Bài 10: điện hóa học

Kim tra Bi Mt phn ng kt thỳc 200oC sau 0,164 phỳt, cũn 80oC kt thỳc phn ng cn 162,76 gi a Tớnh h s nhit ca phn ng? b Tớnh nng lng hot húa ca phn ng trờn, nu cho rng thi gian xy phn ng t l nghch vi hng s tc phn ng nhit ó cho Bi Tớnh in li biu kin ca Cu(NO3)2 dung dch Cu(NO3)2 0,125M Bit rng sc in ng ca pin c thnh lp t in cc ng nhỳng dung dch trờn v in cc tiờu chun hiro: Pt, H2 H+ Cu(NO3)20,125M Cu PH2 =1atm, aH+ =1M = Cu 25 C o c l: E = + 0,3105 V Cho: +0,34V Cu 2+ General Chemistry: CHNG X IN HểA HC M u Nguyờn tc bin hoỏ nng thnh in nng Trong phn ng oxi hoỏ kh thụng thng, electron chuyn trc tip t cht kh sang cht oxi hoỏ v nng lng ca phn ng hoỏ hc bin thnh nhit Vớ d nhỳng km vo dung dch CuSO4, ion Cu2+ n nhn e- trc tip t km: Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu v nng lng phn ng thoỏt di dng nhit: kJ/mol General Chemistry: HUIâ 2006 Slide of 48 M u Bng cỏch no ú nu ta thc hin s oxy hoỏ km mt ni v s kh ion Cu2+ mt ni khỏc v cho electron chuyn t km sang ion Cu2+ qua mt dõy dn, ngha l cho echuyn ng theo mt dũng nht nh thỡ nng lng ca phn ng hoỏ hc s bin thnh in nng Vy mun bin hoỏ nng thnh in nng ta phi thc hin s oxi hoỏ mt ni v s kh mt ni v cho electron chuyn t cht kh sang cht oxi hoỏ qua mt dõy dn in ú l nguyờn tc hot ng ca mi pin General Chemistry: Slide of 48 in húa hc 10.1 i tng nghiờn cu 10.2 Phn ng oxy húa kh 10.3 Cõn bng phn ng oxy húa Kh 10.4 Th in cc 10.5 Nguyờn t Gavani_pin in húa 10.6 S in phõn 10.7 nh lut Faraday General Chemistry: HUIâ 2006 Slide of 48 10.1 I TNG NGHIấN CU General Chemistry: HUIâ 2006 Slide of 48 I TNG NGHIấN CU General Chemistry: HUIâ 2006 Slide of 48 10.2.Phn ng oxy húa kh v cp oxi húa kh liờn hp 10.2.1 Phn ng oxy húa kh S oxy húa PHN NG TRAO I ELECTRON Nhng e = s oxy húa General Chemistry: Nhn e = S kh (s oxy húa gim) S kh HUIâ 2006 Slide of 48 S oxy húa (s oxy húa tng) Phn ng oxy húa kh Phn ng oxy húa kh PHN NG TRAO I ELECTRON Mt s thut ng thụng dng: S oxy húa nhng electron tng s oxy húa S kh nhn electron gim s oxy húa Cht oxy húa nhn electron Cht kh nhng electron General Chemistry: HUIâ 2006 Slide of 48 Phn ng oxy húa kh Phn ng oxy húa kh General Chemistry: HUIâ 2006 Slide 10 of 48 10.8.2Trạng thái cân pứ oxi hoá khử (O-K) Ví dụ 1: Tính số cân phản ứng: Fe3+ + Sn2+ Biết: General Chemistry: Sn4+ + Fe2+ Fe3+ / Fe2+ = + 0, 77 V ; Sn0 4+ / Sn2+ = +0,15V HUIâ 2006 Slide 42 of 48 Vớ d Tớnh hng s cõn bng ca phn; ng ụxi húa kh sau: MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O ; Cho MnO Fe 3+ Mn + Fe + = 1,51(V ) = 0,77(V ) General Chemistry: HUIâ 2006 Slide 43 of 48 10.9 ng dụng việc đo SDD 10.9 xác định số điện ly axit Ví dụ: ể xác định số điện ly axit acetic người ta thiết lập pin sau: H2 (1atm), Pt H3O+ (1M) CH3COOH (0,01M) Pt, H2 (1atm) SDD pin -0,1998V 250C Tính số điện li axit acetic ? General Chemistry: HUIâ 2006 Slide 44 of 48 ây pin nồng độ gồm hai điện cực hydro Pứ C phải: Pứ C trái: 2H+ (0,01. M) 2H+ (1M) + 2e H2 + 2e H2 Pứ chung : 2H+ (0,01. M) 2H+ (1M) 0,059 (0,01. ) E=E + lg = 0,1998 = 0,041 2 10 10 (0,041) K = = = 1,76.10 0,041 10 (1 ) General Chemistry: 2 HUIâ 2006 Slide 45 of 48 10.9.2 Xác định tích số tan muối khó tan Vớ d PbI2 l cht in li ớt tan xỏc nh tớch s tan TPbI2 ngi ta lp mt pin ú in cc bờn trỏi l Pb nhỳng dung dch PbI2 bóo ho, in cc bờn phi l Pb nhỳng dung dch Pb(NO3)2 1M in li PbI2=1, Pb(NO3)2 = 0,8 250C sc in ng ca pin o c l E = +0,091V (cu mui l dung dch KNO3 bóo ho) Hóy tớnh TPbI2 250C General Chemistry: Slide 46 of 48 Kim tra Bi Mt phn ng kt thỳc 200oC sau 0,164 phỳt, cũn 80oC kt thỳc phn ng cn 162,76 gi a Tớnh h s nhit ca phn ng? b Tớnh nng lng hot húa ca phn ng trờn, nu cho rng thi gian xy phn ng t l nghch vi hng s tc phn ng nhit ó cho Bi Tớnh in li biu kin ca Cu(NO3)2 dung dch Cu(NO3)2 0,125M Bit rng sc in ng ca pin c thnh lp t in cc ng nhỳng dung dch trờn v in cc tiờu chun hiro: Pt, H2 H+ Cu(NO3)20,125M Cu PH2 =1atm, aH+ =1M = Cu 25 C o c l: E = + 0,3105 V Cho: +0,34V Cu 2+ General Chemistry: Mt s ngun in húa thụng dng Pin Acqui S in phõn General Chemistry: HUIâ 2006 Slide 48 of 48 Mt s ngun in húa thụng dng Pin General Chemistry: HUIâ 2006 Slide 49 of 48 Mt s ngun in húa thụng dng Acqui General Chemistry: HUIâ 2006 Slide 50 of 48 Acqui chỡ gm hai tm chỡ khoột nhiu l cha PbO nhỳng dung dch H2SO4 nng 25% 30% , lỳc ny xy phn ng: PbO + H2SO4 = PbSO4 + H2O Khi np in (sc): Cc (+) : PbSO4 - 2e- + 2H2O = PbO2 + SO42- + 4H+ Cc (-) : PbSO4 + 2e= Pb + SO42Nh th c acqui xy phn ng: 2PbSO4 + 2H2O = Pb + PbO2 + 2H2SO4 v PbSO4 cc õm bin thnh chỡ hot ng, cc dng bin thnh PbO2 Khi acqui hot ng s xy quỏ trỡnh phúng in: Cc (-) : Pb - 2e- + SO42- PbSO4 Cc (+) : PbO2 + 2e- + 4H+ + SO42- PbSO4 + 2H2O Nh th c acqui xy phn ng: Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O General Chemistry: HUIâ 2006 Slide 51 of 48 Mt s ngun in húa thụng dng S in phõn General Chemistry: HUIâ 2006 Slide 52 of 48 General Chemistry: HUIâ 2006 Slide 53 of 48 General Chemistry: HUIâ 2006 Slide 54 of 48 General Chemistry: HUIâ 2006 Slide 55 of 48 General Chemistry: HUIâ 2006 Slide 56 of 48 [...]... 33 of 48 Ví dụ, ta cần đo thế điện cực của điện cực kim loại Zn Dùng điện cực so sánh là điện cực hydro tiêu chuẩn Ta thiết lập một pin như sau: Pt , H 2 H 3O + (1M ) Zn 2+ Zn o sức điện động của pin Thực nghiệm cho thấy nếu a Zn = 1 thi hiệu số điện thế lớn nhất gia 2 điện cực bằng 2+ 0,76 V và dòng điện mạch ngoài đi từ điện cực bên trái (điện cực H2) sang bên phải (điện cực Zn) Vậy E của pin này... bằng 0 3 Thế điện cực của điện cực khảo sát là sức điện động của pin gồm điện cực hydro tiêu chuẩn ghi ở bên trái và điện cực khảo sát ghi ở bên phải Khi đó sức điện động của pin bằng thế của điện cực khảo sát: E = phải - trái = điện cực khảo sát - = đcks Sức điện động của pin được coi là dương nếu dòng điện mạch ngoài đi từ điện cực bên phải sang điện cực bên trái (dòng electron ngược lại đi từ... ước về phản ứng điện cực và thế điện cực Một trong nhung đặc điểm của hệ điện hoá là sự oxy hoá và sự khử xảy ra ở hai nơi riêng biệt Do đó phản ứng tạo dòng tổng cộng có thể phân thành hai nửa phản ứng, mỗi nửa phản ứng thực hiện trên một điện cực và có thể xem sức điện động của pin: E = 1 - 2 Trong đó 1 , 2 là thế của điện cực 1 và 2, chúng chính là hiệu số điện thế gia dung dịch và điện cực ở lúc... thế điện cực cân bằng General Chemistry: Slide 32 of 48 Theo công ước quốc tế Stockholm 1968: 1 Phản ứng điện cực là phản ứng khử: Mn+ + ne = M Dạng oxi hoá + ne = Dạng khử 2 Lấy điện cực hydro làm việc ở điều kiện hoạt độ H3O+ và hoạt áp của H2 bằng 1 làm điện cực chuẩn và được gọi là điện cực hydro tiêu chuẩn Quy ước thế của điện cực hydro tiêu chuẩn ở mọi nhiệt độ đều bằng 0 3 Thế điện cực của điện. .. H2) sang bên phải (điện cực Zn) Vậy E của pin này có dấu âm tức là dấu của thế điện cực kẽm là âm E= General Chemistry: Zn 2+ Zn = 0,76V Slide 34 of 48 Dấu trừ chứng tỏ rằng điện cực kẽm tích điện âm hơn so với điện cực hydro, điều đó cũng có nghĩa là kim loại kẽm có tính khử mạnh hơn hydro Phản ứng điện cực trên hai điện cực được viết như sau: Zn2+ + 2e = Zn iện cực kẽm bên phải 2H3O+ + 2e = 2H2O... 2+ 2+ a Zn = a Cu = 1 2+ 2+ GT0 ET = E = 2F 0 T ET = E 0T RT a Zn ln 2F a Cu 2+ (2.1) 2+ 27 E 0T là sức điện động tiêu chuẩn của pin ở nhiệt độ T nó phụ thuộc vào bản chất của các chất tham gia phản ứng điện cực (2.1) biểu thị ảnh hưởng của nồng độ các chất tham gia phản ứng điện cực lên sức điện động của pin R = 8,314 J.K-1.mol-1, và F = 96500 culong.mol-1 : ET = E 0T 0,000198.T a Cu + lg n a Zn... Zn2+ SO42- K+ Cu2+ SO42- 25 Phản ứng điện cực: ở anot xảy ra sự oxi hoá: Zn - 2e = Zn2+ (điện cực Zn) ở catot xảy ra sự khử: Cu2+ + 2e = Cu (điện cực Cu) Phản ứng tổng cộng xảy ra trong pin là: Zn + Cu2+ Cu + GT của phản ứng trên có công thức sau: G T = G 0T Zn2+ a Zn a Cu + RT ln = n F E T a Cu a Zn 2+ 2+ 26 V hoạt độ của các chất rắn nguyên chất bằng 1 và số điện tử trao đổi n = 2 nên: G T = ... = Zn iện cực kẽm bên phải 2H3O+ + 2e = 2H2O + H2 iện cực hydro bên trái Phản ứng tổng cộng xảy ra trong pin sẽ là phản ứng của điện cực bên phải trừ đi phản ứng của điện cực bên trái: General Chemistry: + Zn2+ + H2 + 2H2O = Zn + 2H O 3 35 of 48 Slide Mạch điện dùng để đo thế điện cực tiêu chuẩn General Chemistry: Slide 36 of 48