Bài giảng Hoá học đại cương: Chương 6 - ThS. Trần Thị Minh Nguyệt

Bài giảng Hoá học đại cương chương 6 Các quá trình điện hóa, cung cấp cho người học những kiến thức như: Pin điện; Chiều và trạng thái cân bằng của phản ứng oxi hóa khử; Sự điện phân. Mời các bạn cùng tham khảo!

3 Cặp oxy hóa - khử liên hợp: một chất oxy hóa sau khi

nhận thêm e trở thành dạng khử liên hợp (và ngược lại)

Ký hiệu OXH /Kh

Vd: Fe3+ + e → Fe2+ ta có cặp Fe3+/ Fe2+

2H+ + 2e → H2 ta có cặp 2H+/ H2 MnO4- + 5e + 8 H+ → Mn2+ + 4 H2O

ta có cặp MnO4-, H+/ Mn2+

Các khái niệm

3

4 Sự khử: sự nhận electron

Cu2+ + e → Cu+ đây là sự khử ion Cu2+

5 Sự oxy hóa: Là sự nhường electron

Zn2+ + e → Zn2+ đây là sự oxy hóa Zn

6 Phản ứng oxy hóa - khử : phản ứng có trao đổi e

giữa chất khử và chất oxy hóa

Vd: 2Fe3+ + Sn2+ → 2Fe2+ + Sn4+

6.1 PIN ĐIỆN

6.1.1 Cấu tạo và hoạt động của pin Zn-Cu (pin Daniell –Jacobi):

Cu 2+ + 2e = Cu Zn – 2e = Zn 2+

Zn + Cu 2+ = Zn 2+ + Cu

5

6.1.2 Cơ chế hoạt động của pin:

Kim loại + nước  ion bị hydrat hóa + electron

(trong dung dịch) (trên thanh kim loại)

M + mH 2 O  M n+ mH 2 O + ne

Ion bị hydrat hóa

6.1.2 Cơ chế hoạt động của pin:

Trên bề mặt lớp tiếp xúc kim loại – dung dịch xuất hiên một lớp điện tích kép và do đó sinh ra một hiệu điện thế E, đƣợc gọi là thế điện cực (hay thế oxi hóa khử)

E phụ thuộc: Bản chất kim loại làm điện cực

Bản chất của dung môi Nhiệt độ

Nồng độ của ion kim loại trong dung dịch 7

Cu 2 

E

o /Me Me

0,059 n

o /Me Me /Me

H

2 o

/H 2H /H

] [H lg 2

6.1.4 Các loại điện cực:

b Điện cực loại II: Kim loại phủ hợp chất ít tan của kim loại đó

nhúng trong dung dịch chứa anion giống anion của hợp chất ít tan

-Ag /-Ag Ag /Ag

T 0,059

1 [Cl ]

6.1.4 Các loại điện cực:

b Điện cực loại II: Kim loại phủ hợp chất ít tan của kim loại đó

nhúng trong dung dịch chứa anion giống anion của hợp chất ít tan

 Hg│Hg 2 Cl 2, KCl:

Hg 2 Cl 2 + 2e  2Hg + 2Cl –

2

Cl Hg /2Hg

Hg

2 2 /2Hg

Hg /2Hg

T ln 2F

RT ]

ln[Hg 2F

2 2

2 2

E E

6.1.4 Các loại điện cực:

c Điện cực oxi hóa khử (loại III): Kim loại trơ (Pt)

nhúng trong dung dịch chứa hỗn hợp của dạng oxi hóa và dạng khử

6.1.4 Các loại điện cực:

c Điện cực oxi hóa khử (loại III): Kim loại trơ (Pt) nhúng

trong dung dịch chứa hỗn hợp của dạng oxi hóa và dạng khử

4 0

2 MnO ,H /Mn MnO ,H /Mn

6.2 CHIỀU VÀ TRẠNG THÁI CÂN BẰNG CỦA PHẢN ỨNG

OXI HÓA KHỬ

a Chiều của phản ứng oxi hóa khử:

G = – nEF < 0  E > 0

E = E + - E

-E + ; E - : thế khử của các cặp oxh khử tham gia p/ứ

phụ thuộc: nồng độ dạng oxi hóa

nồng độ dạng khử môi trường và nhiệt độ Khi [oxi hóa] = [khử] = 1M  E o = E o

+ – E o

- Chiều của p/ứ oxi hóa khử là chiều tác dụng của dạng oxi hóa

của cặp có điện thế cao với dạng khử của cặp có điện thế thấp

15

b Trạng thái CB của phản ứng oxi hóa khử:

G o = – nE o F

G o = – RTlnK C



E o nhỏ  sự thay đổi NĐ các chất oxh, chất khử và

môi trường có thể thay đổi chiều hướng p/ứ

6.3 SỰ ĐIỆN PHÂN

6.3.1 Hiện tƣợng điện phân:

Xét hiện tƣợng khi nhúng hai điện cực graphit đƣợc nối với

nguồn điện 1 chiều vào muối ăn nóng chảy

Catôt: Na + + e = Na

Anôt: 2Cl – – 2e = Cl 2

 2NaCl = 2Na + Cl 2

 Sự oxi hóa và sự khử xảy ra trên bề mặt điện cực khi cho dòng điện

một chiều đi qua dung dịch của chất điện ly hoặc chất điện ly nóng chảy có kèm theo sự biến đổi điện năng thành hóa năng đƣợc

gọi là sự điện phân

17

6.3.2 Qui luật anôt và catôt khi điện phân dung dịch nước:

a Thứ tự phóng điện của các anion trên anôt:

Anion nào thuộc cặp có điện thế càng thấp càng dễ phóng điện

- Anôt làm bằng kim loại: kim loại bị hòa tan

- Anôt là điện cực trơ (Pt, Graphit…):

+ Anion đơn giản (không chứa oxi): S 2 – , I – , Br – , Cl – … + OH –

+ Anion chứa oxi: SO 4 2 – , NO 3 – …

b Thứ tự phóng điện của các cation trên catôt:

Kim loại đứng sau nhôm trong dãy thế khử mới bị khử ở catôt

6.3.2 Qui luật anôt và catôt khi điện phân dung dịch nước:

1 Điện phân dung dịch CuSO 4 :

6.3.2 Qui luật anôt và catôt khi điện phân dung dịch nước:

2 Điện phân dung dịch Na 2 SO 4 :

b Tính hằng số CB của phản ứng trong pin

c Sức điện động của pin và các phương trình phản ứng sẽ thay đổi thế nào khi thay đổi điện Zn bằng điện cực Pb có nồng độ

[Pb 2+ ]=2M

21

e

K 