Nội dung bài giảng Hóa 12NC - Bài 20 (GV soạn thêm phần làm việc với HS)

BÀI 20 : DÃY ĐIỆN HÓA CỦA KIM LOẠI.1 Mục đích yêu cầu : – Biết khái niệm cặp xi hóa − khử, pin điện hóa, sự di chuyển của các phân tử mang điện trong pin điện hóa.. − Biết dãy thế điện c

Trang 1

BÀI 20 : DÃY ĐIỆN HÓA CỦA KIM LOẠI.

1) Mục đích yêu cầu :

– Biết khái niệm cặp xi hóa − khử, pin điện hóa, sự di chuyển của các phân tử mang điện trong pin điện hóa

− Biết dãy thế điện cực chuẩn của kim loại, cách xác định thế điện cực chuẩn và những phản ứng hóa học xảy ra trên các điện cực của pin điện hóa

− Biết dự đoán chiều của phản ứng oxi hóa − khử trong pin điện hóa, tính suất điện động chuẩn của pin điện hóa

2) Trọng tâm :

– Dãy điện hóa của kim loại, thế điện cực chuẩn

3) Đồ dùng dạy học :

– HTTH, thí nghiệm pin điện hóa Zn − Cu …

4) Tiến trình :

Pin điện hóa Zn − Cu

I KHÁI NIỆM VỀ CẶP OXI HÓA − KHỬ CỦA KIM LOẠI:

Cation kim loại nhận e  nguyên tử kim loại

Kim loại nhường e  cation kim loại

TD: Fe2  2e   Fe

2

Cu 2e   Cu

Ag1e   Ag

dạng oxi hóaM   ne   dạng khửM

− Dạng oxi hóa và dạng khử của cùng một nguyên tố kim loại tạo nên cặp oxi hóa − khử Các cặp oxi hóa − khử trên được viết như sau:

Fe /Fe ; Cu / Cu ; Ag / Ag  

− Tổng quát : M / Mn 

II PIN ĐIỆN HÓA :

1 Khái niệm về pin điện hóa, suất điện động và thế điện cực :

 TN: Hai cốc thủy tinh (50ml dd CuSO4 1M, 50ml dd ZnSO4 1M) Nhúng lá Cu  dd CuSO4, lá Zn  dd ZnSO4 Nối 2 dd bằng ống hình chữ U dựng dd

NH4NO3 (hoặc KNO3)  cầu muối Đó là Pin điện hóa  có dòng điện đi từ lá Cu (+)  lá Zn (−).

 Sự xuất hiện dòng điện  sự chênh lệch điện thế giữa 2 điện cực  Thế điện cực.

− Hiệu điện thế lớn nhất giữa 2 điện cực (E )  là pin

1.10

Cầu muối Lá đồng

(Cu)

Lá kẽm

(Zn)

Dd kẽm sunfat

(Zn 2+ + SO42− )

Dd đồng (II) sunfat

(Cu 2+ + SO42− )

V

Trang 2

hiệu điện thế của điện cực dương (E )( )  với thế điện cực âm E( ) được gọi là suất điện động của

pin điện hóa (Epin E( )   E )( ) 

− Suất điện động của pin điện hóa  số dương, phụ thuộc bản chất của KL làm điện cực, C dd và to

− Suất điện động của pin điện hóa khi nồng độ ion kim loại đều bằng 1M (ở 25oC)  là Suất điện động chuẩn, ký hiệu: E opin

Tương tự: EopinE( )o  Eo( )

pin (Cu / Cu) (Zn / Zn)

 Suất điện động  đo bằng vôn kế có điện trở lớn.

TD: TN trên: (E ) 1,10Vpin 

2 Cơ chế phát sinh dòng điện trong pin điện hóa :

Ở lá Zn, xảy ra sự oxi hoá các nguyên tử Zn thành

Zn 2+

2

Lá Zn đóng vai trò cực âm Tại đây xảy ra sự khử các ion Cu 2+ trong dd  Cu.

2

 Trong cầu muối, các cation NH4 (hoặc K

) di chuyển sang dd CuSO4, các anion NO3 di chuyển sang dd ZnSO  cân bằng điện tích  dd 4

trung hòa điện

 Ở mạch ngoài, dòng e từ cực Zn  cực Cu (dòng

điện quy ước: từ cực Cu  cực Zn) Cực Zn (anot)

xảy ra sự oxi hóa Cực Cu (catot) xảy ra sự khử ion

2

Cu 

Trong pin điện hóa, anot là cực âm, catod là cực dương.

 Các phản ứng oxi hóa trên bề mặt các điện cực của pin điện hóa có thể viết tổng hợp theo phương trình rút gọn:

 Trong pin điện hóa Zn−Cu xảy ra phản ứng oxi hóa khử: Cu2+ (chất oxi hóa mạnh hơn) đã oxi hóa Zn (chất khử mạnh hơn) thành Zn2  (chất oxi hóa yếu hơn) và Cu (chất khử yếu hơn) và năng lượng hóa học của phản ứng oxi hóa khử đã chuyển hóa thành điện năng

III THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN CỦA KIM LOẠI :

Zn (aq) 

2e 

Zn

e 

I



2

Cu (aq) 

2e 

Cu

e 

I

H

2

:

2+

Kẽmbị oxi hóathành Zn

Sự mất electron xảy ratrênbề mặt lákẽm.

IonCu bị khử thànhCu

Sự nhậnelectron xảy ratrênbềmặt láđồng.

4

Zn  SO 

2

SO 

3

NO 

2

Zn 

4

NH 

4

NH 

3

NO 

Sự di chuyểncủacác ion

trong cầu muốikhi pinhoạt động.

Trang 3

1 Điện cực Hidro chuẩn :

 Cấu tạo điện cực chuẩn Hidro: Pt phủ muội Pt nhúng trong dd axit nồng độ H là 1M, hấp phụ khí hidro, áp suất 1atm Bề mặt điện cực hidro xảy

ra cân bằng oxi hóa − khử của cặp oxi hóa − khử

2

2H /H

điện cực của điện cực hidro chuẩn bằng 0,00V ở mọi nhiệt độ, tức là : Eo2H /H  2 0,00V

2 Thế điện cực chuẩn của kim loại :

− Điện cực KL mà nồng độ ion trong dd bằng 1M gọi là điện cực chuẩn.

− Thế điện cực chuẩn của KL cần đo được chấp nhận bằng suất điện động của pin tạo bởi điện cực hidro chuẩn và điện cực chuẩn của kim loại cần đo.

TD1: (SGK)  o 2

Zn / Zn

TN: Xác định thế điện cực chuẩn của cặp Zn 2+ /Zn.

Phản ứng xảy ra trên điện cực âm (catot):

2

Phản ứng trên điện cực dương (anot):

2

Phản ứng oxi hóa − khử xảy ra trong pin điện hóa:

2

TD2: (SGK)  EoAg / Ag  0,80V.

Tấm Pt

Dd axit

H2

0.76

Tấm platin Lá kẽm

(Zn)

H2 (1atm)

Dd axit 1M

V

Trang 4

TN: Xác định thế điện cực chuẩn của cặp Ag + /Ag.

Phản ứng xảy ra trên điện cực âm (catot):

2

Phản ứng trên điện cực dương (anot):

Phản ứng oxi hóa − khử xảy ra trong pin điện hóa:

2

IV DÃY THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN CỦA KIM LOẠI :

 Dãy thế điện cực chuẩn của KL là dãy sắp xếp

các KL theo thứ tự tăng dần thế điện cục chuẩn.

 Dãy thế điện cực chuẩn ỏ 25oC một số cặp

n

M / M (M: KL thông dụng) có trị số tính ra volt (V)

K /K : 2,93V

2

Mg / Mg : 2,37V

 ; Al / Al : 1,66V3

2

Zn / Zn : 0,76V

2

Ni /Ni : 0,26V

 ; Sn / Sn : 0,14V2

2

Pb / Pb : 0,13V

 ; 2H /H : 0,00V 2 ;

2

Cu / Cu : 0,34V

3

Au / Au : 1,50V

V Ý NGHĨA CỦA DÃY THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN CỦA KIM LOẠI :

1) So sánh tính oxi hóa − khử : Trong d/m nước:

 Thế điện cực chuẩn KL o n

M / M

E  càng lớn thì thì tính oxi hóa của cation Mn  càng mạnh và tính khử của

KL M càng yếu và ngược lại

0.80

Tấm platin Lá bạc

(Ag)

H2 (1atm)

Dd axit 1M

V

Trang 5

2) Xác định chiều của phản ứng oxi hóa khử :

a) Cation kim loại trong cặp oxi hóa − khử có thế điện cực chuẩn lớn hơn có thể oxi hóa được kim loại trong cặp có thế điện cực chuẩn nhỏ hơn) Ta quy tắc  (anpha).

2

b) KL trong cặp oxi hóa − khử có thế điện cực chuẩn âm khử được ion Hidro của dd axit (Cation H+

trong cặp 2H /H 2 có thể oxi hóa được KL trong cặp cặp oxi hóa − khử có thế điện cực chuẩn âm)

2 2

3) Xác định suất điện động chuẩn của pin điện hóa :

Suất điện động chuẩn của pin điện hóa (E ) = opin

Thế điện cực chuẩn cực dương − Thế điện cực chuẩn cực âm

Thí dụ:

Suất điện động pin điện hóa Zn − Cu:

pin Cu / Cu Zn / Zn

0,34V ( 0,76V) 1,10V    Suất điện động pin điện hóa Zn − Pb:

pin Pb /Pb Zn / Zn

0,13V ( 0,76V) 0,63V  

4) Xác định thế điện cực chuẩn của cặp oxi hóa khử::

Có thể xác định được thế điện cực chuẩn của cặp oxi hóa − khử khi biết suất điện động chuẩn của pin điện hóa (E ) và thế điện cực chuẩn của cặp pino

oxi hóa − khử còn lại

Thí dụ:

Ag 

Ag

2

Cu 

Cu

2H 2

H

2

Mg 

Mg

Trang 6

Xác định thế điện cực chuẩn của cặp oxi hóa − khử

2

Ni /Ni

2

o

Ni /Ni

(E  ) Biết : Eopin(Ni Cu) 0,60V và o 2

Cu / Cu

(+) là điện cực đồng

pin Cu / Cu Ni /Ni

Ni /Ni Cu / Cu

0,34V 0.60V 0,26V

 Củng cố : GVPV lại :

Dãy điện hóa và thế điện cực chuẩn

 Bài tập : 1 − 8 Trang 122− SGK12NC

Tiêu đề	Dãy điện hóa của kim loại
Chuyên ngành	Hóa học
Thể loại	Bài giảng

Định dạng
Số trang	6
Dung lượng	462 KB