Chương 11: ĐIỆN HÓA HỌC doc

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 [...]... loại điện cực 1 .Điện cực kim loại Thanh Me nhúng vào trong d.dịch muối của nó P/u điện cực Hòa tan Kết tủa Hay Me − ne → M en + Me( R ) ← 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. .. Fe3+ ← Fe2 + − e Fe3+ + e  Cặp oxy hóa- khử Fe 2 + Fe 3+ / Fe 2+ Lớp điện tích kép: +/Thế điện cực ϕ Fe3+ Fe 2 + HUI© 2006 General Chemistry: Slide 12 of 48 11.2.Các loại điện cực 3 .Điện cực hydro chuẩn Dây Pt nhúng vào trong d.dịch H2SO4:1mol/lit Thổi 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... bề mặt điện cực khi cho dòng điệm một chiều đi qua dung dịch điện phân HUI© 2006 General Chemistry: Slide 24 of 48 11.5.1.Khái niêm Hệ điện phân Sự điện phân Qúa trình oxy hoá-khử trên bề mặt điện cực khi cho dòng điệm một chiều đi qua dung dịch điện phân HUI© 2006 General Chemistry: Slide 25 of 48 11.5.1.Khái niêm Sự khác biệt Pin điện cực Anot (cực âm ):cho “e” Catot (cực dương):nhận “e” Điện. .. 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 niệm 11.5.2 .Điện phân trong dung dịch nước 11.5.3 .Điện phân muối nóng chảy HUI© 2006 General Chemistry: Slide 23 of 48 11.5.1.Khái niêm Hệ điện phân Sự điện phân... “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... HUI© 2006 General Chemistry: Slide 15 of 48 11.3.Thế điện cực chuẩn 2.Đo thế điện cực chuẩn Ví dụ 2 : E = ϕ (o+ ) − ϕ (o− ) = +0.76V o o o E = ϕ H + − ϕ Zn 2 + = 0 − ϕ Zn 2 + o ϕ Zn 2 + = −0.76V HUI© 2006 General Chemistry: Slide 16 of 48 0 Bảng thế điện cực tiêu chuẩn ở 250C Me Au Phản ứng điện cực Au3+ + 3e → Au O2 +4H+ + 4e → 2H2O Eo, v Me Phản ứng điện cực Eo, v 1.42 Cd Cd2+ + 2e → Cd -0.40 1.23 Fe... 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 chuẩn 2.Đo thế điện cực chuẩn Thiết lập pin : đcực cần đo-đ.cực hydro chuẩn Sức điện động của pin E =ϕ o (+) −ϕ o (−) Ví dụ 1 : E = ϕ... đkiện điện phân 07/08/14 TS.HÀ VĂN Me hay H2 HỒNG 33 Thế phân hủy & Qúa thế yếu tố ảnh hưởng đến sự điện phân  Điện cực Eđc = ϕ a − ϕ k  Nồng độ & Nhiệt độ Điện trở d.dịch E( dd ) = IR( dd )  Giải phóng khí Kết tinh Me E( sp ) 07/08/14 TS.HÀ VĂN HỒNG 34 Thế phân huỷ & Qúa thế Thế phân huỷ EΣ = E( đc ) + E( dd ) + E( sp ) E ph > EΣ Thế phân huỷ là thế tối thiểu cần thiết để tiến hành qúa trình điện. .. điện phân Quá thế ∆E = E ph − E( đc ) 07/08/14 TS.HÀ VĂN HỒNG 35 Định luật Faraday  Định luật I Lượng chất được tạo thành hay hoà tan ở điện cực tỷ lệ thuận với lượng điện đi qua dung dịch điện phân m = kIτ m-Khối lượng, g K-Đương lượng điện hoá, g/A.h I-Cường độ dòng điện, A τ-Thời gian, h 07/08/14 TS.HÀ VĂN HỒNG 36 ... 2006 General Chemistry: -1.66 -1.66 48 0 Bảng thế 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 = . 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. →+ + 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. −=××−=−=∆ 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