CHUYÊN ĐỀ HỌC TẬP GIẢN ĐỒ LATIMER

Ý nghĩa của giản đồ Latimer.-Dự đoán được được trạng thái oxi hóa bền của nguyên tố.-Biết được tính thế khử chuẩn của các cặp oxi hóa – khử không gần nhau.. Khái niệm Là một trong những

Cho 2 giản đồ sau ở pH=0(nằm trên) và pH(nằm dưới):

SO 4 2- -0.936 -0.576 -0.742 S 0.476 HS - a) tính b) dựa vào giản đồ latimer ở pH=0, dạng nào của lưu huỳnh bị dị ly trong môi trường axit. c) Ta thấy dạng bị dị ly trong môi trường axit nhưng lại không bị dị ly trong môi trường bazo Như vậy khi tăng từ 0 đến 14 sẽ có 1 giá trị pH mà tại đó chuyển từ bị dị ly thành không bị dị ly Tính giá trị pH đó.

HƯỚNG DẪN GIẢI a) b) trên nguyên tắc khi số oxi hóa giảm thì giảm, nếu đột ngột tăng lên thì dạng đó bị dị ly Vậy ở pH=0 thì và bị dị ly trong môi trường axit c) muốn cho hợp chất hay ion không bị dị ly nghĩa là phía bên trái bằng phía bên phải:

Các kim loại X, Y, Z có bán kính nguyên tử gần như xấp xỉ 0,144 nm cũng như cùng sự sắp xếp mạng tinh thể Khối lượng riêng của các kim loại X, Y, Z lần lượt bằng 2,7; 10,5; 19,3gam/cm 3 Trạng thái oxi hóa điển hình của X, Y, Z lần lượt là I, II, III.

1 Sử dụng dữ kiện từ giản đồ Latimer, hãy chứng minh bằng tính toán rằng trạng thái oxi hóa bền nhất của Y và Z trong dung dịch lần lượt bằng I và III

2 Tính khối lượng mol các kim loại và xác định X, Y, Z.

(Trích bài 68: Điện hóa học – tự học hóa 5- 100 bài tập Điện Hóa & Phân tích - Tạp chí Olympiad Hóa học)

1 Ta có: g/mol là Al là Ag là Au

2 với giản đồ Latimer, nếu thế bên phải của tiểu phân cao hơn thế bên trái, nó sẽ bị dị phân (tự oxi hóa-khử) Do đó, và bền, trong khi đó và tương đối kém bền, bị dị phân.

Ag 3+ là chất oxi hóa mạn hơn Ag + Nó có thể oxid hóa nước thành oxygen

< > là chất oxid hóa mạnh hơn Cả hai đều có thể oxid hóa oxygen trừ khi chúng tạo liên kết phức chất như

Bài 12: Đồng xu vàng thật

Một đồng xu làm từ vàng thật không tan cả trong dung dịch HCl đặc lẫn HNO3 đặc Một giản đồ Latime chưa hoàn chỉnh của Au ở pH = 0 được đưa ra dưới đây, tất cả các thế điện cực đều có đơn vị là V. a Tính giá trị của x. b Đồng xu vàng không bị hoà tan (chính xác hơn là không phản ứng) với HNO3 đặc, thay vào đó là nước cường toang (hỗn hợp dung dịch HCl đặc và HNO3 đặc theo tỉ lệ 3 :

1, được các nhà giả kim thuật đặc biệt phát minh để hoà tan Au Viết phương trình phản ứng khi hoà tan đồng xu trong nước cường toang Tính hằng số bền tạo phức của [AuCl4] – biết thế điện cực của [AuCl4] – /Au là + 1,002 V.

1 a x = 3.1,517 − 2 1,83 = 1,36 V b (1) Au 3+ + 3 e ⇄ Au E 1 o = + 1,517 V ∆G 1 o =−439,1 kJ b (2) [ AuCl 4 ] −¿ + 3 e ⇄ Au + 4 Cl −¿ E 2 o = + 1,002 V ∆G 2 o =−290 kJ¿ ¿

Tính hằng số bền tạo phức của [AuCl4] – = hằng số cân bằng của phản ứng

Cho giản đồ Latimer của americium (Am) như sau (pH = 0, T = 298.15 K)

1) Cho biết sản phẩm tạo thành khi hòa tan Am kim loại vào HCl Tính toán chứng minh.

2) Trong môi trường acid, khi có mặt ozone thì Am 3+ sẽ chuyển thành oxocation dạng

AmO2 x+ Hãy tính tỉ lệ cực đại ứng với mỗi oxocation Biết rằng 2.07V.

1) phản ứng xảy ra khi cho Am và HCL:

Nếu phản ứng tạo ra Am 2+ thì

Nếu phản ứng tạo ra thì

Như vậy năng lượng tự do trong trường hợp tạo ra là thấp nhất, tức phản ứng của

Am kim loại phải tạo ra cation này: 2Am + 6HCl => 2AmCl3 + 3H2

2) khi sự tạo thành từ Am 3+ và O3 đạt cân bằng thì Lúc này tỉ lệ áp suất giữa và sẽ là cực đại Như vậy

Bài 14: a) Vẽ giản đồ Latimer và sử dụng nó đẻ xác định E o (U 3+ /U) Tiểu phân nào bị dị phân? Viết (các) phương trình phản ứng. b) Tính hằng số cân bằng của phản ứng dị phân U 3+

(Trích bài 64: giản đồ Latimer – tự học hóa 5- 100 bài tập Điện Hóa & Phân tích - Tạp chí Olympiad Hóa học)

Chỉ có UO2 + (0,06 < 0,58) bị dị phân:

Nhà máy lọc nước ARA Pustertal tiếp nhận nước thải từ 26 khu vực khác nhau, sau đó được phân phối cho bốn nhà máy lọc ngầm, một trong số đó là ARA TOBL St Lorenzen, nhà máy lớn nhất Điểm đặc biệt của loại nhà máy này là cấu trúc dưới lòng đất của chúng Mục tiêu chính của một nhà máy lọc là xử lý tính chất cơ học, sinh học và hóa học của nước thải, sau đó chuyển đổi nước tinh khiết thành nước tự nhiên Bài này chủ yếu đề cập đến một phần quá trình xử lý sinh học và hóa học của nước thải

Bước quan trọng để loại bỏ nitrogen dưới dạng NH3 hay NH4 + là nitrate hóa và phản nitrate hóa Trong quá trình nitrate hóa, NH4 + bị oxid hóa bởi oxygen không khí theo 2 giai đoạn:

1) Tính thế điện cực của cặp oxi hóa khử trong ý 3, khi pH là 7.0, tất cả các giá trị nồng độ khác đều không đổi? T = 298 K Trình bày cách tính. Ở bước phản nitrate hóa, nitrate bị khử thành nitrogen trong điều kiện yếm khí trong sự có mặt của vi khuẩn (nitrosomonas và nitrobacter) dưới tác dụng của các chất hữu cơ có tính oxid hóa Nếu như không có đủ chất nền trong nước thô của quá trình nitrate hóa, hợp chất hữu cơ nói trên có thể được thêm vào (vd methanol), sau đó CO2 được tạo ra.

2) Viết phương trình cân bằng cho phản ứng nitrat-methanol ở dạng ion.

Chúng ta quay lại chuỗi oxi hóa khử (thế điện cực chuẩn tại pH = 0) của nitrogen giữa số oxi hóa +5 và 0

3) Trình bày cách tính, chứng minh NO có thể bị dị phân thành N2 và NO3 -.

Theo quy luật, các ion kim loại được kết tủa bằng cách thêm sulfide hoặc hydroxide

(trích Bài 84: Bài tập tổng hợp– tự học hóa 5- 100 bài tập Điện Hóa & Phân tích - Tạp chí Olympiad Hóa học)

NO N2: 1,68V và NO NO 3- : -0,956V Do đó NO N2 + NO3: 0,724V

 Phản ứng không thể dị phân

Dung dịch A với pH = 4 chứa Mn 2+ (c = 0.01 mol/L) và MnO4 - ion (c = 0.004 mol/L) Nhúng một điện cực platinum vào để thu được nửa pin A

Dung dịch B với pH = 4 chứa potassium chromate (c = 8∙10 -3 mol/L) có mặt Ag2CrO4 rắn. Nhúng một điện cực bạc vào để thu đưc nửa pin B

Các nửa pin được nối với nhau bởi một cầu muối Thế của pin đo được ở 25 o C là 0.573

1) Tính tích số tan của silver chromate.

Manganese tạo thành các ion với số oxid hóa khác nhau

2) Vẽ giản đồ latimer và xác định và

MnO4 - + 8H3O + Mn 2+ + 12H2O E = E 0 + R T z F ln (cOx/cRed)

EA – EB = 0.573V EB = 0.535V (Giá trị EB = 1.679V là không thể bởi nồng độ silver ion sẽ cao hơn 1 mol/L)

EB = 0.800V + V ln [c(Ag + )/1mol/L] ln [c(Ag + )/1mol/L] = (0,535V – 0.800V) c(Ag + ) = 3.296 10 -5 mol/L c(CrO4 2-) = 8.10 -3

KL(Ag2CrO4) = c(Ag + ) 2 c(CrO4 2-) KL(Ag2CrO4) = 8.68 10 -12

Các pin nhiên liệu chuyển trực tiếp hóa năng của phản ứng đốt cháy nhiên liệu thành điện năng mà không có các hao hụt liên quan như trong các động cơ nhiệt động lực Một nhóm

1.491 các nhà nghiên cứu đã phát minh ra một pin nhiên liệu sử dụng đường mía (C12H22O11).

Hệ này chứa hai bình phản ứng Bình phản ứng bên trái chứa đường mía và VO 2+ ion trong dung dịch acid mạnh Không khí được bơm vào bình bên trái, có chứa VO 2+ ion trong dung dịch acid mạnh Tổ hợp có chứa một pin ở trung tâm chịu trách nhiệm sản sinh dòng điện

Trong bình bên trái, VO 2+ bị khử thành V 3+ và đường mía bị oxid hóa thành CO2 Trong bình bên phải, VO 2+ bị oxid hóa thành VO2 + Giản đồ của pin nhiên liệu được cho dưới đây:

(Nguồn: Excell Robert H.B và Spaziante Placido (2004), một pin nhiên liệu vận hành bởi đường Hội nghị quốc tế về “Năng lượng bền vững và môi trường, Thai Lan, 1-3 Tháng

1) Viết phương trình các phản ứng trong (a) bình phản ứng trái và (b) bình phản ứng phải

2) Tính thể tích không khí được bơm (ở 25 o C và 101 kPa) và bình bên phải, để tiêu thụ

10 g đường mía trong bình còn lại (không khí chứa 21 % oxygen về thể tích.)

3) Tính các giá trị X và Y (theo volt) từ các thông tin trong giản đồ sau:

Trong pin ở trung tâm giữa các bình phản ứng, các bán phản ứng sau xảy ra trong quá trình xả điện:

(Trích Bài 82: Pin nhiên liệu– tự học hóa 5- 100 bài tập Điện Hóa & Phân tích - Tạp chí Olympiad Hóa học)

(b) VO2-(ap) VO 2- (ap) + 2H + (ap) + e -

2) Thể tích của không khí: 0,041L.

Cho biết giản đồ Latimer của iot và mangan trong môi trường axit như sau:

Lập luận để viết phương trình hóa học (dạng ion thu gọn) của phản ứng đã xảy ra khi cho KI tác dụng với dung dịch KmnO 4 (trong môi trường axit) trong trường hợp sau phản ứng còn dư ion I -

Từ giản đồ Latimer của iot HIO không bền vì tự oxi hóa khử thành và Giản đồ Latimer của I được viết gọn lại:

Dưới đây là giản đồ Lantimer của một chuỗi tiểu phân chứa sulfur ở pH=0 Các giá trị thể tính theo Volt. a) Xác định các giá trị x, y còn thiếu b) Chứng minh bằng tính toán rằng S bền, không bị tự oxid hóa – khử c) Viết phương trình tự oxid hóa – khử của S(II) với các tiểu phân được cho trong giản đồ Lantimer d) Tính hằng số cân bằng của phản ứng tự oxid hóa – khử ở 25 ℃

Hydrogen peroxide có thể đóng vai trò chất oxid hóa lẫn chất khử Cho các giá trị thế điện cực chuẩn sau: ; ; e) Trong phản ứng với Na2S2O8 ở điều kiện chuẩn, hydrogen peroxide đóng vai trò là chất khử hay oxid hóa? f) Viết phương trình phản ứng oxid hóa – khử và tính ΔE 0

(Trích bài 16 – chuyên đề 32: Pin điện – Sự điện phân - 50 chuyên đề Olympiad Hóa học tập 4: Hóa phân tích & Điện hóa học - Tạp chí Olympiad Hóa học)

HƯỚNG DẪN GIẢI a) ; b) c) S2O3 2- SO3 2- + S d) ΔE 0 = 0,60 – 0,4 = 0,2V e) Chất khử f)