾ, như ĐỘNG LỰC cho các ELECTRON; điện thế càng LỚN, ĐỘNG LỰC càng LỚN. (Tương tự dòng nước chảy từ cao đến thấp) 11
  12. I. Thế điện cực – Sơ đồ pin điện hóa. a) Cu(s) xảy ra phản ứng với ion Ag+(aq) trong dung dịch AgNO3: Cu(s) + 2 Ag+(aq) → 2 Ag(s) + Cu2+(aq) b) Cu(s) KHÔNG PHẢN ỨNG với ion Zn2+(aq) trong dung dịch Zn(NO3)2: Cu(s) + Zn2+(aq) → KHÔNG PHẢN ỨNG ⇨ Tính OXY HÓA của các ion kim loại mạnh, yếu KHÁC NHAU. (Trong vd này, ion Ag+(aq) có tính oxy hóa mạnh hơn Zn2+(aq). 12
  13. I. Thế điện cực – Sơ đồ pin điện hóa. Dãy điện hóa của các kim loại Độ mạnh tính OXY HÓA TĂNG DẦN Độ mạnh tính KHỬ TĂNG DẦN 13
  14. I. Thế điện cực – Sơ đồ pin điện hóa. ❖Sơ đồ pin điện hóa: Một sơ đồ pin cho thấy các thành phần của một pin điện hóa thông qua dạng ký hiệu: ➢ ANODE, điện cực xảy ra sự OXY HÓA, đặt bên TRÁI. ➢ CATHODE, điện cực xảy ra sự KHỬ, đặt bên PHẢI. ➢ RANH GIỚI giữa các PHA (VD: một điện cực và một dung dịch), được đại diện bằng 1 dấu gạch đứng (|) ➢ RANH GIỚI giữa 2 BÁN PIN (thường là cầu muối) được đại diện bằng dấu gạch đôi (||). Các tiểu phân trong dung dịch thường đặt ở cả 2 bên dấu gạch đôi (||). Các tiểu phân KHÁC BIỆT trong cùng dung dịch được tách nhau bởi 1 dấu PHẨY. 14
  15. I. Thế điện cực – Sơ đồ pin điện hóa. Pin VOLTA hoặc Nguyên tố GALVANIC (điện được tạo ra là kết quả của pứ oxy hóa khử). 15
  16. Bài tập ví dụ 1: a) Nhôm kim loại, thay thế ion Zn2+ trong dung dịch. Viết bán phản ứng oxy hóa, bán phản ứng khử và phản ứng tổng quát cho quá trình trên. Viết sơ đồ pin cho pin voltaic mà phản ứng này xảy ra. b) Viết phương trình tổng quát cho phản ứng oxy hóa khử xảy ra trong pin voltaic có sơ đồ pin như sau: Sc(s)|Sc3+(aq)||Ag+(aq)|Ag(s) 16
  17. Bài tập ví dụ 2: Cho sơ đồ pin như sau: Ni(s) | NiCl2(aq) || Ce(ClO4)4(aq), Ce(ClO4)3(aq) | Pt(s) Viết các phương trình cho các bán phản ứng xảy ra tại điện cực. Cân bằng phương trình tổng quát. 17
  18. II. Thế điện cực chuẩn. ➢ KHÔNG THỂ đo chính xác THẾ của chỉ 1 điện cực → Chọn 1 điện cực, quy ước THẾ của điện cực này bằng 0. Điện cực này được gọi là điện cực so sánh (reference electrode). ⇨ Đo sự chênh lệch THẾ giữa điện cực cần xác định THẾ với điện cực so sánh → THẾ ĐIỆN CỰC. ➢ Điện cực hydrogen tiêu chuẩn (Standard Hydrogen Electrode – SHE) được chọn làm điện cực so sánh. ➢ SHE liên quan đến cân bằng được thiết lập trên bề mặt kim loại TRƠ (như Pt) giữa ion H3O+(aq) có HOẠT ĐỘ = 1 và nguyên tử H2(g) ở áp suất 1 bar 18
  19. II. Thế điện cực chuẩn. Sơ đồ cho bán pin trên điện cực hydrogen tiêu chuân: H+(aq, a = 1) | H2(g, 1 bar) | Pt(s) Mô hình điện cực Hydrogen tiêu chuẩn 19
  20. II. Thế điện cực chuẩn. ➢ Theo quy ước, một THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN (ký hiệu Eo) đo xu hướng 1 quá trình KHỬ xảy ra ở ĐIỆN CỰC. ➢ Trong tất cả trường hợp, các tiểu phân hiện diện trong dung dịch nước ở nồng độ 1 M và khí ở áp suất 1 bar. ➢ Khi không có KIM LOẠI được sử dụng làm điện cực, 1 KIM LOẠI TRƠ (như Pt) sẽ được sử dụng làm điện cực. Ví dụ SHE. ➢ Để nhấn mạnh rằng THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN (Eo) đo xu hướng KHỬ, một ký hiệu “chân” thường được sử dụng kèm theo ký hiệu Eo (ví dụ 𝐄 𝐨 𝐂𝐮 𝟐+ /𝐂𝐮 ) Chất BỊ KHỬ viết ở bên TRÁI dấu gạch “/”, chất KHỬ viết ở bên PHẢI. Cu2+(aq) + 2e− → Cu(s) 𝐄 𝐨 𝐂𝐮 𝟐+ /𝐂𝐮 =? 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright ©2025 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
27=>0