Chương 6 điện hóa học SV

Cơ chế hoạt động của pinSự xuất hiện lớp điện tích kép trên bề mặt phân chia pha Hiệu điện thế của lớp điện tích kép → Thế điện cực E Thế điện cực phụ thuộc: • Bản chất kim loại làm điện

Chương 6 CÁC QUÁ TRÌNH ĐIỆN HÓA

Cu 2+ + 2e = Cu Zn – 2e = Zn 2+

Zn + Cu 2+ = Zn 2+ + Cu Qui ước: (–) Zn│ZnSO 4 ║CuSO 4 │Cu (+)1.1 Cấu tạo và hoạt động của pin Zn-Cu (pin Daniell-Jacobi)

1.2 Cơ chế hoạt động của pin

Sự xuất hiện lớp điện tích kép trên bề mặt phân chia pha

Kim loại + nước Û ion bị hydrat hóa + electron

(trong ddịch) (trên thanh kloại)

M + mH O Û M n+ mH O + ne

Ion bị hydrat hóa

1.2 Cơ chế hoạt động của pin

Sự xuất hiện lớp điện tích kép trên bề mặt phân chia pha

Hiệu điện thế của lớp điện tích kép → Thế điện cực (E)

Thế điện cực 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

Cu 2+ + 2e = Cu Zn – 2e = Zn 2+

Zn + Cu 2+ = Zn 2+ + Cu1.2 Cơ chế hoạt động của pin

1.3 Thế điện cực

Cấu tạo của điện cực hydro tiêu chuẩn: 2H o /H 0

2 =+

E

1.3 Thế điện cực

Þ Để xác định thế điện cực của một điện cực nào đó, ghép điện cực

đó với điện cực hydro tiêu chuẩn thành 1 pin

Đo sức điện động của pin → tính được thế của điện cực cần xác định

Þ Sức điện động của pin:

E = E + - E - > 0 E: Sức điện động của pin

E+: Thế điện cực của điện cực (+)

E-: Thế điện cực của điện cực (-)

o /Cu Cu

Cu 2+ =

E

Cu 2+ =

E

o /Me Me

0,059 n o

/Me Me /Me

2

H

2 o

/H 2H /H

] [H ln 2F

/H 2H /H

] [H lg 2

T ln F

RT ]

ln[Ag F

/Ag A

o /Ag A /Ag

2 2 /2Hg

Hg /2Hg

T ln 2F

RT ]

ln[Hg 2F

2 2

2 2

𝟎 + 𝟎, 𝟎𝟓𝟗

𝟐 𝒍𝒈

𝑻𝑯𝒈𝟐𝑪𝒍𝟐[𝑪𝒍 ' ] 𝟐

[Fe ln

F

RT

2

3 /Fe

Fe /Fe

++

+ +

oE

𝑬𝑭𝒆𝟑! /𝑭𝒆𝟐! = 𝑬𝑭𝒆𝟎 𝟑! /𝑭𝒆𝟐! + 𝟎, 𝟎𝟓𝟗𝒍𝒈[𝑭𝒆

𝟑- ] [𝑭𝒆 𝟐- ]

] ][H

[MnO ln

5F

RT

2

8 -

4 /Mn

MnO /Mn

++

+

oE E

1.5 Chiều và trạng thái CB của phản ứng oxi hóa khử

a Chiều của phản ứng oxi hóa khử:

E = E + - E

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

phụ thuộc: NĐ dạng oxi hóa

NĐ dạng khửmôi trường và nhiệt độ

® 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

1.5 Chiều và trạng thái CB của phản ứng oxi hóa khử

a Chiều của phản ứng oxi hóa khử:

- : thế khử chuẩn của các cặp oxh khử tham gia p/ứ

(p=1atm; [oxh] = [kh] = 1M)

® 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

1.5 Chiều và trạng thái CB của phản ứng oxi hóa khử

b Trạng thái CB của phản ứng oxi hóa khử:

o

e

K =

2.1 Hiện tượng điện phân

Xét hiện tượng khi nhúng hai điện cực graphit được nối với nguồn điện 1 chiều vào muối ăn nóng chảy

Catôt: Na + + e = Na

Anôt: 2Cl – – 2e = Cl2

® P/ứ tổng: 2NaCl = 2Na + Cl2

® 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 được gọi là sự điện phân

2 SỰ ĐIỆN PHÂN

2.3 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

+ Anion đơn giản (không chứa oxi): S2–, I–, Br–, Cl– …+ OH–

+ Anion chứa oxi: SO42–, NO3– … rất khó bị điện phân

2.3 Qui luật anôt và catôt khi điện phân dung dịch nước

b Thứ tự phóng điện của các cation trên catôt:

Cation nào thuộc cặp có điện thế càng cao càng dễ phóng điện

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

Mn+ + ne → MNếu điện phân dung dịch có các ion K+; Ca2+; Na+; Mg2+; Al3+ thì nước sẽ tham gia điện phân

2H2O + 2e → H2 + 2OH–

1 Điện phân dung dịch CuSO 4 :

Ø Quan sát hiện tượng xảy ra ở hai điện cực

2 Điện phân dung dịch Na 2 SO 4 :

(Metyldacam) (Phenolphtalein)

2.4 Thí nghiệm điện phân

Dung dịch KI

K + , H2O I - , H2O 2H2O + 2e = H2 + 2 OH -

2.4 Thí nghiệm điện phân

Viết các p/ứ điện cực và phương trình p/ứ khi pin làm việc.

Tính hằng số cân bằng của p/ứ xảy ra trong pin.

b) Sức điện động của pin và các phương trình p/ứ sẽ thay đổi thế nào khi thay đổi điện Zn bằng điện cực Pb có nồng độ [Pb 2+ ]=2M.

Tính nồng độ của Pb 2+ khi pin này ngừng hoạt động.

BÀI TẬP

BT 6.2. Cho một pin: Ag, AgBr/KBr 0,01M // Cu(NO3)2 0,1M/Cu

- Tính thế của các điện cực; xác định dấu của các điện cực

- Viết phương trình p/ứ xảy ra trong pin và tính hằng số cân bằng của p/ứ ở 25 o C

Biết: E o

Ag = + 0,8V; E o

Cu = + 0,34V

TAgBr = 5,3.10 -13

BT 6.3. Xét chiều p/ứ sau: 2Ag+ + 2Hg ⇌ Hg22+ + 2Ag

a) Khi [Ag+] = 10-4 M và [Hg22+] =10-1 Mb) Khi [Ag+] = 10-1 M và [Hg22+] = 10-4 MCho: 𝐸!"$ ! /!" = 0,80 V; 𝐸%"

""!/&%"

BÀI TẬP