Bài giảng Hóa đại cương: Chương 6

CHÖÔNG 6 – ÑIEÄN HOÙA HOÏC

I.PHAÛN ÖÙNG OXI HOÙA - KHÖÛ

Laø phaûn öùng coù söï thay ñoåi soá oxi hoùa cuûa caùc nguyeân toá

 Coù söï trao ñoåi e

Goàm hai quaù trình:

Chaát khöû 1 oxihoùa 1  QT oxi hoùa

- e- + e- Chaát oxihoùa 2 khöû 2  QT khöû

Chaát khöû 1 + chaát oxi hoùa 2  oxi hoùa 1 + chaát khöû 2

0 +2

0 Ví duï: Zn + CuSO4  ZnSO4 + Cu

Zn0 - 2 e  Zn2+

Zn daïng khöû / Zn2+ daïng oxi hoùa

Cu2+ daïng oxi hoùa/ Cu daïng khöû

Cu2+ + 2e  Cu0

Phaûn öùng treân xaây döïng töø 2 caëp oxi hoùa-khöû:

Vaäy: Zn + Cu2+  Zn2+ + Cu

Zn2+/Zn vaø Cu2+/Cu

 Moãi caëp oxi hoùa khöû coù 1 theá ñieän cöïc ñaëc tröng

oxi hoùa /khöû

Caân baèng phaûn öùng oxi hoùa khöû (xem SGK)

Baøi taäp

Cho caùc phaûn öùng oxi hoùa –khöû, vieát caùc quaù trình khöû vaø oxi hoùa xaûy ra trong phaûn öùng. Cho bieát caùc caëp oxi hoùa khöû töông öùng cuûa phaûn öùng?

1.Al + CuSO4  Cu + Al2(SO4)3

2.KMnO4 + KNO2 + H2SO4  MnSO4 + KNO3 + H2O

4.FeCl3 + KI  FeCl2 + I2 + KCl

3.HNO2 + Br2 + H2O  HNO3 + HBr

5.Mn + Cl2 + 2NaOH  Mn(OH)2+2NaCl

3.Theá ñieän cöïc – phöông trình Nernst

- Theá ñieän cöïc laø ñaïi löôïng theá hieäu ñaëc tröng cho quaù trình ñieän cöïc hay ñieän cöïc, kyù hieäu laø .

Phöông trình Nernst

n:soáelectrontraoñoåitrongquaùtrìnhñieäncöïc; [Ox], [Kh]: noàng ñoä caùc chaát tham gia daïng oxyhoùa, daïngkhöû; F:soáFaraday(96484culong/mol) R:haèngsoákhí(8,314J/mol) T:nhieätñoätuyeätñoái.

 phuï thuoäc: - baûn chaát ñieän cöïc - nhieät ñoä - noàng ñoä - Nồng độ muối lạ

Ví duï: Baûng theá ñieän cöïc tieâu chuaån

ÔÛ 250C ta coù:

ÔÛ ñk chuaån: C caùc chaát = 1  0

Ñoái vôùi ñieän cöïc kim loaïi :

Ví duï: Tính cuûa Fe3+/Fe2+ôû 250C bieát [Fe3+] =0,5M , [Fe2+] =1M Fe3+ + 1e  Fe2+

0

Fe3+/Fe2+ = + 0,77V

= 0,77 + 0,059 lg0,5 (V)

II.CHIEÀU PHAÛN ÖÙNG OXI HOÙA KHÖÛ

0

oxi hoùa 1/khöû 1 LÔÙN  Oxi hoùa 1 : tính oxi hoùa 

 Khöû 1 : tính khöû 

0

oxi hoùa 2/khöû 2 NHOÛ  Oxi hoùa 2 : tính oxi hoùa 

 Khöû 2 : tính khöû 

Chieàu phaûn öùng oxi hoùa khöû:

Oxi hoùa maïnh + khöû maïnh  oxi hoùa yeáu + khöû yeáu

 Theo quy taéc: Phaûn öùng oxyhoùa-khöû xaûy ra theo chieàu daïngoxyhoùacuûaquaùtrìnhñieäncöïccoùlôùn hônseõoxyhoùadaïngkhöûcuûaquaùtrìnhñieäncöïccoù nhoûhôn.

quy taéc : - xeáp hai caëp oxh/khöû theo chieàu taêng daàn

- Vieát qui taéc 

VD2: Xaùc ñònh pin taïo thaønh töø 2 caëp oxi hoùa /khöû: I2/2I- vaø Fe3+/Fe2+ Cho 0(I2 /I-) = + 0,536V ; 0(Fe3+/Fe2+ )=+0,771V

(-)Pt | I2 | I- || Fe3+ | Fe2+| Pt (+)  E0 = 0,771 – (0, 536) = 0,235V

Phaûn öùng xaûy ra trong pin:

I2 Fe3+ 2I-

Fe2+

Fe3+ + 2I-  I2 + Fe2+

III.PIN ÑIEÄN HOÙA (NGUYEÂN TOÁ GALVANIC)

1.Phaûn öùng oxi hoùa – khöû vaø doøng ñieän

a.Phaûn öùng oxi hoùa – khöû xaûy ra trong dung dòch

Zn + Cu2+  Cu + Zn2+ ,

Hoùa naêng  nhieät (Söï trao ñoåi e tröïc tieáp )

b.Khoâng cho chaát oxi hoùa vaø khöû tieáp xuùc tröïc tieáp

Zn0 - 2 e  Zn2+ Zn() (+)Cu

Cu2+ + 2e  Cu0

 doøng ñieän

Coù söï trao ñoåi e qua daây daãn

ZnSO4

CuSO4 maøng xoáp

2.Pin ñieän hoùa (nguyeân toá galvanic)

- Goàm 2 ñieän cöïcnoái vôùi nhau baèng moät daây daãn kim loaïi. - Ñieän cöïc ñôn giaûn : 1 thanh kim loaïi nhuùng trong dung dòch chaát ñieän li cuûa noù

Hoaït ñoäng cuûa nguyeân toá CuZn:

Zn () (+) Cu

Zn + Cu2+  Cu + Zn2+ ,

Nguyeân toá CuZn: () Zn  Zn2+  Cu2+  Cu (+)

ZnSO4

CuSO4

Xem pin điện hóa

maøng xoáp

Coù theå taïo ñöôïc moät pin ñieän hoùa döïa treân moät phaûn öùng oxi hoùa –khöû (treân cô sôû 2 caëp oxihoa/khöû)

Kí hieäu pin ñieän hoùa:

M: Kim loaïi

ddM : dung dòch muoái

Caëp oxh/kh 1 (nhöôøng e)

Caëp oxh/kh 2 (nhaän e)

VD1: Xaùc ñònh pin taïo thaønh töø 2 caëp oxi hoùa /khöû: Pb2+/Pb vaø Ag+/Ag

Cho 0(Pb2+/Pb) = - 0,126V ; 0(Ag+/Ag)=+0,799 V

Cöïc aâm: Pb -2e  Pb2+

(-) Pb | Pb2+ || Ag+|Ag (+)

Cöïc döông: Ag+ + e Ag

VD2: Xaùc ñònh pin taïo thaønh töø 2 caëp oxi hoùa /khöû: I2/2I- vaø Fe3+/Fe2+ Cho 0(I2 /I-) = + 0,536V ; 0(Fe3+/Fe2+ )=+0,771V (-)Pt| I2 | I- || Fe3+| Fe2+| Pt (+)

(-) MI | ddMI || ddMII | MII (+)

Suaát ñieän ñoäng cuûa pin E (V)

F : haèng soá Faraday : 96484

G : theá ñaúng aùp (J)

G =  n F E Go =  n F Eo =  RT lnK

Eo = 0(+) - 0 (-)

n: soá electron trao ñoåi

E = (+) -  (-)

E : suaát ñieän ñoäng cuûa pin (V)

VD1: Xaùc ñònh pin taïo thaønh töø 2 caëp oxi hoùa /khöû: Pb2+/Pb vaø Ag+/Ag Cho 0(Pb2+/Pb) = - 0,126V ; 0(Ag+/Ag)=+0,799 V

 E0 = 0,799 – (-0,126) = 0,925V

(-) Pb | Pb2+ || Ag+|Ag (+)

VD2: Xaùc ñònh pin taïo thaønh töø 2 caëp oxi hoùa /khöû: I2/2I- vaø Fe3+/Fe2+ Cho 0(I2 /I-) = + 0,536V ; 0(Fe3+/Fe2+ )=+0,771V

 E0 = 0,771 – (0, 536) = 0,235V

(-)Pt, I2 | I- || Fe3+, Fe2+| Pt (+)

Baøi taäp

1. Tính suaát ñieän ñoäng vaø cho bieát caùc quaù trình ñieän cöïc, phaûn öùng oxy hoaù - khöû xaûy ra trong pin (–) Mg / Mg2+ // Zn2+ / Zn (+) : a. ÔÛ ñieàu kieän chuaån. b. Khi [Mg2+] = 0,1 mol/ lit ; [Zn2+] = 0,01 mol/ lit.

Cho:

b) Pb – Cd

c) Sn – H2

2. Xaùc ñònh cöïc aâm, cöïc döông, vieát kyù hieäu pin, phöông trình phaûn öùng xaûy ra trong pin vaø tính söùc ñieän ñoäng cuûa pin ôû ñieàu kieän chuaån cuûa caùc pin ñieän sau: a) Mg – Al d) Ñieän cöïc platin nhuùng trong dung dòch chöùa Sn4+, Sn2+ vaø ñieän cöïc platin nhuùng trong dung dòch chöùa Cr3+ , Cr2+.

Bieát: ñieän cöïc 0

(V) : –2,37 –1,66 –0,136 0,15 –0,42 –0,126 –0,41 0,0

3. Coù theå oxy hoaù axit HNO2 thaønh HNO3 baèng Br2 vaø I2 ñöôïc khoâng? Thaønh laäp vaø caân baèng phöông trình phaûn öùng oxy hoaù – khöû xaûy ra. Bieát:

4. Cho 2 heä ñieän hoaù:

2Br–  Br2 + 2e , b) 2Cl–  Cl2 + 2e , Xaùc ñònh phaûn öùng oxy hoaù – khöû xaûy ra khi troän 2 heä ñieän hoaù ñaõ cho ôû ñieàu kieän chuaån vaø tính suaát ñieän ñoäng cuûa pin töông öùng ôû ñieàu kieän naøy.

5. Cho phaûn öùng: Mn + Cl2 + 2NaOH  Mn(OH)2+2NaCl . Hoûi phaûn

öùng xaûy ra theo chieàu naøo? Bieát

Tính suaát ñieän ñoäng cuûa pin ôû ñkc? Tính G0

298 cuûa phaûn öùng?

-+8H2O xaûy ra theo -/Mn2+) = 1,491V

6. Phaûn öùng 5Fe3++Mn2++12H2O ↔5Fe2++MnO4 chieàu naøo? Bieát 0(Fe3+/Fe2+) = 0,77V ; 0(MnO4