Bài giảng cân bằng oxi hóa khử

5/13/2013 Kiem tra 15 (Lam cau) CN BNG OXI HểA KH Tính pH để: (a) Bắt đầu kết tủa Mg(OH)2 từ dung dịch MgCl2 0,01M (b) Mg(OH)2 kết tủa thực tế hoàn toàn, tức sau kết tủa [ Mg2+] = 10-5 M Mg(OH)2 có tích số tan 10-9,22 Tính độ tan PbS nước ; Khi tính kể đến tương tác ion S2- với ion H+ nước H2S có pK1 = 7, pK2 = 15 PbS có tích số tan tương ứng 6,8.10-29 Nồng độ dung dịch NH3 phải để hoà tan hết 0,01 mol AgCl 100 ml dung dịch Biết AgCl có T = 10-9,75 phức bạc amonicat có số tạo phức tổng công là: 10 2,32 ; 107,24 5/13/2013 5/13/2013 5/13/2013 KHI NIM PHN NG OXI HểA KH PHN NG OXI HO KH Phn ng oxi hoỏ-kh l phn ng gia cht oxi hoỏ, cú kh nng nhn electron v cht kh cú kh nng cho electron Trong phn ng oxi hoỏ - kh cú s cho v nhn electron nờn cú s thay i s - KHI NIM PHN NG OXI HểA-KH oxi hoỏ ca cỏc cht tham gia phn ng - TH OXI HO-KH, PHNG TRèNH NERNST Vớ d: Ce4+ + - NHNG YU T NH HNG TI TH OXI HO-KH Fe2+ = Ce3+ + Fe3+ - HNG S CN BNG CA PHN NG OXI HO-KH 5/13/2013 5/13/2013 5/13/2013 Th oxi hoỏ kh Cc 1: dung dch CuSO4, nhỳng in cc Cu; Cc 2: dung dch ZnSO4 nhỳng in cc Zn Cỏc phn ng oxi hoỏ kh l gỡ? 5/13/2013 Hai dung dch tip xỳc qua cu mui Khi ni cỏc in cc xut hin dũng in chy theo chiu no? 5/13/2013 5/13/2013 KHI NIM PHN NG OXI HểA KH TH OXI HểA- KH- Xỏc nh chiu phn ng Zn e = Zn2+ Cu2+ + e = Cu + SO42Zno + Cu2+ = Cuo + Zn2+ Cc Cu: nhn electron, cht oxi hoỏ; Cc Zn: cho electron, cht kh Chiu di chuyn e: t cc km Zn sang cc Cu; Chiu dũng in: t cc Cu sang cc Zn Ti phn ng xy theo chiu Cu2+ + Zn = Cu + Zn2+ 5/13/2013 Th oxi hoỏ-kh: thc o mc oxi hoỏ-kh ca mt cp bt k, cũn gi l cng oxi hoỏ-kh Cht cú th oxi hoỏ-kh cao: cht oxi hoỏ mnh; cht kh yu Cht cú th oxi hoỏ-kh thp: cht oxi hoỏ yu, cht kh mnh; xỏc nh chiu phn ng gia cp oxi hoỏ kh: So sỏnh th oxi hoỏ kh, cht no cú th oxi hoỏ-kh cao úng vai trũ cht oxi hoỏ cũn cht no cú th oxi hoỏ-kh thp úng vai trũ cht kh 5/13/2013 5/13/2013 Th oxi hoỏ-kh tiờu chun E0 Th oxi hoỏ kh tiờu chun: th o c iu kin tiờu chun, nng cỏc cht tham gia phn ng bng n v Kớ hiu: E0ox/Kh: Cho bit cng oxi hoỏ kh ca cht Xem bng th oxi hoỏ kh tiờu chun cho bit cht no l cht oxi hoỏ mnh, cht no l cht kh mnh? T bng trờn cho bit kim loai no phn ng c vi axit sinh H2? 5/13/2013 5/13/2013 10 5/13/2013 TH OXI HểA KH, PHNG TRèNH NERNST Phng trỡnh Nernst: tớnh th oxi hoỏ-kh Trong iu kin khụng phi tiờu chun, tớnh th oxi hoỏ kh nh th no? E = E0ox/kh + Trong dung dch rt loóng, h s hot gn bng1, nờn: Thay i nhit Thay i p Thay i nng cỏc cht oxi hoỏ; kh E = E0ox/kh + 0,059/n log([Ox]/[Kh]) Trong ú: E E S dng phng trỡnh Nernst! 5/13/2013 RT aox ln nF akh 11 5/13/2013 : th ca cp oxi hoỏ kh nghiờn cu ox/kh : l th ox-kh tiờu chun n : s electron trao i R T : hng s khớ (8,3144) : nhit tuyt i 12 5/13/2013 Bi Th oxi hoỏ kh tiờu chun iu kin Tớnh th ca: a) Dung dch cha Fe3+ cú nng l 0.1M v Fe2+ cú nng l 0.01M Cho E0 ca cp Fe3+/Fe2+ l 0.77V b) Dung dch cha KMnO4 cú nng l 0.01M v Mn2+ l 0.02M v pH = 3.8 Cho E0 ca cp KMnO4/Mn2+ l 1.55 V c) Khi thờm 50mL dung dch Fe2+ 0.1M vo 1L dung dch trung hp (b) 5/13/2013 13 Cỏc yu t nh n th oxi hoỏ kh pH Tỏc nhõn to phc (vi cht oxi hoỏ/kh) Tỏc nhõn to kt ta (vi cht oxi hoỏ/kh) Trong cỏc iu kin ny, s dng th oxi hoỏ kh tiờu chun iu kin 5/13/2013 14 5/13/2013 CC YU T NH HNG N TH OXI HểA KH CC YU T NH HNG N TH OXI HểA KH * nh hng ca axit a) H+ tham gia vo phn ng oxi hoỏ kh Vớ d: Cho EAsO43-/AsO33- = 0,57V; EI2/2I- = 0,54V AsO43- phn ng vi I2 nhiờn thay i nng H+, phn ng chy theo chiu ngc li, I- oxi hoỏ c AsO33- 5/13/2013 15 Xột cp AsO43-/AsO33- : AsO43- + H+ + 2e = AsO33- + H2O Phng trỡnh Nernst c vit: E = Eo AsO 3- /AsO33 - + 0,059 [ AsO4 ].[H ]2 log [ AsO3 ] Th tiờu chun l th ti ú nng cỏc cht bng 1M: [AsO43-] =[ AsO33-] = 1M Nu nng H+ =10-8 , ú th tiờu chun iu kin: E = 0,57 + 0,059/2.log(10-8)2 = 0,11V Vi iu kin ny, I2 oxi hoỏ c asenit thnh asenat 5/13/2013 16 5/13/2013 CC YU T NH HNG N TH OXI HểA KH CC YU T NH HNG N TH OXI HểA KH * nh hng ca cht to phc : b) nh hng ca mụi trng axit Xột cp Fe3+/Fe2+ + - Trong mt s trng hp, ion H khụng trc tip tham gia vo phn ng ox-kh nhng to mụi trng axit, c th l loi axit li nh hng nhiu 4+ n th ox-kh VD E ca cp Ce /Ce 3+ ti cỏc MT axit khỏc Fe3+ +e = Fe2+ E = EoFe3+/Fe2+ + 0,059 log [ Fe ] (1) [ Fe ] Khi cú F- : Fe2+ -e = Fe3+ ; Fe3+ + 6F- = FeF633 Fe2+ + 6F- -e = FeF63- E = EoFeF6/Fe2+ + 0,059 log Mt khỏc: FeF = 3- [ FeF6 ] [ Fe ].[ F ] (2) [ FeF6 ] [ Fe ].[ F ] > [FeF63-]/[F-]6 = FeF63-.[Fe3+] 5/13/2013 17 5/13/2013 18 5/13/2013 CC YU T NH HNG N TH OXI HểA KH Phng trỡnh Nernst vit cho cp Fe3+/Fe2+ cú cht to phc l: E = EoFeF6/Fe2+ + 0,059 log [ Fe ] FeF [ Fe ] (2) Ly1 tr i ta cú: EoFe3+/Fe2+ = Eo Fe3+/Fe2+ +0,059 log 1/FeF63- nh hng ca phn ng kt ta? Gii thớch ti Cu2+ li cú th oxi hoỏ c I- mc dự E0Cu2+/Cu+= 0.17V cũn E0I2/I= 0.54V? Cho tớch s tan ca CuI l 10-12 Thay Eo Fe3+/Fe2+ v FeF63- vo ta cú: E= 0,77V+0,059.(-16) = -0,174V Kt lun: Khi cú cht to phc, th ox-kh ca cp Fe3+/Fe2+ gim ỏng k 5/13/2013 19 5/13/2013 20 10 5/13/2013 CC YU T NH HNG N TH OXI HểA KH CC YU T NH HNG N TH OXI HểA KH * nh hng ca phn ng kt ta Khi cú cht kt ta phn ng vi cht oxi hoỏ-kh, th oxi hoỏ-kh b nh Mt khỏc [I-] cú th tớnh t tớch s tan: [I-] = TCuI/[Cu+] hng, gi l th oxi hoỏ-kh tiờu chun iu kin Chiu ca phn ng cú th thay i Phng trỡnh Nernst c vit li l: Vớ d: trng hp Cu2+, khụng cú I- phng trỡnh Nernst c vit: E = Eo Cu2+/Cu+ [Cu ] + 0,059log [Cu ] E = Eo Cu (1) Khi cú mt I- cỏc phn ng nh sau: Cu + I - + 0,059log Eo CuI/Cu = Eo Cu + = CuI Thay E Cu2+ + I- +e = CuI o 2+ + Cu /Cu [Cu ].TCuI [Cu ] (2) 21 5/13/2013 2+ /Cu+ - 0,059logT CuI = 0,17V v TCuI = 10-12 ta cú: Eo Cu E = Eo Cu2+/CuI + 0,059log [Cu2+].[I-] 5/13/2013 /Cu+ Ly (1) tr i (2) ta cú: Cu2+ + e = Cu+ + 2+ 2+ /Cu+ = 0,88V 22 11 5/13/2013 TH OX-KH CA CP KHễNG LIấN HP TH CP OXOX-KH KHễNG LIấN HP Vớ d: Trn 50 ml dung dch Ce4+ 0,1M vi 50 ml dung 5/13/2013 Vit phng trỡnh phn ng dch Fe2+ 0,05M, tớnh th ca dung dch Tớnh nng cỏc cht sau phn ng Gii: Sau phn ng, cht oxi hoỏ d, th ca dung dch Tớnh th theo cp no cũn d sau phn ng c tớnh theo phng trỡnh Nu khụng d (phn ng va ) : tớnh theo cp ri cng li ( trit tiờu nng ) E = EoCe Lu ý: nu h s ca phn ng khụng bng nhau, phi nhõn h s trc cng th E = 1,44V + 4+ 23 5/13/2013 /Ce3+ + 0,059log [Ce4 ] [Ce3 ] 0,059 log = 1,44V 24 12 5/13/2013 TH OX-KH CA CP KHễNG LIấN HP TH OX-KH CA CP KHễNG LIấN HP 4+ Vớ d: Trn 50 ml dung dch Ce 0,05M vi 50 ml dung dch Fe2+ 0,1M, tớnh th ca dung dch Gii: sau phn ng, Fe2+ d, th ca dung dch nh sau: Vớ d: Khi trn 50 ml dung dch Ce4+ 0,1M vi 50 ml dung dch Fe2+ 0,1M, tớnh th ca dung dch sau trn Gii: Cỏc bỏn phn ng: [Fe3 ] E = E Fe3+/Fe2+ + 0,059log [Fe ] Ce4+ + e = Ce3+; E = EoCe 4+ o Fe3+ + e = Fe2+; E = EoFe 3+ E = 0,77V + 0,059 log = 0,77V 2E = EoCe Cng: 4+ + EoFe 3+ /Fe2+ /Fe2+ + 0,059 log Theo bo ton lng: [Ce4+] =[Fe2+] 5/13/2013 /Ce3+ + Eo Fe3+/Fe2+; E [Ce ] [Ce ] + 0,059log [Ce3+]= [Fe3+] 4+ 25 /Ce3+ + 0,059log Theo L bo ton e-: 2E = Eo Ce 5/13/2013 /Ce3+ [ Fe ] [ Fe ] [Ce ].[ Fe ] [Ce ].[ Fe ] E oCe /Ce3 E oFe3 /Fe2 26 13 5/13/2013 TH OX-KH CA CP KHễNG LIấN HP Gii: Cú cỏc bỏn phn ng: MnO4- +5e + 8H+ = Mn2+ +4 H2O TH OX-KH CA CP KHễNG LIấN HP E = Eo MnO /Mn2+ +0,059/5log [ MnO4 ].[ H ]8 [ Mn ] (1) Fe3+ + e = Fe2+ Vớ d: Ly 50 ml dung dch MnO4- 0,02M trn vi 50 ml dung dch Fe2+ nng 0,1M Nng H+ luụn bng 1M Tớnh th c dung dch sau phn ng - E= Eo Fe 3+ [ Fe ] [ Fe ] + 0,059log /Fe2+ (2) Nhõn (1) vi ri cng vi (2) ta cú: 6E = 5EoMnO - /Mn2+ + Eo Fe 3+ /Fe2+ + 0,059 log Theo nh lut bo ton electron: Theo nh lut bo ton lng: Do ú: 6E = 5EoMnO4-/Mn2+ + EoFe 3+ 5/13/2013 27 5/13/2013 > E 5E o MnO4 / Mn E o Fe / Fe [ MnO4 ].[ Fe ] [ Mn ][ Fe ] 5[Mn2+] = [Fe3+] 5[MnO4-] = [ Fe2+] /Fe2+ > E= x1,52 0,77 =1,396V 28 14 5/13/2013 TH OX-KH CA CP KHễNG LIấN HP TH OX-KH CA CP KHễNG LIấN HP Cr2O72-+6e +14H+ =2Cr3+ +7 H2O Ta cú: E = EoCr O Vớ d: Trn 50 ml dung dch K2Cr2O7 0,02M vi 50 ml dung dch Fe2+ 0,12M; cho nng H+ = 1M 2- /2Cr3+ + [Cr O ].[H ]14 0,059 log [Cr ] Fe3+ + e = Fe2+ E = EoFe 3+ /Fe2+ + 0,059log [ Fe ] [ Fe ] 7E = 6EoCr O 2- /2Cr3+ + EoFe 3+ /Fe2+ + 0,059log [Cr2 O7 ].[ Fe ] [Cr ] [ Fe ] Theo nh lut bo ton electron: [Fe3+] = 3[Cr3+] > [Cr3+]=[Fe3+]/3 Theo nh lut bo ton lng: [Fe2+] = 6[Cr2O72-] > [Cr2O72-]=[Fe2+]/6 [ Fe ] [ Fe ].9 = 2[ Fe ] 6[ Fe ] [ Fe ] 7E = 6EoCr O 5/13/2013 29 5/13/2013 2- /2Cr3+ +EoFe 3+ /Fe2+ +0,059log 2[ Fe ] 30 15 5/13/2013 HNG S CN BNG CA PHN NG OX-KH aOx1 +b Kh2 = aKh1 + bOx2 HNG S CN BNG CA PHN NG OX-KH Kh1 a Ox b K Ox1 a Kh2 b Khi: Eoox + Vit cỏc phng trỡnh Nernst riờng cho tng cp: i vi cp oxi húa: aOx1 + ne = a Kh1 Eox = Eoox [Ox1 ] a 0,059 + log n [ Kh1 ] a bOx2 + ne = b Kh2 5/13/2013 [Ox ] b 0,059 log n [ Kh2 ] b [Ox ] b [ Kh1 ] a 0,059 log n [Ox1 ] a [ Kh2 ] b > Eoox - Eokh = 0,059 log K n n( E o ox E o kh ) 0,059 K= 10X ú: x = 5/13/2013 Ekh > Eoox - Eokh = Cú th vit: 31 = [Ox1 ] a [Ox ] b 0,059 0,059 = Eokh + log log a n n [ Kh1 ] [ Kh2 ] b > LogK = i vi cp kh: Ekh = Eokh + Eox n( E o ox E o kh ) 0,059 32 16 5/13/2013 Túm tt Th oxi húa kh, phng trỡnh Nersnt: E = E0ox/kh + 0,059/n log([Ox]/[Kh]) Khi cú nh hng ca pH, cht to phc, kt ta: phi tớnh th oxi húa kh iu kin Th oxi húa kh ca cp khụng liờn hp: - Vit phng trỡnh phn ng - Tớnh nng cỏc cht sau phn ng - Tớnh th theo cp no cũn d sau phn ng - Nu khụng d (phn ng va ) : tớnh theo cp ri cng li ( trit tiờu nng ) * Lu ý: nu h s ca phn ng khụng bng nhau, phi nhõn h s trc cng th Hng s cõn bng ca phn ng: K= 10X n( E o ox E o kh ) ú: x = 5/13/2013 0,059 33 17 [...]...5/13/2013 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN THẾ OXI HÓA – KHỬ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN THẾ OXI HÓA – KHỬ * Ảnh hưởng của phản ứng kết tủa Khi có chất kết tủa phản ứng với chất oxi hoá -khử, thế oxi hoá -khử bị ảnh Mặt khác [I-] có thể tính từ tích số tan: [I-] = TCuI/[Cu+] hưởng, gọi là thế oxi hoá -khử tiêu chuẩn điều kiện Chiều của phản ứng có thể thay đổi Phương trình Nernst... 0,059 0,059 = Eokh + log log a n n [ Kh1 ] [ Kh2 ] b > LogK = Đối với cặp khử: Ekh = Eokh + Eox n( E o ox  E o kh ) 0,059 32 16 5/13/2013 Tóm tắt 1 Thế oxi hóa – khử, phương trình Nersnt: E = E0ox/kh + 0,059/n log([Ox]/[Kh]) 2 Khi có ảnh hưởng của pH, chất tạo phức, kết tủa: phải tính thế oxi hóa – khử điều kiện 3 Thế oxi hóa – khử của cặp không liên hợp: - Viết phương trình phản ứng - Tính nồng độ... 2 5/13/2013 29 5/13/2013 7 2- /2Cr3+ +EoFe 3+ /Fe2+ +0,059log 3 2[ Fe 3 ] 30 15 5/13/2013 HẰNG SỐ CÂN BẰNG CỦA PHẢN ỨNG OX-KH aOx1 +b Kh2 = aKh1 + bOx2 HẰNG SỐ CÂN BẰNG CỦA PHẢN ỨNG OX-KH Kh1 a Ox 2 b K Ox1 a Kh2 b Khi: Eoox + Viết các phương trình Nernst riêng cho từng cặp: Đối với cặp oxi hóa: aOx1 + ne = a Kh1 Eox = Eoox [Ox1 ] a 0,059 + log n [ Kh1 ] a bOx2 + ne = b Kh2 5/13/2013 [Ox... - Tính thế theo cặp nào còn dư sau phản ứng - Nếu không dư (phản ứng vừa đủ) : tính theo 2 cặp rồi cộng lại (để triệt tiêu nồng độ) * Lưu ý: nếu hệ số của phản ứng không bằng nhau, phải nhân hệ số trước khi cộng thế 4 Hằng số cân bằng của phản ứng: K= 10X n( E o ox  E o kh ) trong đó: x = 5/13/2013 0,059 33 17 ... tính thế của dung dịch 2 Tính nồng độ các chất sau phản ứng Giải: Sau phản ứng, chất oxi hoá dư, thế của dung dịch 3 Tính thế theo cặp nào còn dư sau phản ứng được tính theo phương trình 4 Nếu không dư (phản ứng vừa đủ) : tính theo 2 cặp rồi cộng lại (để triệt tiêu nồng độ) E = EoCe Lưu ý: nếu hệ số của phản ứng không bằng nhau, phải nhân hệ số trước khi cộng thế E = 1,44V + 4+ 23 5/13/2013 /Ce3+ + 0,059log... CỦA CẶP KHÔNG LIÊN HỢP E = Eo MnO 4 /Mn2+ +0,059/5log [ MnO4 ].[ H  ]8 [ Mn 2 ] (1) Fe3+ + e = Fe2+ Ví dụ: Lấy 50 ml dung dịch MnO4- 0,02M trộn với 50 ml dung dịch Fe2+ nồng độ 0,1M Nồng độ H+ luôn bằng 1M Tính thế củ dung dịch sau phản ứng - E= Eo Fe 3+ [ Fe 3 ] [ Fe 2 ] + 0,059log /Fe2+ (2) Nhân (1) với 5 rồi cộng với (2) ta có:  6E = 5EoMnO 4 - /Mn2+ + Eo Fe 3+ /Fe2+ + 0,059 log Theo định luật ...  Thế oxi hoá -khử: thước đo mức độ oxi hoá -khử cặp bất kỳ, gọi cường độ oxi hoá -khử Chất oxi hoá -khử cao: chất oxi hoá mạnh; chất khử yếu Chất oxi hoá -khử thấp: chất oxi hoá yếu, chất khử mạnh;... cặp oxi hoá khử: So sánh oxi hoá khử, chất oxi hoá -khử cao đóng vai trò chất oxi hoá chất oxi hoá -khử thấp đóng vai trò chất khử 5/13/2013 5/13/2013 Thế oxi hoá -khử tiêu chuẩn E0  Thế oxi hoá khử. .. đổi số - KHÁI NIỆM PHẢN ỨNG OXI HÓA-KHỬ oxi hoá chất tham gia phản ứng - THẾ OXI HOÁ-KHỬ, PHƯƠNG TRÌNH NERNST Ví dụ: Ce4+ + - NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI THẾ OXI HOÁ-KHỬ Fe2+ = Ce3+ + Fe3+ - HẰNG