Chương 11 Chương 11 ĐIÊN HÓA HỌC 1 Điện hóa học Điện hóa học 10.1.Pin điện hóa 10.2.Các loại điện cực 10.3.Thế điện cực chuẩn 10.4.Chiều & hằng số cân bằng p/u oxy hóa-khử 10.5.Sự điện phân HUI© 2006 General Chemistry: Slide 2 of 48 10.1.Pin điện hóa 10.1.Pin điện hóa 1.Phản ứng oxy hóa-khử 2 e chuyển từ chất khử (Zn) sang chất oxy hóa (Cu2+) & tỏa ra năng lượng nhiệt HUI© 2006 General Chemistry: Slide 3 of 48 Zn Cu 2+ Zn 2+ Cu ∆H o , KJ/mol 0 64,39 -152,4 0 kJH o 79,21639,644,152 −=−−=∆ CuZnCuZn +→+ ++ 22 e 10.1.Pin điện hóa 10.1.Pin điện hóa 2.Nguyên tắc biến hóa năng thành điện năng Thực hiện riêng biệt : p/u oxy hóa: p/u oxy khử: Dùng dây dẫn điện nối Zn-Cu: “e” chuyển từ Zn sang Cu → Dòng điện chạy từ Cu → Zn HUI© 2006 General Chemistry: Slide 4 of 48 + →− 2 2 ZneZn CueCu →+ + 2 2 10.1.Pin điện hóa 10.1.Pin điện hóa 3.Pin Zn-Cu (pin điện hóa) Cấu tạo Điện cực Zn Điện cực Cu Dây dẫn kim loại Cầu nối dung dịch: d.dịch KCl bão hòa HUI© 2006 General Chemistry: Slide 5 of 48 10.1.Pin điện hóa 10.1.Pin điện hóa 3.Pin Zn-Cu (pin điện hóa) Hoạt động của pin Phản ứng điện cực -Trên cực Zn (P/u oxy hoá) : -Trên cực Cu (P/u khử ): P/u tổng : oxy hoá –khử Điện cực xảy ra p/u oxy hóa → Anot Điện cực xảy ra p/u khử → Catot Chuyển dời electron : từ anot (Zn) → catot (Cu) Sinh ra dòng điện : từ catot (Cực “+”) → anot (Cực “-”) HUI© 2006 General Chemistry: Slide 6 of 48 + →− 2 2 ZneZn CueCu →+ + 2 2 CuZnCuZn +=+ ++ 22 10.1.Pin điện hóa 10.1.Pin điện hóa HUI© 2006 General Chemistry: Slide 7 of 48 10.1.Pin điện hóa 10.1.Pin điện hóa 3.Pin Zn-Cu (pin điện hóa) Sức điện động của pin điện hóa Thế hiệu Ví dụ: Công hữu ích Hoá năng → Điện năng : n- Sồ “e” trao đổi trong p/u F = 96.500 culong - Số Faraday E- Sức điện động, von Ví dụ: HUI© 2006 General Chemistry: Slide 8 of 48 −+ −=−= ++ ϕϕϕϕ ZnZnCuCu E 22 GnFEA ∆−== ′ max nFEG −=∆ VE ZnZnCuCu 1.1)76.0()34,0( 22 =−−+=−= ++ ϕϕ JnFEG 2123001,1965002 −=××−=−=∆ 10.1.Pin điện hóa 10.1.Pin điện hóa 3.Pin Zn-Cu (pin điện hóa) Ký hiệu pin điện hóa Ví dụ : HUI© 2006 General Chemistry: Slide 9 of 48 D.d điện cực 1 V.liệu điện cực 1 V.liệu điện cực 2 D.d điện cực 2 ZnNO 3 Zn CuCuNO 3 11.2.Các loại điện cực 11.2.Các loại điện cực 1.Điện cực kim loại 2.Điện cực oxy hóa-khử 3.Điện cực hydro chuẩn HUI© 2006 General Chemistry: Slide 10 of 48 [...]... M en(+dd ) + ne M en(+dd ) + ne Cặp oxy hóa- khử Me( R ) Me n + / Me Lớp điện tích kép: -/+ Thế điện cực ϕ Me n+ Me HUI© 2006 General Chemistry: Slide 11 of 48 11.2.Các loại điện cực 2.Điện cực oxy hóa- khử Day Pt nhúng vào trong d.dịch muối Fe2+, Fe3+ P/u điện cực Fe3+ nhận “e”: Fe nhường “e”: 2+ Hay Fe3+ + e → Fe+ Fe3+ ← Fe2 + − e Fe3+ + e Cặp oxy hóa- khử Fe 2 + Fe 3+ / Fe 2+ Lớp điện tích... “e” Điện phân Anot (cực dương): cho “e” Catot (cực âm):nhận “e” Hóa năng Điện năng Điện năng Hóa năng HUI© 2006 General Chemistry: Slide 26 of 48 11.5.1.Khái niêm Sự khác biệt HUI© 2006 General Chemistry: Slide 27 of 48 11.5.2.Điện phân trong d.dịch nước Cơ chế Quá trình chuyển chất Cation Catot Anion Anot Quá trình điện hóa P/u anot P/u catot Q.trình kết tinh kl &Giải phóng phân tử... điện cực tiêu chuẩn ở 250C HUI© 2006 General Chemistry: Slide 18 of 48 11.4.Chiều & HSCB P/u oxy hóa- khử P/u điện cực Ox + ne = Kh o ∆GT = ∆GT + RT ln K [ Kh] 0 − nFϕ = − nFϕ + RT ln [Ox] Phương trình Nernst RT [Ox] ϕ =ϕ + ln nF [ Kh] 0 HUI© 2006 General Chemistry: Slide 19 of 48 11.4.Chiều & HSCB P/u oxy hóa- khử P/u oxy hoá-khử : p/u oxy hoá KhI = OxI + ne p/u khử OxII + ne = Kh p/u oxy hoá-khử... theo chiều dạng [Ox] của cặp Ox-Kh có thế điện cực lớn sẽ oxy hoá dạng [Kh] của cặp Ox-Kh có thế điện cực nhỏ hơn HUI© 2006 General Chemistry: Slide 21 of 48 11.4.Chiều & HSCB P/u oxy hóa- khử Hằng số cân bằng của p/u oxy hóa- khử ∆G 0 = − nFE 0 = − RT ln K = −2.3RT lg K 2.3RT nE = lg K = 0.059 lg K F 0 nE lg K = 0.059 K = 10 HUI© 2006 nE o 0.059 General Chemistry: Slide 22 of 48 11.5.Sự điện phân 11.5.1.Khái... khí H2 : áp suất 1atm P/u điện cực 2 H (+dd ) + 2e H 2( K ) H + / H2 Cặp oxy hóa- khử Lớp điện tích kép: +/o Thế điện cực ϕ H + H2 = 0V HUI© 2006 General Chemistry: Slide 13 of 48 11.3.Thế điện cực chuẩn 1.Quy ước Nồng độ Dung dịch: 1mol/lit Chất khí : 1atm Nhiệt độ: xác định ( 25oC) Chiều p/u ox + ne kh ox-dạng oxy hóa kh-dạng khử HUI© 2006 General Chemistry: Slide 14 of 48 11.3.Thế điện cực... ne p/u khử OxII + ne = Kh p/u oxy hoá-khử ∆GT = − nFE E = ϕ( + ) − ϕ( − ) ϕ1 ϕ2 KhI + OxII = OxI + KhII ∆GT = − nF ( ϕ 2 − ϕ1 ) HUI© 2006 General Chemistry: Slide 20 of 48 11.4.Chiều & HSCB P/u oxy hóa- khử Chiều p/u oxy hoá-khử : ∆GT = − nF ( ϕ 2 − ϕ1 ) • G < 0 : ϕ2 - ϕ 1 > 0→ ϕ2 > ϕI ⇒ p/u : T →P • ∆G > 0 : ϕ2 - ϕ1 < 0→ ϕ2 < ϕI ⇒ p/u : P →T • ∆G = 0 : ϕ2 - ϕ1 = 0→ ϕ2 = ϕ1 ⇒ p/u : cân bằng Quy tắc... Chemistry: Slide 28 of 48 Quá trình anot : p/u oxy hoá Anion không chứa oxy : I-, Br-, Cl- , FOHMnO4- , SO42-… Nhóm hyroxin : Anion chứa oxy : Điều kiện p/u : Anot o Cặp ox/kh có ϕ ox / kh = min sẽ oxy hóa trước 2 X n − − 2ne → nX 2 Anion không chứa oxy : 2Cl − 2e → Cl2 o ϕCl 2 / Cl 2 F − − 2e → F2 o ϕF − − Hydroxin M.trường kiềm : M.trường axit, t.tính: 4OH − − 4e → 2 H 2O + O2 2 H 2O − 4e → O2 +... khăn MnO4- , SO42- 07/08/14 TS.HÀ VĂN HỒNG 30 Quá trình anot : p/u oxy hoá Anot hoà tan ϕ anion > ϕ Me : Hòa tan Me - ne Me+n ϕ anion < ϕ Me : Anion sẽ oxy hoá trước I-, Br-, ClOHMnO4- , SO42Oxy hóa Men+ tạp chất : Me2+ - e = Me3+ 07/08/14 TS.HÀ VĂN HỒNG 31 Quá trình catot : p/u khử Cation : H+, Men+ Catot Điều kiện phóng o điện : ϕ ox / kh = max lớn sẽ khử trước Cặp ox/kh có 2 H + + 2e → H . Chương 11 Chương 11 ĐIÊN HÓA HỌC 1 Điện hóa học Điện hóa học 10.1.Pin điện hóa 10.2.Các loại điện cực 10.3.Thế điện cực chuẩn 10.4.Chiều & hằng số cân bằng p/u oxy hóa- khử 10.5.Sự. 22 10.1.Pin điện hóa 10.1.Pin điện hóa HUI© 2006 General Chemistry: Slide 7 of 48 10.1.Pin điện hóa 10.1.Pin điện hóa 3.Pin Zn-Cu (pin điện hóa) Sức điện động của pin điện hóa Thế hiệu Ví. 0 kJH o 79,21639,644,152 −=−−=∆ CuZnCuZn +→+ ++ 22 e 10.1.Pin điện hóa 10.1.Pin điện hóa 2.Nguyên tắc biến hóa năng thành điện năng Thực hiện riêng biệt : p/u oxy hóa: p/u oxy khử: Dùng dây dẫn điện nối Zn-Cu: “e”