Bài giảng Hóa vô cơ - Chương 3: Phản ứng oxy hóa – khử

Chia sẻ: AndromedaShun _AndromedaShun | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:69

Thêm vào BST

Báo xấu

17
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Hóa vô cơ - Chương 3: Phản ứng oxy hóa – khử cung cấp cho học viên một số khái niệm về phản ứng oxy hóa – khử; các yếu tố ảnh hưởng đến tính oxy hóa, khử của các chất; đánh giá khả năng tham gia phản ứng oxy hóa – khử của các chất; sự ổn định của các chất oxy hóa và khử trong môi trường nước;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hóa vô cơ - Chương 3: Phản ứng oxy hóa – khử

Hoá vô cơ • PHẢN ỨNG • OXY HÓA – KHỬ
PHẢN ỨNG OXY HÓA – KHỬ I. MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ PHẢN ỨNG OXY HÓA – KHỬ II. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TÍNH OXY HÓA, KHỬ C III. ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THAM GIA PHẢN ỨNG OXY HÓA IV. SỰ ỔN ĐỊNH CỦA CÁC CHẤT OXY HÓA VÀ KHỬ TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC
I. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1. Định nghĩa phản ứng oxy hóa – khử 2. Cặp oxi hóa khử liên hợp a. Định nghĩa b. Sự tương đồng giữa phản ứng oxy hóa khử và phản ứng axi 3. Cân bằng phản ứng oxy hóa – khử 4. P.ứng OXH – K và quá trình điện cực a. Phản ứng điện hóa b. Phản ứng điện cực và phương trình Nernts
PHẢN ỨNG OXY HÓA KHỬ • Định nghĩa: Phản ứng oxy hóa khử là phản ứng trong đó có sự chuyển vận electron từ chất khử sang chất oxy hóa dẫn đến làm thay đổi số oxy hóa của các nguyên tố đóng vai trò chất oxy hóa và chất khử.
a. Định nghĩa • Chất oxy hóa nhận e. Chất khử cho e +ne aOXH1 + bKh2 ⇌ cKh1 + dOXH2 (1) ne • Quá trình khử: aOXH1 + ne ⇌ cKh1 Quá trình oxy hóa: bKh2 – ne ⇌ dOXH2 • Các chất oxy hóa và khử trong mỗi bán phản ứng tạo thành một cặp OXH K liên hợp. • Phản ứng (1) có hằng số cân bằng: [ Kh1 ]c [OXH 2 ] d K cb [OXH 1 ] a [ Kh2 ]b
b. Sự tương đồng giữa phản ứng oxy hóa khử và phản ứng axit – baz • Phản ứng axit – baz: nH+ aAx1 + bBaz2 ⇌ cBaz1 + dAx2 Ka, Kb + nH+ • Phản ứng oxy hóa khử: +ne 0 OXH / Kh aOXH1 + bKh2 ⇌ cKh1 + dOXH2 ne
a. Phản ứng điện hóa • Pư OXH – K: Chất khử e trực tiếp cho chất OXH. • Pư điện hóa: các chất OXH và khử trao đổi electron với các điện cực tương ứng. • 1 pư OXH – K ⇌ 1 quá trình điện cực • Pư OXH – K thuận ⇌ qt trong ngtố Ganv:  quá trình tự diễn ra,  hóa năng điện năng.  E = φ+ φ. • Pư OXH – K nghịch ⇌ qt trong bình điện phân:  qt cưỡng bức  điện năng hóa năng.  Engoai > EGanv.
b. Phản ứng điện cực và pt Nernst • Phương trình Nernst: 0 RT OXH 0 0.059 OXH ln lg nF Kh n Kh • Quy ước về dấu của φ (theo châu Mỹ): nói lên KN xảy ra của qt điện cực. ∆G = nF φ • Phản ứng được xét là phản ứng khử. • Nếu qt khử xảy ra trên điện cực: φ > 0. Nếu qt khử không xảy ra trên điện cực): φ
• Trong một phản ứng oxy hóa khử luôn có hai quá trình: • Quá trình nhận electron – quá trình khử • Ox1 + e Kh1 ( S +2e S2) • Chất nhận electron là chất oxy hóa • Quá trình nhường electron – quá trình oxy hóa • Kh2 – e Ox2 ( Fe –2e Fe2+) • Chất nhường electron là chất khử • Kết hợp hai quá trình được phản ứng oxy hóa khử: • Ox1 + Kh2 = Ox2 + Kh1 ( S + Fe FeS ) • Cặp oxy hóa – khử liên hợp • S/S2và Fe2+/Fe trong thí dụ trên là các cặp oxy hóa khử liên hợp
Nhắc lại: Cân bằng phản ứng O – K • Nguyên tắc 1: − Tổng số electron cho của chất khử phải bằng tổng số electron chất oxy hóa nhận vào. • Các bước tiến hành cân bằng. − Bước 1: Xác định sự thay đổi số oxy hóa của các chất. − Bước 2: Lập phương trình electron – ion, với hệ số sao cho đúng qui tắc trên. − Bước 3: Thiết lập phương trình ion của phản ứng. − Bước 4: Cân bằng theo hệ số tỉ lượng.
Cân bằng phản ứng OXH – K (bỏ qua) Môi trường Lấy [O] từ MT Đẩy [O] ra MT Axit (H+, H2O) H2O [O] + 2H+ [O] + 2H+ H2O Trung tính(H2O) H2O [O] + 2H+ [O] + H2O 2OH- Baz (OH-, H2O) 2OH- [O] + H2O [O] + H2O 2OH-
• Ví dụ: Al + CuSO4 Al2(SO4)3 + Cu Al 3e Al+3 X2 Cu+2 + 2e Cu X3 • _______________________ 2Al + 3Cu+2 = 2Al+3 + 3Cu • 2Al + 3CuSO4 2Al2(SO4)3 + 3Cu
• Nguyên tắc 2: − Đối với phản ứng O – K xảy ra trong môi trường acid nếu dạng Ox của chất Ox có chứa nhiều nguyên tử Oxy hơn dạng khử của nó thì phải thêm H+ vào vế trái (dạng Ox) và thêm nước vào vế phải (dạng khử). − Nếu dạng khử của chất Kh chứa ít nguyên tử Oxy hơn dạng Ox của nó thì thêm nước vào vế trái (dạng Kh) và H+ vào vế phải (dạng Ox). Thiếu O bên nào, thêm H2O bên đó, bên kia thêm H+
• Ví dụ: KMnO4 KNO2 H 2 SO4 MnSO4 KNO3 K 2 SO4 H 2O 2 MnO4 5e Mn NO2 2e NO3 2 MnO4 5e 8 H Mn 4 H 2O X2 NO2 2e H 2O NO3 2H X5 2MnO4 5NO2 6H 2Mn 5NO3 3H 2 O 2KMnO4 5KNO 2 3H 2 SO4 2MnSO4 5KNO 3 K 2 SO4 3H 2 O
• Nguyên tắc 3: − Phản ứng O – K xảy ra trong môi trường base, nếu dạng Ox của chất Ox chứa nhiều Oxy hơn dạng khử thì phải thêm nước vào vế trái, OH vào vế phải. − Nếu dạng Kh của chất Kh chứa ít Oxy hơn dạng Ox của nó thì phải thêm OH vào vế trái, nước vào vế phải. Thiếu O bên nào thêm OH bên đó, bên kia là H2O.
• Ví dụ: KClO 3 CrCl3 KOH K 2 CrO4 KCl H2O ClO3 6e 3H 2 O Cl 6OH X 1 Cr 3 3e 8OH CrO42 4H 2 O X 2 3 2 ClO3 2Cr 10OH Cl 2CrO4 5 H 2O KClO 3 2CrCl3 10KOH 7KCl 2K 2 CrO4 5H 2 O
• Nguyên tắc 4: − Phản ứng OK trong môi trường trung tính. Nếu dạng Ox của chất Ox chứa nhiều nguyên tử Oxy hơn dạng Kh của nó thì phải thêm nước vào vế trái, OH vào vế phải. − Nếu dạng Kh của chất Kh chứa ít nguyên tử Oxy hơn dạng Ox của nó thì phải thêm nươc vào vế trái, H+ vào vế phải. Thêm nước vế trái hết, vế phải: OH nếu thêm e, H+ nếu mất e.
• Ví dụ: KMnO4 KNO 2 H2O MnO2 KNO 3 KOH MnO4 3e 2H 2 O MnO2 4OH X 2 NO2 2e H 2 O NO3 2H X 3 2 MnO4 3NO2 7 H 2O 2MnO2 3 NO3 8OH 6H 2MnO4 3NO2 H2O 2MnO2 3NO3 2OH 2KMnO4 3KNO 2 H2O 2MnO2 3KNO 3 2KOH
III. Đánh giá khả năng tham gia phản ứng oxy hóa – khử của các chất 1. Sử dụng các hàm nhiệt động hóa học 2. Thế khử và phương trình Nernst 3. Giản đồ Latimer 4. Giản đồ Frost
II. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TÍNH OXY HÓA KHỬ CỦA CÁC CHẤT • Khả năng oxy hóa – khử của chất phụ thuộc các yếu tố sau: • 1 Đặc điểm cấu tạo lớp vỏ electron và trạng thái oxy hóa của nguyên tử. Thể hiện qua cấu tạo bảng hệ thống tuần hoàn • 2 Độ bền vững của chất. • 3 Môi trường tiến hành phản ứng.