108 CHƢƠNG 6 ĐIỆN HÓA HỌC 6 1 Các phản ứng oxi hóa khử 6 1 1 Phản ứng oxi hóa khử Phản ứng oxi hóa khử là phản ứng trong đó có sự thay đổi số oxy hóa của một hoặc vài nguyên tố Trong đó nguyên nhân là[.]
CHƢƠNG ĐIỆN HÓA HỌC 6.1 Các phản ứng oxi hóa khử 6.1.1 Phản ứng oxi hóa khử - Phản ứng oxi hóa khử phản ứng có thay đổi số oxy hóa vài nguyên tố Trong nguyên nhân có chuyển dời hoàn toàn (hoặc phần) electrron từ nguyên tử nguyên tố sang nguyên tử nguyên tố 2.1e + 2Na + Cl2 = 2Na Cl 2Na - 2e- = Na+ oxi hóa Cl2 + 2e- = Cl- khử - Quá trình cho electron gọi oxy hóa - Q trình nhận electron gọi khử - Chất oxy hóa chất chứa nguyên tố nhận electron - Chất khử chất chứa nguyên tố cho electron 6.1.2 Thiết lập phƣơng trình phản ứng oxi hóa khử a/ Phương pháp cân electron Phương pháp dựa vào bảo toàn electron nghĩa tổng số electron chất khử cho phải tổng số electron chất oxi hóa nhận Cân theo bước: Các bước Cách tiến hành Viết sơ đồ phản ứng với chất tham gia Xác định nguyên tố có số oxi hóa thay đổi Viết phương trình: * Khử (Cho electron) * Oxi hóa ( Nhận electron) Cân electron: Nhân hệ số để: Tổng số electron cho = Tổng số electron nhận (hay soh tăng = 108 soh giảm) (soh: số oxi hóa) Cân nguyên tố: nói chung theo thứ tự: Kim loại (ion dương) Gốc axit (ion âm) Môi trường (Axit, bazơ) Nước (Cân H2O để cân hiđro) Kiểm soát số nguyên tử oxi hai vế (phải nhau) Ví dụ: 5 Cu + H N O loãng → Cu ( NO ) + Cu 2 N + H2O 2 3 2 N O - 2e = Cu + 3e = N 5 2 3Cu + 2HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + H2O Sau thêm gốc NO3- (trong N khơng thay đổi số oxi hóa) nghĩa tất có HNO3 Cuối ta có: 3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O b/ Phương pháp cân ion – electron - Phương pháp khơng địi hỏi phải biết xác số oxi hóa nguyên tố, áp dụng cho trường hợp phản ứng oxi hóa- khử xảy dung dịch, phần lớn chất oxi hóa chất khử tồn dạng ion: - Cân theo bước: Các bước Cách tiến hành Tách ion, xác định nguyên tố có số oxi hóa thay đổi viết nửa phản ứng oxi hóa khử Cân phương trình nửa phản ứng: + Cân số nguyên tử nguyên tố hai vế nửa phản ứng: - Thêm H+ hay OH- - Thêm H2O để cân số nguyên tử hiđro 109 Kiểm soát số nguyên tử oxi hai vế (phải nhau) - + Cân điện tích: thêm electron vào nửa phản ứng để cân điện tích Cân electron: Nhân hệ số để: electron cho = electron nhận (hay soh tăng = soh giảm Cộng nửa phản ứng, ta có phương trình ion thu gọn Để chuyển phương trình dạng ion thu gọn thành phương trình ion đầy đủ phương trình phân tử cần cộng vào hai vế lượng cation anion để bù trừ điện tích Ví dụ: Cân phương trình phản ứng: Al + HNO3 → Al(NO3)3 + N2O + H2O Bước 1: Tách ion, xác định nguyên tố có số oxihóa thay đổi viết nửa phản ứng oxihóa khử: Al + H+ + NO3- → Al3+ + 3NO3- + N2O + H2O Al 3 → Al 5 1 → N2O N O3 Bước 2: - Cân số nguyên tử nguyên tố hai vế nửa phản ứng: 3 Al → Al NO + 10H+ → N2O + 5H2O - Cân điện tích Al - 3e = Al3+ NO + 10H+ + 8e = N2O + 5H2O Bước 3: Cân electron Al - 3e = Al3+ 110 NO + 10H+ + 8e = N2O + 5H2O 8Al - 24e = 8Al3+ Ta có : NO + 30H+ + 24e = 3N2O + 15H2O Bước : Cộng nửa phản ứng, ta có phương trình ion thu gọn : 8Al - 24e = 8Al3+ NO + 30H+ + 24e = 3N2O + 15H2O 8Al + NO + 30H+ = 8Al3+ + 3N2O + 15H2O Bước 5: Để chuyển phương trình dạng ion thu gọn thành phương trình ion đầy đủ phương trình phân tử cần cộng vào hai vế lượng cation anion để bù trừ điện tích Phương trình ta phải cộng hai vế với 24 NO Ta có: 8Al + NO + 30H+ + 24 NO = 8Al3+ + 3N2O + 15H2O + 24 NO Al + 30HNO3 = 8Al(NO3) + 3N2O + 15H2O Trong phản ứng oxihóa – khử, thường có tham gia môi trường, tùy thuộc vào môi trường, khả phản ứng chất thay đổi a/ Phản ứng có axit tham gia Vế thừa oxi thêm H+ tạo H2O hay vế thiếu oxi thêm H2O tạo H+ Ví dụ: KMnO4 + KNO2 + H2SO4 → MnSO4 + KNO3 + K2SO4 + H2O Phản ứng oxi hóa: NO Phản ứng khử: MnO → NO MnO NO MnO + NO → Mn2+ + 5e + 8H+ = Mn2+ + 4H2O - 2e + H2O = NO + 2H+ + 16H+ + 5H2O = 2Mn2+ + 8H2O + NO 111 + 10H+ Giản ước H+ H2O hai vế, ta có: MnO + 16H+ NO = 2Mn2+ + 8H2O + NO 2KMnO4 + 5KNO2 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + 5KNO3 + K2SO4 + 3H2O b/ Phản ứng có kiềm tham gia Vế thừa oxi thêm H2O tạo OH- hay thiếu oxi thêm OH- tạo H2O Ví dụ: NaCrO2 + Br2 + NaOH → Na2CrO4 + NaBr + H2O Phản ứng khử: 2Br + 2e → 2BrPhản ứng oxihóa: CrO - 3e → CrO 2 CrO 3 CrO 2 2 - 3e + 4OH- = CrO 2Br + 2e + 2H2O = 2Br- + 8OH- + 3Br2 = CrO 2 + 6Br- + 4H2O 2NaCrO2 + 8NaOH + 3Br2 = 2Na2CrO4 + 6NaBr + 4H2O c/ Phản ứng có nước tham gia Nếu sản phẩm sau phản ứng có axit tạo thành, ta cân theo phản ứng có axit tham gia, sản phẩm sau phản ứng có kiềm tạo thành ta cân theo phản ứng có kiềm tham gia Ví dụ: KMnO4 + K2SO3 + H2O → MnO2 + K2SO4 + KOH Phản ứng khử: MnO Phản ứng oxihóa: SO 2 MnO 3 MnO SO 2 + 3e → MnO2 - 2e → SO 2 + 3e + 2H2O = MnO2 + 4OH- 2e + 2OH- = SO + 4H2O + SO 2 2 + H2 O + 6OH- = 2MnO2 + 8OH- + SO Giản ước: H2O OH- ta có: 2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O = 2MnO2 + 3K2SO4 + 2KOH 6.2 Điện cực 112 2 + 3H2O 6.2.1 Lớp điện tích kép * Nhúng kim loại (ví dụ: Zn) vào nước cân động thiết lập nhanh chóng: M + mH2O - ne- ⇌ Mn+.mH2O (trong dung dịch) * Kết quả: bề mặt kim loại dung dịch xuất lớp điện tích kép sinh hiệu cân * Khả chuyển ion từ kim loại vào nước phụ thuộc vào lượng mạng lưới tinh thể kim loại lượng hiđrat hóa ion kim loại Khả kim loại khác nên kim loại có riêng Ví dụ: Thế kẽm giá trị lớn đồng * Nếu nhúng kim loại vào dung dịch muối kim loại đó, cân tương tự tồn 6.2.2 Điện cực - Hệ gồm kim loại nhúng dung dịch muối kim loại gọi điện cực - Hiệu cân sinh mặt kim loại lớp dung dịch bao quanh kim loại gọi điện cực Ví dụ: Thanh kẽm tiếp xúc dung dịch ZnSO4 - Sơ đồ điện cực: M n M - Phản ứng điện cực: Mn+ + ne- = M Ví dụ: Zn2+ + 2e- = Zn 6.3 Nguyên tố điện hóa (Nguyên tố Ganvani) a/ Khái niệm Nguyên tố điện hóa hay nguyên tố Ganvani cịn gọi nguồn điện hóa học hệ điện hóa cho phép biến đổi lượng phản ứng hóa học điện cực thành điện b/ Cấu tạo Nguyên tố điện hóa gồm hai điện cực kim loại 113 nhúng vào dung dịch điện phân Ví dụ : Điển hình cho ngun tố điện hóa nguyên tố Đanien-Jacobi hay Pin Daniell gồm : Bản đồng kẽm dùng làm điện cực nhúng vào dung dịch đồng sunfat kẽm sunfat tương ứng có nồng độ xác định Hai dung dịch ngăn cách vách ngăn xốp để tránh pha trộn chúng c/ Hoạt động - Nếu hai điện cực nối dây dẫn mạch ngồi - Khi hiệu đo E gọi suất điện động (viết tắt sđđ) nguyên tố ganvani Điện cực Zn gọi anod, xảy trình : Cực âm : xảy trình khử Điện cực Cu catot, xảy trình : Cực dương : xảy trình oxi hóa Đối vơi tồn ngun tố, q trình oxi hóa khử tổng q trình xảy điện cực (bán nguyên tố) d/ Sơ đồ pin Sơ đồ nguyên tố điện hóa Đanien-Jacobi viết cách ngắn gon sau : ( ) Zn ZnSO CuSO Cu ( ) Ranh giới phân chia điện cực dung dịch ghi vạch dọc, ranh giới hai dung dịch ghi hai vạch Anot viết bên trái, catot bên phải Electron (tích điện âm) dời cực Zn (cực âm) tới cực Cu (cực dương) 6.4 Thế điện cực tiêu chuẩn a/ Định nghĩa - Điện cực chuẩn so sánh quốc tế chấp nhận điện cực hiđro tiêu chuẩn (áp suất khí H2 1atm nồng độ C mol / l H ) không ( E 0H = 0) - Muốn xác định tương đối điện cực đó, người ta ghép điện cực với điện cực hiđro chuẩn thành pin điện 114 ⇒ Thế điện cực tiêu chuẩn cặp oxi hóa – khử liên hợp suất điện động pin ráp điện cực chuẩn cặp oxi hóa – khử liên hợp với điện cực hidro tiêu chuẩn Ví dụ1 : Cần xác định điện cực tiêu chuẩn điện cực đồng Ta ráp hai điện cực đồng tiêu chuẩn sau thành pin, sức điện động đo pin 0,34V 250C Ví dụ 2: Cần xác định điện cực tiêu chuẩn điện cực kẽm Ta ráp điện cực kẽm tiêu chuẩn với điện cực hidro tiêu chuẩn thành pin có sức điện động đo 0,76V 250C b/ Quy ƣớc Người ta lấy quy ước Điện cực âm : xảy trình khử Điện cực dương : xảy q trình oxi hóa Ví dụ : Trong pin kẽm – hiđro, điện cực Zn điện cực âm điện cực âm cịn pin đồng – hiđro, điện cực Cu điện cực dương điện cực dương Chú ý : Thế điện cực chuẩn (nồng độ = 1M) gọi oxihóa – khử chuẩn Phản ứng anot phản ứng oxihóa, điện điện cực anot gọi oxihóa Điện sản điện cực catot gọi khử Có thể lập bảng bao gồm khử oxy hóa, song theo quy ước quốc tế người ta lập bảng với điện cực khử tiêu chuẩn VD : Li+ + e- = Li E0(volt) = -3,045 K+ + e - = K E0(volt) = -2,925 c/ Ý nghĩa điện cực chuẩn - Thế điện cực chuẩn âm, dạng khử chất khử mạnh dạng oxi hóa yếu - Thế điện cực chuẩn dương, dạng oxi hóa chất oxi hóa mạnh dạng khử chất khử yếu Trong dãy điện hóa, người ta xếp điện cực theo chiều tăng dần khả oxi hóa của dạng oxi hóa chiều giảm dần khả khử dạng khử Những nguyên tố điện cực chuẩn bé có tính khử mạnh ngun tố điện cực chuẩn lớn có tính oxi hóa mạnh 115 - Dựa vào điện cực chuẩn, xác định dễ dàng sức điện động chuẩn pin tạo nên hai điện cực bất kỳ: Sức điện động pin = điện cực dương – điện cực âm Ví dụ 1: Sức điện động chuẩn pin kẽm – hiđro: E0 = E 0H E 0Zn , 00 ( , 76 ) , 76 V Ví dụ 2: Sức điện động chuẩn pin đồng – hiđro: E0 = E 0Cu E 0H , 34 , 00 , 34 V Ví dụ 3: Sức điện động chuẩn pin kẽm – đồng: E0 = E 0Cu E 0Zn , 34 ( , 76 ) 1,1 V Ví dụ 4: Sức điện động chuẩn pin magie – kẽm là: E0 = E 0Zn E 0Mg , 76 ( , 36 ) 1, V - Dựa vào suất điện động pin người ta xác định trực tiếp biến thiên lượng Gibbs phản ứng oxy hóa – khử Đây phương pháp nhạy bén để xác định lượng Gibbs phản ứng sức điện động pin điện đo với độ xác cao Thật sức điện động pin điện liên quan tới lượng Gibbs phản ứng hệ thức : G = -nFE Và điều kiện chuẩn: G = -nFE0 E0 E sức điện động ( V) pin điều kiện chuẩn điều kiện khác với điều kiện chuẩn F số Farađay 96500 culông/ đương lượng gam G biến thiên lượng Gibbs (tính J) điều kiện chuẩn điều kiện G n số electron tối thiểu trao chuyển phản ứng oxihóa – khử Như vậy, phản ứng pin tự phát xảy G < 0, nghĩa E > phản ứng xảy theo chiều thuận Cịn ngược lại E < phản ứng xảy theo 116 chiều nghịch Như dựa vào điện cực chuẩn người ta dự đoán chiều phản ứng oxihóa – khử xảy dung dịch nước Ví dụ: Phản ứng có tự diễn biến hay không? (Tất chất trạng thái chuẩn) Sn2+ + 2I- → Sn + I2 Giải: Sự oxy hóa: 2I- - 2e- → I2 E0 = -0,54V Sự khử: Sn2+ + 2e- → Sn E0 = -014V Phản ứng: Sn2+ + 2I- → Sn + I2 E0 = -0,68V Vì sức điện động âm, phản ứng không xảy ra, phản ứng ngược lại tự diễn biến: Sn + I2 → Sn2+ + 2I6.5 Phƣơng trình NERNST Sự phụ thuộc điện cực sức điện động pin theo nồng độ mô tả định lượng phương trình Nernst: E = E0 - , 0592 lg Q (ở 250C) n Trong đó: E0: Thế điện cực tiêu chuẩn điện cực sức điện động (đkc) pin n: Số electron tham gia Q: Biểu thức định luật tác dụng khối lượng 6.6 Hằng số cân Khi hệ phản ứng oxi hóa – khử trạng thái cân bằng, E hệ không Như ta có: , 0592 = E0 - lg K 250K n Vậy: E0 = , 0592 lg K n 117 nE K 10 0 , 0592 Biểu thức cho phép ta xác định số cân phản ứng oxy – hóa khử K từ giá trị E0 ngược lại Ví dụ: Tính số cân K phản ứng: Sn + 2Ag = Sn2+ + 2Ag E0 = +0,936V Giải: lgK = nE , 936 , 0592 31 , 621 , 0592 ⇒ K = 4,18 1031 6.7 Sự điện phân 6.7.1 Định nghĩa * Điện phân q trình oxy hóa – khử xảy bề mặt điện cực cho dòng điện chiều qua chất điện ly trạng thái nóng chảy dung dịch Ví dụ: Viết trình điện cực xảy cho dịng điên chiều qua muối ăn nóng chảy nhiệt độ 8500C với hai điện cực graphit Nêu phản ứng tổng quát: Giải: Trước cho dòng điện chiều qua, muối ăn nóng chảy điện ly thành ion chuyển động hỗn loạn: NaCl → Na+ + ClKhi có dịng điện chiều qua, cation Na+ dời cực âm, xảy trình khử (Catot), anion Cl- dời cực dương, xảy q trình oxy hóa (Anot): Na+ + 1e → Na Cl- 1e → 1/2Cl2↑ đp Phản ứng tổng quát: NaCl Na + 1/2Cl2↑ (Người ta thường điện phân nóng chảy halogenua kim loại hyđroxyt kim loại kiềm.) Catot 118 Các cation catot nhận electron theo thứ tự nói chung từ sau trước dãy điện hóa a/ Thứ tự nhận electron Cation catot, nhận electron theo thứ tự từ sau trước Al Ion kim loại mạnh Fe H+ Ion kim loại H+ nước trung bình axit Ion kim loại yếu b/ Sản phẩm tạo thành - Nói chung : Mn+ + ne = M (đơn chất) - Riêng với ion H+ : + Của axit : 2H+ + 2e = H2↑ + Của nước: 2H2O ⇌ 2H+ + 2OH2H+ + 2e = H2↑ 2H2O + 2e = H2↑ + 2OH- Anot Anion anot, nhường electron theo thứ tự từ sau trước Anion có oxi F- OH- nước Anion khơng có oxi RCOO- OH- bazơ a/ Thứ tự nhường electron - Anion khơng có oxi (Cl-, Br-, S2-…) gốc axit hữu (RCOO-) - Anion OH- (OH- bazơ ưu tiên nước) 119 - Anion có oxi (O2-, SO42-,…) Fb/ Sản phẩm tạo thành - Anion đơn nguyên tố: nhường electron tạo đơn chất tương ứng: S2- - 2e = S 2Cl- - 2e = Cl2↑ 2O2- - 4e = O2↑ - Anion đa nguyên tố: nhường electron thường tạo gốc tự do, gốc tự không bền biến đổi cách phân tích, cặp đơi để tạo thành sản phẩm bền hơn: 2OH- - 2e = 1/2O2 + H2O 2SO42- - 2e = S2O82- (ion pesunfat) - Riêng với OH-: + Của bazơ: 2OH- - 2e = 1/2O2 + H2O + Của nước: 2H2O ⇌ 2H+ + 2OH2OH- - 2e = 1/2O2↑ + H2O H2O - 2e = 1/2O2↑ + 2H+ Tóm lại: Cách viết phản ứng điện phân dung dịch bất kỳ: - Viết phương trình điện li - Viết phương trình cho – nhận electron điện cực - Phương trình điện phân: cộng hai trình nhận electron catot nhường electron anot 6.7.2 Định luật Faraday a/ Định luật 1: “Khối lượng chất thoát tỉ lệ thuận với điện lượng qua bình điện phân” m = kQ Hằng số tỉ lệ k gọi đương lượng điện hóa, giá trị khối lượng chất điện cực có đơn vị điện lượng qua bình điện phân 120 Điện lượng Q tính theo đơn vị Faraday điện lượng (F), ampe (Ah) hay coulomb (C) với: 1F = 26,8Ah = 96500C b/ Định luật 2:“Những điện lượng làm thoát đương lượng gam chất” Q1 = Q2 ⇒ n1’= n2’ Cứ Faraday điện lượng (hoặc 26,8Ah 965020C) qua bình điện phân làm thoát đương lượng gam chất Cơng thức Faraday: m= AIt nF Trong đó: m: lượng đơn chất thu điện cực (gam) A: Khối lượng mol nguyên tử nguyên tố tạo nên đơn chất (gam/mol) n: Số electron trao đổi phản ứng điện cực I: Cường độ dòng điện (Ampe) t: Thời gian điện phân (giây) F: Hằng số Faraday = 96500 (với I tính theo Ampe t tính theo giây) I.t = q: điện lượng (coulomb) A : Đương lượng gam chất giải phóng điện cực n 121 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƢƠNG Phản ứng oxi hóa - khử thơng thường phản ứng oxi hoá - khử xảy pin bình điện phân có giống khác nhau? Cho ví dụ Trình bày ngun tắc biến hố thành điện Pin gì? Viết ký hiệu pin, phản ứng xảy điện cực pin pin hoạt động, xác định chiều chuyển động dòng electron, dòng điện, ion Cách tính sức điện động pin Thế điện cực, điện cực tiêu chuẩn? Dùng bảng điện cực tiêu chuẩn để xét chiều phản ứng oxi hố- khử nào? Cho ví dụ Thế sức điện động chuẩn pin? Thế điện cực sức điện động pin phụ thuộc vào yếu tố nào? Hãy thiết lập cơng thức tính số cân phản ứng oxi hoá- khử Hãy nhận định chiều mức độ diễn biến phản ứng dựa vào số cân Phát biểu định luật Farađây cho điện phân Cân phản ứng sau phương pháp electron ion- electron Xác định chất oxi hoá, chất khử? Sự oxi hoá, khử? Ghi rõ cặp oxi hoákhử phản ứng: a/ HI + H2SO4 -> I2 + H2S + H2O b/ NaNO2 + KMnO4 + H2SO4 -> NaNO3 + K2 SO4 + MnSO4 + H2O c/ H2S + HNO3 -> S + NO2 + H2O d/ Cl2 + KOH -> KCl + KClO3 + H2O e/ Cl2 + Ca(OH)2 -> CaCl2 + Ca(ClO)2 + H2O f/ K2Cr2O7 + FeSO4 + H2SO4 -> K2SO4 + Cr2(SO4)3 + Fe2(SO4)3 + H2O Phản ứng sau tự xảy Các chất trạng thái chuẩn (sử dụng bảng điện cực tiêu chuẩn): a/ Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 b/ Cu + 2H+ c/ I2 + 2Fe2+ = 2I- d/ Fe + 2Fe3+ = Fe2+ e/ Sn4+ + 2Fe2+ = = Cu + H2 + 2Fe3+ Sn2+ + 2Fe3+ Có pin tạo nên từ kẽm nhúng vào dung dịch Zn(NO3)2 0,1 M chì nhúng vào Pb(NO3)2 0,02 M Tính sức điện động pin, viết phản ứng xảy 122 điện cực, pin, viết ký hiệu pin, chiều chuyển động electron ion 0(Zn2+/Zn) = -0,76 V, 0(Pb2+/Pb) = -0,126V 10 Xét phản ứng: Sn + Pb2+ = Sn2+ +Pb Biết: (Sn2+/Sn) = -0,136 V, (Pb2+/Pb) = -0,126 V a/ Phản ứng xảy theo chiều trạng thái chuẩn? Tính số cân xét mức độ diễn biến b/ Giảm nồng độ Pb2+ 0,1 M, phản ứng xảy theo chiều nào? Vì sao? 11 Pin (-) Sn/Sn2+ // Ag+0,5 M/ Ag (+) có sức điện động 1,09 V Tính nồng độ Sn2+ pin 12 Biết (Co2+/Co) = -0,277 V, (Ni2+/Ni) = -0,25 V Xét chiều phản ứng hai cặp: Co2+/Co Ni2+/Ni a/ Khi nồng độ chất M b/ Khi C c/ Khi C Co Co 2 = M C 2 = 0,01 M C Ni 2 Ni = 0,01M 2 = 1M Cho ý kiến nhận xét chiều phản ứng giảm nồng độ Co2+ Ni2+ 13 Biết: (Cr2O72-/Cr3+) = 1,33 V, (Cl2/2Cl-) = 1,36 V a/ Viết phản ứng xảy chất hai cặp oxi hoá – khử điều kiện chuẩn b/ Tính số cân phản ứng nhận xét mức độ phản ứng c/ Khi tăng nồng độ H+ lên lần (nồng độ chất khác không đổi) phản ứng xảy theo chiều nào? 14 Biết sức điện động hai pin sau : (-) Zn / Zn2+// Pb2+ / Pb (+) có E0 = 0,637 V (-) Pb / Pb2+// Cu2+ / Cu (+) có E0 = 0,463 V Tìm sức điện động pin: (-) Zn / Zn2+ // Cu2+ / Cu (+) điều kiện chuẩn 15 Viết phản ứng điện điện cực phản ứng tổng quát điện phân: a/ Dung dịch CuBr2 (hai cực than chì) b/ Dung dịch H2SO4, NaOH, KNO3 (hai cực Pt) c/ Dung dịch NiSO4 (hai cực Ni) 16 Cho dịng điện 3,7 A qua bình điện phân dung dịch NiSO4 (điện cực Ni) Hỏi: 123 a/ Khối lượng anốt biến đổi nào? b/ Nồng độ NiSO4 sau điện phân? 17 Chọn phát biểu sai: a/ Phản ứng oxi hoá – khử phản ứng có thay đổi số oxi hoá hay vài nguyên tố b/ Quá trình cho electron gọi oxi hố Q trình nhận electron gọi khử c/ Chất oxi hoá chất chứa nguyên tố cho electron Chất khử chất chứa nguyên tố nhận electron d/ Trong phản ứng trao đổi khơng có cho hay nhận electron 18 Cho phản ứng: Cu + 2Fe3+ -> Cu2+ + 2Fe2+ Chọn phát biểu đúng: a/ Ion Fe3+ chất khử b/ Cu2+ có tính oxi hố yếu Fe3+ c/ Cu2+/ Cu Fe2+ / Fe3+ hai cặp oxi hoá – khử phản ứng d/ Fe2+ có tính khử mạnh Cu2+ 19 Chọn phát biểu đúng: a/ Điện cực hệ gồm dẫn điện tiếp xúc với dung dịch điện li b/ Trong pin anốt (cực âm) điện cực xảy q trình oxi hố, cịn catốt (cực dương) điện cực xảy q trình khử c/ Electron từ cực dương theo dây dẫn mạch ngồi di chuyển đếùn điện cực âm d/ Q trình oxi hoá – khử pin đồng – kẽm xảy hoàn toàn giống nhúng kẽm vào dung dịch CuSO4 20 Cho sơ đồ nguyên tố Ganvani: (-) Zn(r) / Zn2+ (dd) // Ag+ (dd) / Ag (r) (+) Phát biểu sai: a/ Kim loại kẽm ta dần pin làm việc b/ Dòng electron từ điện cực kẽm theo dây dẫn di dhuyển tới điện cực bạc c/ Chiều dòng điện theo qui ước tính từ cực kẽm tới cực bạc d/ Các trình điện cực phản ứng tổng quát xảy pin là: 124 Anot : Zn Catot : Zn2+ - 2e -> 2Ag+ + 2e -> 2Ag Phản ứng pin : Zn 2Ag+ ->Zn2+ + 2Ag + 21 Biết khử tiêu chuẩn hai cặp oxi hoá -khử liên hợp: Fe3+ + e -> Fe2+ Cu2+ + 2e -> = +0.77 V Cu = +0.34 V Phản ứng sau diễn tự phát: a/ 2Fe2+ + Cu b/ 2Fe3+ + Cu2+ -> c/ 2Fe2+ + Cu2+ -> 2Fe3+ + Cu d/ 2Fe3+ + Cu -> 2Fe3+ + Cu2+ Fe2+ + Cu -> 2Fe2+ +Cu2+ Biết khử tiêu chuẩn cặp sau: 22 Ag+ + e -> Ag = +0.799 V Zn2+ + 2e -> Zn = -0,763 V Cách tính sức điện động sau phù hợp với pin: (-) Zn (r) / Zn2+1 M// Ag+1 M / Ag (+) a/ (+0,799) + (-0,763) = +0,036 V b/ (+0,799) - (-0,763) = +1,562 V c/ (-0,763) - (+0,799) = -1,562 V d/ Chưa đủ điều kiện để tính 23 Biết 0(Cu2+/Cu) = 0,337 V Thế điện cực khử điện cực đồng đồng nhúng vào dung dịch CuSO4 0,01 M 250C là: a/ +0,278 V c/ –0,278 V b/ +0,396 V d/ –0,396 V 24 Khi điện phân dung dịch muối, giá trị pH khu vực gần điện cực tăng lên Ta điện phân dung dịch muối: a/ CuSO4 b/ AgNO3 c/ KCl 125 d/ ZnBr2 CHƢƠNG ĐẠI CƢƠNG VỀ HÓA HỌC HỮU CƠ 7.1 Định nghĩa đối tƣợng nghiên cứu hóa học hữu Trong số ngun tố hóa học bảng tuần hồn, cacbon nguyên tố đặc biệt chỗ: nguyên tử cacbon kết hợp với với nguyên tử nguyên tố khác tạo nên khoảng hai mươi triệu hợp chất khác nhau, hợp chất cacbon Trong đó, tất ngun tố cịn lại tạo nên triệu hợp chất không chứa cacbon Các hợp chất cacbon gọi hợp chất hữu cơ, trừ số hợp chất đơn giản oxit cacbon, muối cacbonat cacbua kim loại Ngành hóa học chuyên nghiên cứu hợp chất hữu cơ, tức hợp chất cacbon, gọi Hóa học hữu Vì hợp chất hữu gồm hai loại hiđrocacbon dẫn xuất chúng, nên coi Hóa học hữu ngành hóa học chuyên nghiên cứu hiđrocacbon dẫn xuất hiđrocacbon Vậy đối tượng nghiên cứu Hóa học hữu hợp chất cacbon, bao gồm hiđrocacbon dẫn xuất chúng 7.2 Đặc điểm chung hợp chất hữu 7.2.1 Cấu tạo - Chứa C, ngồi cịn H, O, N, halogen, S, P nguyên tố khác - Liên kết: thường liên kết cộng hóa trị, có liên kết ion - Nguyên tử C liên kết với liên kết với nguyên tố khác nên tạo thành mạch hở mạch vòng 7.2.2 Tính chất vật lý - Kém bền nhiệt nên dễ bị phân hủy nhiệt, đa số cháy bị đốt - Phản ứng: thường diễn chậm, khơng hồn tồn, khơng theo hướng định tạo nhiều sản phẩm phụ 7.2.3 Phân loại hợp chất hữu 7.2.3.1 Phân loại theo nhóm chức Các hợp chất hữu phân chia thành hai loại hiđrocacbon (phân tử cấu thành hai nguyên tố C H) dẫn xuất hiđrocacbon (một hay nhiều nguyên tử H phân tử hiđrocacbon thay hay nhiều nguyên tử khác) 126 Các dẫn xuất hiđrocacbon hợp chất có nhóm đặc trưng hay nhóm chức; hiđrocacbon có nhóm chức Nhóm chức nhóm ngun tử ngun tử định đặc tính hóa học phân tử hữu Sau số nhóm chức chính: - Nằm mạch C: anken (C = C) ; ankin C C - Chứa oxi: ancol (-OH); ete (C-O-C); anđehit (-CH=O); axit (-COOH) - Chứa nitơ: amin (-NH2); nitrin C N - Chứa oxi nitơ: amit (-CO-NH2); nitro (-NO2) - Chứa lưu huỳnh: thiol (-SH); thioete (-S-) - Chứa nguyên tử Halgen: dẫn xuất clo (-Cl); dẫn xuất brom (-Br) 7.2.3.2 Phân loại theo mạch cacbon Hợp chất hữu Hợp chất khơng vịng HC no Hợp chất vịng HC đồng vịng HC khơng no Khơng thơm No Không no 7.2.4 Công thức cấu tạo, thuyết cấu tạo hóa học 7.2.4.1 Cơng thức cấu tạo 127 thơm HC dị vịng thơm Khơng thơm ... 2OH- - 2e = 1/2O2 + H2O 2SO 42- - 2e = S2O 82- (ion pesunfat) - Riêng với OH-: + C? ?a bazơ: 2OH- - 2e = 1/2O2 + H2O + C? ?a nước: 2H2O ⇌ 2H+ + 2OH2OH- - 2e = 1/2O2↑ + H2O H2O - 2e = 1/2O2↑ + 2H+ Tóm... H+ : + C? ?a axit : 2H+ + 2e = H2↑ + C? ?a nước: 2H2O ⇌ 2H+ + 2OH2H+ + 2e = H2↑ 2H2O + 2e = H2↑ + 2OH- Anot Anion anot, nhường electron theo thứ tự từ sau trước Anion có oxi F- OH- nước Anion khơng... 2Br + 2e → 2BrPhản ứng oxih? ?a: CrO - 3e → CrO 2 CrO 3 CrO 2? ?? 2? ?? - 3e + 4OH- = CrO 2Br + 2e + 2H2O = 2Br- + 8OH- + 3Br2 = CrO 2? ?? + 6Br- + 4H2O 2NaCrO2 + 8NaOH + 3Br2 = 2Na2CrO4 + 6NaBr