bài tập điện li và điện hóa

Điện hóa là tên gọi một lĩnh vực trong hóa học nghiên cứu về mối liên hệ giữa các quá trình hóa học và dòng điện. Một phản ứng hóa học xảy ra khi có dòng điện chạy qua, hay qua phản ứng hóa học có một hiệu điện thế, đây là những quá trình điện hóa. Trong các quá trình này luôn tồn tại đồng thời hai hiện tượng: ôxi hóa và ôxi hóa khử (phản ứng ôxi hóa khử1799: Alexandro Volta lần đầu tiên chế tạo ra pin hoạt động được, trước đấy Luigi Galvani đã có nhiều thí nghiệm trên đùi ếch, các cơ chúng co lại khi chạm vào kim loại khác nhau1832: Michael Faraday phát hiện ra định luật cơ bản về điện hóa1929: Jaroslav Heyrovský nghiên cứu về phương pháp cực phổ và nhận được giải Nobel hóa học cho công trình này vào năm 19591969: tế bào nhiên liệu hiđrô đã được nghiên cứu và dùng trong chương trình Apollo, chúng không chỉ là nguồn điện mà còn cung cấp cả nước cho phi hành đoàn

Khi biết tích số tan T có thể tính được độ tan S của chất điện li khó tan Ví dụ : Cho tích số tan của Zn(OH) 2 ở 25 o C bằng 1.10 −17 . Tính độ tan (theo mol/lit) của Zn(OH) 2 ở 25 o C trong nước và trong dung dòch ZnCl 2 0,1 mol/lit 1MaMH - Chuong V • Khi biết độ tan có thể tính tích số tan của chất điện li : Ví dụ : Tính tích số tan của CaSO 4 ở 20 o C, biết độ tan của nó ở nhiệt độ trên là 1,5.10 −2 mol/lit . 2MaMH - Chuong V • Điều kiện kết tủa và hòa tan chất điện li khó tan : Hòa tan : Tích số nồng độ các ion (với số mũ tương ứng) của chất điện li trong dung dòch nhỏ hơn tích số tan của nó ở nhiệt độ khảo sát nm BA nmmn T]B.[]A[ > −+ ⇒ Hình thành kết tủa nm BA nmmn T]B.[]A[ < −+ ⇒ Chưa hình thành kết tủa 3MaMH - Chuong V Ví dụ : Có kết tủa CaSO 4 tạo thành hay không khi trộn lẫn những thể tích bằng nhau của 2 dung dòch CaCl 2 và H 2 SO 4 có nồng độ tương ứng bằng 0,5 và 0,1 mol/lit (ở 20 o C) ? 4MaMH - Chuong V CHƯƠNG VI : ĐIỆN HÓA HỌC I. PHẢN ỨNG OXY HÓA KHỬ : II. PHẢN ỨNG HÓA HỌC VÀ DÒNG ĐIỆN : III. SỰ ĐIỆN PHÂN MaMH - Chuong VI 6 CHƯƠNG VII : ĐIỆN HÓA HỌC I. PHẢN ỨNG OXY HÓA KHỬ : 1. Đònh nghóa : Là các phản ứng xảy ra có kèm theo sự thay đổi số oxy hóa của các nguyên tố tham gia phản ứng . Oxy hóa (I) + khử (II) ↔ khử (I) + oxy hóa (II). Ví dụ : Cu 2+ + Zn → Cu + Zn 2+ (*) Zn Zn 2+ 2H + H 2 - 2e + 2e Quá trình oxy hóa Quá trình khử Zn và Cu được gọi là dạng khử, Zn 2+ và Cu 2+ được gọi là dạng oxy hóa . chất khử là Zn và oxy hóa là Cu 2+ 2. Chất khử, chất oxy hóa, quá trình oxy hóa, chất khử : MaMH - Chuong VI 7 MaMH - Chuong VI 8 3. Cặp oxy hóa khử : Trong phản ứng oxy hóa khử, dạng oxy hóa có thể biến thành dạng khử và ngược lại gọi là cặp oxy hóa khử. Ký hiệu ox/kh Fe 3+ Fe 2+ oxh kh Fe 3+ Fe 2+ II. PHẢN ỨNG HÓA HỌC VÀ DÒNG ĐIỆN : - Nếu tiến hành phản ứng oxy hóa-khử, bằng cách cho chất oxy hóa và chất khử tiếp xúc trực tiếp một cách bình thường thì hóa năng của phản ứng chuyển thành nhiệt năng - Nếu không cho các chất oxy hóa và khử tiếp xúc trực tiếp, mà xảy ra ở 2 nơi khác nhau trong không gian, còn electron sẽ không chuyển trực tiếp mà qua dây dẫn kim loại → sẽ có một dòng điện xuất hiện chạy qua dây dẫn, nghóa là trong trường hợp này hoá năng của phản ứng chuyển thành điện năng g MaMH - Chuong VI 9 2. Nguyên tố galvanic : a. Cấu tạo và hoạt động : - Nguyên tố galvanic được cấu tạo từ 2 điện cực nối với nhau bằng một dây dẫn kim loại . Điện cực đơn giản gồm 1 thanh kim loại nhúng trong dung dòch chất điện li của nó Ví dụ : Khảo sát nguyên tố galvanic Cu−Zn (pin Jacobi−Daniell) gồm 2 điện cực đồng và kẽm ( 2 dung dòch CuSO 4 , ZnSO 4 được ngăn cách với nhau bằng màng xốp; 2 thanh Cu, Zn được nối với nhau bằng dây dẫn . MaMH - Chuong VI 10 [...]... * Ở điện cực kẽm : kẽm hoạt động hơn đồng nên thanh kẽm bò hòa tan, nghóa là xảy ra quá trình oxyhóa kẽm * Ở điện cực đồng : diễn ra quá trình kết tủa đồng trên thanh đồng , nghóa là xảy ra quá trình khử ion đồng ⇒ quá trình điện hóa hay quá trình điện cực MaMH - Chuong VI 11 Nguyên tố galvanic hoạt động : Trên các điện cực xảy ra các quá trình điện hóa; điện cực có quá trình oxyhóa xảy ra là điện. .. theo quy tắc: dạng oxy hóa của cặp oxy hóa khử có ϕ lớn hơn sẽ oxy hóa dạng khử của cặp oxy hóa khử có ϕ nhỏ hơn Ví dụ : ϕ Cu2+/Cu = 0,34 V ; ϕ Zn2+/Zn = - 0,76V Do đó Cu2+ sẽ oxy hóa Zn và phản ứng xảy ra theo chiều của phương trình (*) MaMH - Chuong VI 16 VD : Pin niken – kẽm được cấu tạo từ điện cực Ni (+) và điện cực Zn (–) , được ký hiệu: (–) Zn / Zn2+// Ni2+ / Ni(+) Tính sức điện động của pin MaMH... Cu và Zn2+/ Zn có giá trị lần lượt là 0,34 V ; - 0,76 V MaMH - Chuong VI 19 III SỰ ĐIỆN PHÂN - Điện phân là quá trình phản ứng oxy hóa khử xảy ra trên các bề mặt điện cực khi có dòng điện đi qua trong đó tại catod xảy ra quá trình khử (nhận e), còn anod xảy ra quá trình oxi hóa (cho e) Do ở catod sẽ xảy ra quá trình khử các cation và anod xảy ra quá trình oxi hóa các anion - Đối với quá trình oxy hóa. .. còn điện cực có quá trình khử xảy ra là điện cực dương ; electron từ điện cực kẽm chuyển sang điện cực đồng - Ký hiệu nguyên tố galvanic : Nguyên tố Cu−Zn : Tổng quát : (−) Zn  Zn2+  Cu2+  Cu (+) (−) MI  MI n+  MIIm+  MII (+) MaMH - Chuong VI 12 Sức điện động E của nguyên tố galvanic : a- Khái niệm về thế điện cực : - Thế điện cực là đại lượng thế hiệu đặc trưng cho quá trình điện cực hay điện. .. điện cực hay điện cực và thường được ký hiệu là ϕ - Giữa ϕ và ∆G cũng có mối quan hệ : ∆G = − nF ϕ và ∆Go = − nF ϕ o ϕ o : thế điện cực tiêu chuẩn ứng với nồng độ các chất tham gia quá trình điện cực đều bằng 1 đơn vò ; n : số electron trao đổi trong quá trình điện cực - Sức điện động của nguyên tố galvanic : E = ϕ (+) − ϕ (−) và Eo = ϕ o(+) − ϕ o(-) MaMH - Chuong VI 13 Ví dụ : Sức điện động tiêu chuẩn... sức điện động và cho biết các quá trình điện cực, phản ứng oxy hoá - khử xảy ra trong pin (–) Mg / Mg2+ // Zn2+ / Zn (+) : a) Ở điều kiện chuẩn : b) Khi [Mg2+] = 0,1 mol/ lit ; [Zn2+] = 0,01 mol/ lit MaMH - Chuong VI 18 Ví dụ : Cho ngun tố Galvanic (-) Zn/ ZnSO4 // CuSO4/ Cu (+) a) Hãy viết các phản ứng xảy ra ở các điện cực b) Xác định sức điện động tiêu chuẩn của ngun tố Galvanic trên Cho biết thế điện. .. trình điện cực [Ox], [Kh] : tích nồng độ các chất tham gia dạng oxyhóa dạng khử F : số Faraday R : hằng số khí T : nhiệt độ tuyệt đối MaMH - Chuong VI 14 ϕ phụ thuộc vào bản chất chất tham gia quá trình điện cực (ϕ o), nhiệt độ (T) và nồng độ các chất tham gia quá trình điện cực ([ ]) (*) Khi thay R = 1,987 cal/mol.độ (8,31J/mol.độ), F = 23062 (96500), T = 298oK 0,059 [oxh] ϕ =ϕ + lg n [kh] o Thế điện. .. cal/mol.độ (8,31J/mol.độ), F = 23062 (96500), T = 298oK 0,059 [oxh] ϕ =ϕ + lg n [kh] o Thế điện cực tiêu chuẩn ϕ o là thế của quá trình điện cực đã cho khi nồng độ các chất tham gia quá trình đó đều bằng 1 đơn vò - Đối với kim loại thì dạng khử là kim loại rắn, dạng oxy hóa là ion kim loại nên phương trình Nernst đối với kim loại có thể viết : ϕ = ϕ 0 + (0,059/n)lg[Mn+] MaMH - Chuong VI 15 • Zn ⇔ Zn2+... sẽ xảy ra quá trình khử các cation và anod xảy ra quá trình oxi hóa các anion - Đối với quá trình oxy hóa ở anod (+) chất nào có tính khử mạnh hơn (thế điện cực nhỏ hơn) sẽ ưu tiên phản ứng trước Đối với quá trình khử ở catod (-) chất nào có tính oxy hóa mạnh hơn (ϕ lớn hơn) sẽ ưu tiên phản ứng trước MaMH - Chuong VI 20