Chương 11- ĐIÊN HÓA HỌC pdf

11.2.Các loại điện cực1.Điện cực kim loại 2.Điện cực oxy hóa-khử 3.Điện cực hydro chuẩn... khi cho dòng điệm một chiều đi qua dung dịch điện phân... khi cho dòng điệm một chiều đi qua

Chương 11

ĐIÊN HÓA HỌC

10.1.Pin điện hóa

1.Phản ứng oxy hóa-khử

2 e chuyển từ chất khử (Zn) sang chất oxy

hóa (Cu2+) & tỏa ra năng lượng nhiệt

Cu

Zn + 2 + → 2 + +

e

10.1.Pin điện hóa

2.Nguyên tắc biến hóa năng thành

điện năng

Thực hiện riêng biệt :

p/u oxy hóa:

p/u oxy khử:

Dùng dây dẫn điện nối Zn-Cu:

“e” chuyển từ Zn sang Cu →

Cu 2 + + 2 →

10.1.Pin điện hóa

3.Pin Zn-Cu (pin điện hóa)

 Điện cực Zn  Điện cực Cu

 Dây dẫn kim loại  Cầu nối dung dịch:

d.dịch KCl bão hòa

10.1.Pin điện hóa

3.Pin Zn-Cu (pin điện hóa)

 Hoạt động của pin

 Phản ứng điện cực

-Trên cực Zn ( P/u oxy hoá) :

-Trên cực Cu (P/u khử ):

P/u tổng : oxy hoá –khử

 Chuyển dời electron : từ anot (Zn) → catot (Cu)

Sinh ra dòng điện : từ catot (Cực “+”) → anot (Cực “-”)

Cu Zn

Cu

Zn + 2 + = 2 + +

10.1.Pin điện hóa

10.1.Pin điện hóa

3.Pin Zn-Cu (pin điện hóa)

 Sức điện động của pin điện hóa

Thế hiệu

Ví dụ:

 Công hữu ích

n- Sồ “e” trao đổi trong p/u

F = 96.500 culong - Số Faraday E- Sức điện động, von

− + −

Cu

Cu 2 − 2 = ( + 0 , 34 ) − ( − 0 76 ) = 1 1

= ϕ + ϕ +

J nFE

G = − = − 2 × 96500 × 1 , 1 = − 212300

∆

10.1.Pin điện hóa

3.Pin Zn-Cu (pin điện hóa)

 Ký hiệu pin điện hóa

Ví dụ :

D.d điện cực 1 V.liệu điện cực 1 D.d điện cực 2 V.liệu điện cực 2

ZnNO 3

Zn CuNO 3 Cu

11.2.Các loại điện cực

1.Điện cực kim loại

2.Điện cực oxy hóa-khử

3.Điện cực hydro chuẩn

ne M

dd e

)()

F3

11.3.Thế điện cực chuẩn

2.Đo thế điện cực chuẩn

Ví dụ 1 :

o o

E = ϕ ( + ) − ϕ ( − )

0

2 /

o

Cu Cu

11.3.Thế điện cực chuẩn

2.Đo thế điện cực chuẩn

Ví dụ 2 :

o Zn

o Zn

Bảng thế điện cực tiêu chuẩn ở 25 0 C

Bảng thế điện cực tiêu chuẩn ở 25 0 C

Bảng thế điện cực tiêu chuẩn ở 25 0 C

Bảng thế điện cực tiêu chuẩn ở 25 0 C

11.4.Chiều & HSCB P/u oxy hóa-khử

Phương trình Nernst

Kh ne

Ox + =

K RT

G

G T = ∆ T o + ln

∆

] [

]

[ ln

0

Ox

Kh RT

nF

] [

]

[ ln

0

Kh

Ox nF

RT

+

= ϕ ϕ

11.4.Chiều & HSCB P/u oxy hóa-khử

 p/u oxy hoá

 p/u khử

 p/u oxy hoá-khử

Kh ne

Ox II + =

ne Ox

Kh I = I +

II I

11.4.Chiều & HSCB P/u oxy hóa-khử

• G < 0 : ϕ 2 - ϕ 1 > 0 → ϕ 2 > ϕ I ⇒ p/u : T → P

• ∆ G > 0 : ϕ 2 - ϕ 1 < 0 → ϕ 2 < ϕ I ⇒ p/u : P → T

• ∆ G = 0 : ϕ 2 - ϕ 1 = 0 → ϕ 2 = ϕ 1 ⇒ p/u : cân bằng

Quy tắc xác định chiều p/u

P/u Ox-Kh xảy ra theo chiều dạng [Ox] của cặp

Ox-Kh có thế điện cực lớn sẽ oxy hoá dạng [Kh]

của cặp Ox-Kh có thế điện cực nhỏ hơn

11.4.Chiều & HSCB P/u oxy hóa-khử

K RT

K RT

RT

nE 0 = 2 . 3 lg = 0 059 lg

059 0

0

lg K = nE

11.5.Sự điện phân

11.5.1.Khái niệm

11.5.2.Điện phân trong dung dịch nước 11.5.3.Điện phân muối nóng chảy

khi cho dòng điệm

một chiều đi qua

dung dịch điện phân

khi cho dòng điệm

một chiều đi qua

dung dịch điện phân

11.5.1.Khái niêm

Catot (cực dương):nhận “e” Catot (cực âm):nhận “e”

11.5.1.Khái niêm

11.5.2.Điện phân trong d.dịch nước

Cation  Catot Anion  Anot

P/u anot P/u catot

Quá trình anot : p/u oxy hoá

 Anion không chứa oxy : I-, Br-, Cl- , F-

Nhóm hyroxin : OH

Anion chứa oxy : MnO4- , SO42-…

 Điều kiện p/u :

 Anion không chứa oxy :

2 4

4 OH − − e → H O + O

V

o

O H

/

2 − =

ϕ2

ϕ

Cặp ox/kh có sẽ oxy hóa trước

Anot

Quá trình anot : p/u oxy hoá

Anion không chứa oxy (trừ F-)

4OH - - 4e  2H 2 O + O 2 (môi trường kiềm) 2H 2 O - 4e  O 2 + H + (axit,trung tính)

MnO 4 - , SO 4

2-Quá trình anot : p/u oxy hoá

 Anot hoà tan

Quá trình catot : p/u khử

Me n + + →

] [

] [

ln

/

Me nF

o Me n Me Me

n Me

++

+ = ϕ + ϕ

] [

]

[ ln

2 2

22

/

H H

H F

+ =

ϕ

pH H

H F

, 8 3 , 2 ]

ln[

2

22

+

ϕ

Quá trình catot : p/u khử

+

ϕ

v

Me n

+

ϕ

v

Me n

Me 0 41

+

ϕ

Thế phân hủy & Qúa thế

 yếu tố ảnh hưởng đến sự điện phân

đc

) ( )

Thế phân huỷ & Qúa thế

( )

Định luật Faraday

Lượng chất được tạo thành hay hoà tan ở điện cực tỷ lệ thuận với lượng điện đi qua dung dịch điện phân

Định luật Faraday

Để làm thoát ra một đương lượng gam của bất

kỳ chất nào cũng cần tiêu tốn một điện lượng

là 96.500 culong

A-Nguyên tử gam, g

n-Số “e” trao đổi trên điện cực

τ

nF

A kI

nF A

11.5.3.Điện phân muối nóng chảy

Dung dịch : muối nóng chảy

11.5.3.Điện phân muối nóng chảy

Dung dịch: muối nóng chảy

Ứng dụng

Pin

Ứng dụng

Điện phân

Ứng dụng

Mạ điện

Ứng dụng