HÓA ĐẠI CƯƠNG B1 - CHƯƠNG 6

Chia sẻ: Nguyen Uyen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:29

Thêm vào BST

Báo xấu

84
lượt xem 16
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'hóa đại cương b1 - chương 6', khoa học tự nhiên, hoá học phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: HÓA ĐẠI CƯƠNG B1 - CHƯƠNG 6

Baøi giaûng HOÙA ÑAÏI CÖÔNG Chương 6 CHÖÔNG VI ÑIEÄN HOÙA HOÏC 1 12/7/2010 602005 - Chương 6
Baøi giaûng HOÙA ÑAÏI CÖÔNG Chương 6 NỘI DUNG PHAÛN ÖÙNG OXYHOÙA-KHÖÛ VAØ DOØNG ÑIEÄN NGUYEÂN TOÁ GALVANIC SÖÏ ÑIEÄN PHAÂN 2 12/7/2010 602005 - Chương 6
Baøi giaûng HOÙA ÑAÏI CÖÔNG Chương 6 6.1. PHAÛN ÖÙNG OXYHOÙA-KHÖÛ VAØ DOØNG ÑIEÄN 6.1.1. Khaùi nieäm veà phaûn öùng oxyhoùa khöû : - Phaûn öùng xaûy ra coù söï thay ñoåi soá oxyhoùa cuûa caùc nguyeân toá. - Ñaëc ñieåm chung: * Coù söï trao ñoåi e giöõa caùc nguyeân töû cuûa caùc nguyeân toá. * Goàm 2 quaù trình : Quaù trình cho e ñöôïc goïi quaù trình oxyhoùa • Quaù trình nhaän e ñöôïc goïi quaù trình khöû. • 3 12/7/2010 602005 - Chương 6
Baøi giaûng HOÙA ÑAÏI CÖÔNG Chương 6 * Goàm 2 chaát: •chaát cho e ñöôïc goïi chaát khöû (chaát bò oxyhoùa) •chaát nhaän e ñöôïc goïi chaát oyhoùa (chaát bò khöû) Ví duï: Phaûn öùng Zn + Cu2+ ⇔ Zn2+ + Cu laø: • Phaûn öùng oxyhoùa-khöû vì coù söï trao ñoåi e giöõa Zn (cho 2 e) vaø Cu2+ (nhaän 2 e). • Goàm 2 quaù trình: oxyhoùa Zn (Zn −2e ⇔ Zn2+) khöû Cu2+(Cu2+ +2e ⇔ Cu). 4 12/7/2010 602005 - Chương 6
Baøi giaûng HOÙA ÑAÏI CÖÔNG Chương 6 Trong caùc quaù trình oxyhoùa vaø khöû treân: Zn vaø Cu ñöôïc goïi laø daïng khöû, Zn2+ vaø Cu2+ ñöôïc goïi laø daïng oxyhoùa. • Goàm 2 chaát : chaát khöû laø Zn vaø oxyhoùa laø Cu2+. KhI OxI + ne ⇔ OxII + ne ⇔ KhII Toång quaùt: KhI + OxII ⇔ OxI + KhII OxI, KhI vaø OxII, KhII laø caùc caëp oxyhoùa-khöû I vaø II. 5 12/7/2010 602005 - Chương 6
Baøi giaûng HOÙA ÑAÏI CÖÔNG Chương 6 Phaûn öùng oxyhoùa-khöû ñöôïc taïo thaønh töø 2 caëp oxyhoùa-khöû vaø chieàu xaûy ra phuï thuoäc vaøo baûn chaát caùc caëp oxyhoùa-khöû vaø ñieàu kieän tieán haønh phaûn öùng. 6 12/7/2010 602005 - Chương 6
Baøi giaûng HOÙA ÑAÏI CÖÔNG Chương 6 6.1.2. Phaûn öùng oxyhoùa-khöû vaø doøng ñieän: - Tieán haønh phaûn öùng giöõa Zn vaø Cu2+: chaát oyhoùa vaø chaát khöû tieáp xuùc tröïc tieáp moät caùch bình thöôøng thì hoùa naêng cuûa phaûn öùng chuyeån thaønh nhieät naêng: o ΔH 298 = −51,82 kcal / mol söï trao ñoåi e xaûy ra tröïc tieáp töø Zn sang Cu2+. 7 12/7/2010 602005 - Chương 6
Baøi giaûng HOÙA ÑAÏI CÖÔNG Chương 6 -Caùch khaùc: Hai quaù trình oxyhoùa Zn vaø khöû Cu2+ xaûy ra ôû 2 nôi, e chuyeån töø Zn sang Cu2+ qua daây daãn kim loaïi: Coù moät doøng ñieän chaïy qua daây daãn, hoùa naêng cuûa phaûn öùng chuyeån thaønh ñieän naêng. Tieán haønh phaûn öùng oxyhoùa khöû trong moät duïng cuï goïi laø nguyeân toá galvanic hay pin ñieän: laø thieát bò thu ñöôïc ñieän naêng döïa treân phaûn öùng oxyhoùa-khöû xaûy ra trong noù. 8 12/7/2010 602005 - Chương 6
Baøi giaûng HOÙA ÑAÏI CÖÔNG Chương 6 6.2. NGUYEÂN TOÁ GALVANIC 6.2.1. Caáu taïo vaø hoaït ñoäng: - Goàm 2 ñieän cöïc noái vôùi nhau baèng moät daây daãn kim loaïi. Ñieän cöïc ñôn giaûn goàm 1 thanh kim loaïi nhuùng trong dung dòch chaát ñieän li cuûa noù. Ví duï: nguyeân toá galvanic Cu−Zn : goàm 2 ñieän cöïc ñoàng vaø keõm (2 dung dòch CuSO4, ZnSO4 ñöôïc ngaên caùch vôùi nhau baèng maøng xoáp; 2 thanh Cu, Zn ñöôïc noái vôùi nhau baèng daây daãn). 9 12/7/2010 602005 - Chương 6
Baøi giaûng HOÙA ÑAÏI CÖÔNG Chương 6 - Hoaït ñoäng cuûa nguyeân toá Cu−Zn: Zn (−) (+) Cu ZnSO4 CuSO4 maøng xoáp 10 12/7/2010 602005 - Chương 6
Baøi giaûng HOÙA ÑAÏI CÖÔNG Chương 6 * ÔÛ ñieän cöïc keõm: quaù trình oxyhoùa keõm : Zn − 2e ⇔ Zn2+. * ÔÛ ñieän cöïc ñoàng: quaù trình khöû ion ñoàng: Cu2+ + 2e ⇔ Cu. Caùc quaù trình naøy goïi laø quaù trình ñieän hoùa hay quaù trình ñieän cöïc. • Trong toaøn boä nguyeân toá galvanic: dieãn ra phaûn öùng oxyhoùa-khöû: Zn +Cu2+ ⇔ Zn2+ + Cu. 11 12/7/2010 602005 - Chương 6
Baøi giaûng HOÙA ÑAÏI CÖÔNG Chương 6 Khi nguyeân toá galvanic hoaït ñoäng: treân caùc ñieän cöïc xaûy ra caùc quaù trình ñieän hoùa. Ñieän cöïc coù quaù trình oxyhoùa xaûy ra: ñieän cöïc aâm (Zn). Ñieän cöïc coù quaù trình khöû xaûy ra laø: ñieän cöïc döông(Cu). e töø ñieän cöïc aâm (Zn) chuyeån sang ñieän cöïc döông (Cu). 12 12/7/2010 602005 - Chương 6
Baøi giaûng HOÙA ÑAÏI CÖÔNG Chương 6 - Kyù hieäu nguyeân toá galvanic: Nguyeân toá Cu−Zn: (−) Zn ⏐ Zn2+ ⏐⏐ Cu2+ ⏐ Cu (+) Toång quaùt: m+ m+ (− ) M I M II M II M II (+ ) 13 12/7/2010 602005 - Chương 6
Baøi giaûng HOÙA ÑAÏI CÖÔNG Chương 6 6.2.2. Söùc ñieän ñoäng cuûa nguyeân toá galvanic: - Söùc ñieän ñoäng E cuûa nguyeân toá galvanic laø theá hieäu cöïc ñaïi cuûa nguyeân toá khi phaûn öùng oxyhoùa-khöû cô sôû cuûa noù dieãn ra thuaän-nghòch (nhieät ñoäng). - Khi nguyeân toá galvanic hoaït ñoäng thuaän-nghòch thì doøng ñieän sinh ra coù theå thöïc hieän ñöôïc coâng coù ích A'max = − ΔG , ' cöïc ñaïi A max = nFE. khi t, p = const thì neân: ΔG = − n F E vaø ΔGo = − n F Eo = − R T ln K Söùc ñieän ñoäng cuûa nguyeân toá galvanic cô sôû treân phaûn öùng oxyhoùa-khöû toång quaùt: 14 12/7/2010 602005 - Chương 6
Baøi giaûng HOÙA ÑAÏI CÖÔNG Chương 6 aA + bB = cC + dD c d 0 RT [C ] [ D ] ñöôïc tính theo phöông trình: E = E − ln nF [A ]a [B]b Ví duï: Nguyeân toá galvanic Cu−Zn, phaûn öùng: Cu2++Zn ⇔ Cu+Zn2+ coù Eo =1,1V. ÔÛ 25oC: ΔG o = − nFE 0 = −2x23062x1,1 = −50736 cal / mol 298 298 0 0 ΔG 298 − nFE 298 = − RT ln K = 50736 85,6845 → K = 1,63.1037 → ln K = 1,987 × 298 15 12/7/2010 602005 - Chương 6
Baøi giaûng HOÙA ÑAÏI CÖÔNG Chương 6 6.2.3. Theá ñieän cöïc vaø phöông trình Nernst: a- Khaùi nieäm veà theá ñieän cöïc: - Theá ñieän cöïc laø ñaïi löôïng theá hieäu ñaëc tröng cho quaù trình ñieän cöïc hay ñieän cöïc, kyù hieäu laø ϕ. - Giöõa ϕ vaø ΔG coù quan heä: ΔG = − nFϕ vaø ΔG = − nF ϕo. ϕo: theá ñieän cöïc tieâu chuaån; n: soá e trao ñoåi trong quaù trình ñieän cöïc. Ví duï: Ñoái vôùi quaù trình ñieän cöïc Zn ⇔ Zn2+ +2e : ΔGZn = − nFϕZn = −2 FϕZn. 16 12/7/2010 602005 - Chương 6
Baøi giaûng HOÙA ÑAÏI CÖÔNG Chương 6 - Söùc ñieän ñoäng cuûa nguyeân toá galvanic: E = ϕ(+) − ϕ(−) vaø E o = ϕ(+ ) − ϕ(−) o o Ví duï: Söùc ñieän ñoäng tieâu chuaån cuûa nguyeân toá galvanic Cu−Zn: b- Phöông trình Nernst: - Ñoái vôùi quaù trình ñieän cöïc toång quaùt, vieát theo chieàu oxyhoùa: Kh ⇔ Ox + ne: RT [Ox] 0 ln ϕ=ϕ + nF [Kh ] 17 12/7/2010 602005 - Chương 6
Baøi giaûng HOÙA ÑAÏI CÖÔNG Chương 6 n: soá electron trao ñoåi trong quaù trình ñieän cöïc; [Ox], [Kh]: tích noàng ñoä caùc chaát tham gia daïng oxyhoùa daïng khöû; F: soá Faraday; R: haèng soá khí ; T: nhieät ñoä tuyeät ñoái. Phöông trình Nernst, duøng ñeå tính ϕ cuûa caùc quaù trình ñieän cöïc. ÔÛ 25oC: 0 0,059 [Ox] ln ϕ=ϕ + nF [Kh ] 18 12/7/2010 602005 - Chương 6
Baøi giaûng HOÙA ÑAÏI CÖÔNG Chương 6 - ϕ phuï thuoäc vaøo baûn chaát chaát tham gia quaù trình ñieän cöïc (ϕo), nhieät ñoä (T) vaø noàng ñoä caùc chaát tham gia quaù trình ñieän cöïc ([ ]). - YÙ nghóa cuûa ϕo: Theá ñieän cöïc tieâu chuaån ϕo laø theá cuûa quaù trình ñieän cöïc ñaõ cho khi noàng ñoä caùc chaát tham gia quaù trình ñoù ñeàu baèng 1 ñôn vò. - AÙp duïng phöông trình Nernst vaøo quaù trình ñieän cöïc: 0,059 [H + ]2 H 2 ⇔ 2 H + + 2e : ϕ H 2 = ϕ o lg + H 2 [H 2 ] 2 19 12/7/2010 602005 - Chương 6
Baøi giaûng HOÙA ÑAÏI CÖÔNG Chương 6 ϕ laø theá ñieän cöïc hyñro tieâu chuaån (töông öùng: p = 1 atm, [H+] = 1 mol/lit), theo quy öôùc baèng khoâng vaø aùp suaát khí hyñro söû duïng laø 1 atm, neân: ϕ H 2 = 0,059 lg[H + ] = −0,059 pH (V) 2+ 0,059 [Zn ] 2+ o Zn ⇔ Zn + 2e : ϕ Zn = ϕ H + lg 2 [Zn ] 2 o Vì [Zn] = const vaø ϕ Zn = −0,763 V neân: ϕZn = − 0,763 + 0,030 lg [Zn2+] (V) [Fe 3+ ] 2+ 3+ o Fe ⇔ Fe + 1e : ϕ Fe3+ + 0,059 lg = ϕ 3+ 2+ Fe [Fe ] 2+ Fe 2+ Fe 20 12/7/2010 602005 - Chương 6