CHƯƠNG 8 điện hóa học

nghiên cứu sự chuyển hóa giữa hóa năng và điện năng Pin điện hoá Điện phân Cơ sở của sự chuyển hóa: phản ứng oxi hóa - khử ĐIỆN HÓA HỌC... 8.1.Phản ứng oxi hóa - khử - Dòng điện 8.1.2.Cá

Trang 1

8.1 Phản ứng oxi hoá khử – Dòng điện

Trang 2

nghiên cứu sự chuyển hóa giữa

hóa năng và điện năng

Pin điện hoá

Điện phân

Cơ sở của sự chuyển hóa: phản ứng oxi hóa - khử

ĐIỆN HÓA HỌC

Trang 3

Chương 8: Điện hóa học

8.1.Phản ứng oxi hóa – khử - Dòng điện

3

Phản ứng oxi hóa - khử

8.1.1 Quá trình oxi hóa, quá trình khử - Cặp oxi hoá – khử

Quá trình oxi hóa

chứa chất oxi hóa (OxII)

và sản phẩm của nó (KhII): Cặp OxII/ KhII

Trang 4

8.1.Phản ứng oxi hóa - khử - Dòng điện

Trang 5

Quá trình khử

Quá trình oxi hoá

Cặp Zn2+/Zn Cặp Cu2+/Cu

Zn + CuSO4  ZnSO4 + Cu (Pt phân tử)

5

Trang 6

Các loại phản ứng oxi hoá - khử

Phản ứng giữa chất oxi hoá khác chất khử

Trang 7

Cân bằng phản ứng oxi hóa – khử

 Nguyên tắc chung:

Bảo toàn: điện tích, điện tử, nguyên tử

 Nếu dạng khử và dạng oxi hoá có số oxi khác nhau sẽ

có sự tham gia của môi trường

Môi trường axit : dư oxi + 2H+  thiếu oxi + H2O

Môi trường trung tính: dư oxi + H2O  thiếu oxi + 2OH thiếu oxi + H2O  dư oxi + 2H+Môi trường kiềm : dư oxi + H2O  thiếu oxi + 2OH-

-8.1.Phản ứng oxi hóa - khử - Dòng điện

7

Trang 8

8.1.2.Cách tiến hành phản ứng oxi hóa – khử phát sinh dòng điện

Trực tiếp

Gián tiếp

• Hóa năng -> nhiệt năng

• Hóa năng thành điện năng

• Vd: nhúng thanh Zn

vào dung dịch CuSO4,

sự trao đổi e trực tiếp

từ Zn sang Cu2+

• Chất OXH tiếp xúc trực tiếp với chất khử

• Chất OXH không tiếp xúc trực tiếp với chất khử

Trang 9

o Điện cực kim loại

o Điện cực oxi hóa – khử

o Điện cực kim loại phủ muối

Trang 10

8.2 Điện cực

8.2.2 Điện cực kim loại

• Gồm một thanh kim loại

nhúng vào dung dịch muối

 Các cation kim loại

chuyển vào dung dịch, để

lại các electron trên bề

mặt thanh kim loại:

 Các cation trong dung dịch chuyển động, va chạm

với bề mặt thanh kim loại, nhận electron và kết tủa trên thanh kim loại:

dc dc

n

M + + 

Trang 11

8.2 Điện cực

11

• Khi hệ đạt trạng thái cân bằng:

• Trong hệ đồng thời xảy ra hai quá trình :

n

M + + 

hút các ion trái dấu

bề mặt thanh kim loại có thể tích điện âm hoặc dương

giữa thanh kim loại

Trang 12

8.2 Điện cực

• Thế điện cực kim loại kí hiệu

• Thế điện cực tiêu chuẩn

nồng độ cation bằng 1M

• Thế điện cực không thể đo trực tiếp

 xác định độ chênh lệch của nó với một điện cực chuẩn

làm điện cực so sánh (thường lấy điện cực hidro tiêu chuẩn)

 càng dương  M n+ có tính oxi hoá

càng mạnh  M có tính khử càng yếu

 càng âm M  M n+ có tính oxi hoá

càng yếu  M có tính khử càng mạnh

Trang 13

8.3 Nguyên tố Ganvanic

13

8.3.1 Cấu tạo – Hoạt động

là một thiết bị biến hóa năng của phản ứng oxi hóa - khử thành điện năng

 gồm hai điện cực nối với nhau bởi một dây dẫn ->

chất oxi hóa và chất khử không tiếp xúc trực tiếp với nhau -> electron được chuyển từ chất khử đến chất oxi hóa thông qua dây dẫn

 Xét nguyên tố Ganvanic Cu – Zn:

Zn có thế âm hơn: đóng vai trò cực âm

Cu có thế dương hơn: đóng vai trò cực dương

Trang 15

15

8.3.1 Cấu tạo – Hoạt động

Xét nguyên tố Ganvanic Cu – Zn: Khi đóng mạch:

• e chuyển từ điện cực Zn sang điện cực Cu > phá vỡ

cân bằng của các lớp điện tích kép trên hai điện cực

• Để thiết lập lại cân bằng:

CỰC ÂM (ANOD): quá trình oxi hóa: Zn – 2e  Zn2+

-> Zn tan ra, để lại electron trên điện cực CỰC DƯƠNG (CATOD): QT khử: Cu2+ + 2e  Cu

->ion Cu2+ từ dung dịch đến điện cực nhận electron

• Cân bằng của lớp điện tích kép trên hai điện cực được

khôi phục và quá trình chuyển electron lại xảy ra

Hệ đã sinh ra một dòng điện nhờ phản ứng oxi hóa - khử xảy ra trên hai điện cực

Trang 16

8.3.2 Sức điện động của nguyên tố Ganvanic E

E là hiệu điện thế cực đại xuất hiện giữa hai điện cực khi nguyên tố Ganvanic hoạt động thuận nghịch  phản ứng oxi hóa - khử diễn ra thuận nghịch (nhiệt động)

Trang 17

Xét nguyên tố Ganvanic hoạt động thuận nghịch dựa trên phản ứng oxi hóa - khử tổng quát:

aKh1 + bOx2 ⇄ cOx1 + dKh2

Trang 18

Xét nguyên tố Ganvanic hoạt động thuận nghịch dựa trên phản ứng oxi hóa - khử tổng quát:

aKh1 + bOx2 ⇄ cOx1 + dKh2

Ở điều kiện tiêu chuẩn, nồng độ tất cả các chất bằng 1M

Trang 19

Epin = + -  - = Cu - Zn

Trang 20

Điện cực Hidro tiêu chuẩn

Pt | H2 | H+(dd)

[H+] =1mol/l

PH2 =1atm

Trang 22

 0 ( Zn 2+ /Zn) = - 0,76V

EOS

8.4 Thế điện cực

Cách tính thế điện cực

Trang 23

Thế điện cực tiêu chuẩn ở 250C

23

Trang 24

Phân loại các chất oxi hoá khử

Trang 25

Trang 26

Quy ước về dấu của thế điện cực :

Theo tiêu chuẩn châu Âu

 của mọi điện cực ở điều kiện nhất định có dấu xác

định

 phụ thuộc vào bản chất điện cực

 không phụ thuộc vào chiều viết quá trình điện cực

Zn – 2e  Zn2+

Zn2+ + 2e  Zn

Trang 27

Quy ước về dấu của thế điện cực :

Theo tiêu chuẩn châu Mỹ

Dấu của  phải có ý nghĩa nhiệt động, nói lên khả năng

xảy ra của quá trình điện cực

→ dấu của  phụ thuộc vào chiều viết quá trình điện

Trang 28

8.5 Chiều của phản ứng oxi hoá – khử

Xét các cặp oxi hóa - khử với thế điện cực tương ứng:

Ox1 + ne  Kh1 1

Ox2 + ne  Kh2 2Phản ứng xảy ra (nếu có): Kh1 + Ox2 ⇄ Ox1 + Kh2

Phản ứng sẽ xảy ra theo chiều thuận khi DG < 0

DG = -nFE = -nF(2 - 1) < 0

 E = 2 - 1 > 0  2 > 1

*Quy tắc nhận biết chiều của các PƯ oxy hóa - khử:

xảy ra theo chiều dạng oxi hóa của cặp có thế điện cực lớn hơn sẽ oxi hóa dạng khử của cặp oxi hóa - khử có thế điện cực nhỏ hơn

Ox > + Kh <  Kh > + Ox <

Trang 29

29

BÀI TẬP Cho nguyên tố Ganvanic tạo bởi điện cực (1) (gồm một thanh Cu nhúng trong dung dịch CuSO4 0,1M) và điện cực (2) (gồm thanh Cu nhúng trong dung dịch CuSO4 1M)

Hãy xác định catod, anod

Trang 30

(-)Cu| Cu 2+ ; 0,1M || 1,0M ; Cu 2+ |Cu (+)

Trang 31

31

PIN NỒNG ĐỘ

Định dạng
Số trang	31
Dung lượng	2,24 MB