Chuyên đề điện hóa học

Chuyờn : IN HểA HC GV biờn son: Hong Minh Cnh B mụn: Húa hc- Trng THPT Chuyờn Tuyờn Quang Phn I M U I L DO CHN TI Hin trng v nguyờn nhõn ch yu ca hin trng in húa hc l mt chuyờn nõng cao vic bi dng hc sinh gii Húa trng THPT Chuyờn Ni dung chuyờn ny khụng c trỡnh by y cỏc ti liu húa THPT c bn v nõng cao, ú ó gõy rt nhiu khú khn cho cỏc giỏo viờn dy i tuyn cng nh cỏc em hc sinh i tuyn Húa THPT Cỏc ti liu tham kho v chuyờn in húa hc cha nhiu v cha cú ti liu no vit riờng y , theo h thng v cỏc liờn quan n k thut gii dng toỏn ny iu ny lm cho hc sinh cỏc i tuyn hc sinh gii ca trng THPT Chuyờn khỏ lỳng tỳng gp dng bi in húa Trong cỏc kỡ thi chn hc sinh gii cp tnh, cp quc gia, bi v in húa hc l mt nhng bi toỏn thng xuyờn c cp ti vỡ õy l mt dng bi hay v rt cn thit cho cỏc em hc sinh nghiờn cu sõu v húa hc sau ny í tng gii quyt nhng khú khn trờn ca giỏo viờn cng nh hc sinh quỏ trỡnh bi dng v hc v chuyờn in húa, chỳng tụi xỏc nh cn thit phi xõy dng mt chuyờn v ny dnh cho cỏc em hc sinh gii Húa v i tuyn hc sinh gii d thi quc gia Chuyờn s c ging dy trc tip cho cỏc i tuyn hc sinh gii Húa ca nh trng v i tuyn hc sinh gii Húa ca tnh d thi quc gia T ú, cựng vi vic kim tra, ỏnh giỏ mc hc sinh nm c nhng kin thc c bn chuyờn , giỏo viờn s cú nhng iu chnh hp lớ cho nhng ln bi dng tip theo Chuyờn l ti liu tham kho cho cỏc giỏo viờn ging dy ni dung in húa cho cỏc i tuyn hc sinh gii cỏc cp II MC CH CA TI ti ca chỳng tụi nhm cỏc mc ớch sau: Xõy dng chuyờn in húa hc di dng h thng húa lý thuyt v cỏc bi dng ỏnh giỏ, nhn xột v ó c a chuyờn Hon thin chuyờn cú th l ngun ti liu cú cht lng phc v cụng tỏc bi dng hc sinh gii phn in húa III CU TRC CA TI: Chng Phn ng oxi húa-kh Chng Pin in Chng S in phõn Phn II NI DUNG Chng PHN NG OXI HểA- KH I Cp oxi húa - kh Th kh ca cỏc cp oxi húa - kh Cp oxi hoỏ kh a Khỏi nim v cp oxi hoỏ - kh ca kim loi Trong phn ng hoỏ hc, cation kim loi cú th nhn electron tr thnh nguyờn t kim loi v ngc li, nguyờn t kim loi cú th nhng electron tr thnh cation kim loi Vớ d: Cu2+ + 2e Cu Ag+ + 1e Ag M n+ 23 Tng quỏt: + ne Chất oxi hoá M { Chất khử hay Ox + ne Kh Cht oxi hoỏ v cht kh ca cựng mt nguyờn t kim loi to nờn cp oxi hoỏ kh Cỏc cp oxi hoỏ - kh trờn c vit nh sau : Tng quỏt : + Cu2 + Ag ; Ag Cu Mn + M b Kớ hiu: Dng cú s oxi hoỏ ln/ Dng cú s oxi hoỏ nh hay Mn+/Mm+ (n>m) Th kh (E0 v E): l i lng c trng cho cng (mc mnh, yu) ca mt cp oxi húa kh a Kớ hiu E (n v l vụn, kớ hiu V) V mt nhit ng hc E c trng cho trng thỏi cõn bng ca phn ng kh nờn c gi l th kh Trong thc t E cũn c gi l th oxi húa - kh (c trng cho quỏ trỡnh oxi húa - kh núi chung) hay th in cc (vic xỏc nh thc nghim th kh ca cỏc cp c thc hin bng cỏch o th ca cỏc in cc tng ng, s xột phn sau) - Nu iu kin chun: T = 298K, P = 101325 Pa (P=1 atm), [Ox] = [Kh] = 1M thỡ c gi l th kh chun E0 - Nu khụng iu kin chun thỡ c gi l th kh E T h thc: G = G0 + RTlnK -nFE = -nFE0 + RTlnK hay: E = E0 - RT lnK nF (1) Khi T = 298K, thay cỏc giỏ tr bng s ca R v F, v chuyn ln thnh lg, chỳng ta c: E = E0 + [Ox] 0,059 lg [Kh] n (2) i vi cỏc cp kiu Mn+ + ne = M (M l nguyờn t kim loi; Mn+ l ion kim loi tng ng) Biu thc Nernst cú dng: 0,059 E = E0 + lg [Mn+] (3) n Trong nhiu trng hp cỏc ion H+ v OH- cng tham gia phn ng hay c to thnh nh l sn phm ca phn ng Vớ d: MnO4- + 8H+ + 5e Mn2+ + H2O Trong cỏc trng hp ny cỏc tha s nng ca cỏc ion tng ng (vi ly tha thớch hp) cng cú mt phng trỡnh Nernst Vớ d, i vi hai trng hp nờu trờn: Cp MnO4-/Mn2+ : MnO4 [ H + ]8 0, 059 E=E + lg [ Mn 2+ ] b c im: Nu th kh cng dng thỡ quỏ trỡnh kh cng mnh Cht oxi hoỏ cng mnh, cht kh cng yu v ngc li II Chiu hng ca phn ng oxi húa kh iu kin cú phn ng oxi hoỏ kh - Phi cú cht oxi hoỏ v cht kh - Sn phm to phi l cht oxi hoỏ v kh tng ng yu hn ban u (tha quy tc anpha) a Xột theo nh tớnh: Da vo dóy in hoỏ ca cỏc nguyờn t b Xột theo nh lng: Tớnh E0, E hoc G ca phn ng Nu E > Phn ng xy theo chiu ang xột Nu E < Phn ng xy theo chiu ngc li Nu E = Phn ng trng thỏi cõn bng Vớ d Da vo bng th kh chun chng minh rng cỏc kim loi cú th kh õm iu kin tiờu chun cú th y c hirụ dung dch axit Gii: Phn ng y hiro ca cỏc kim loi c biu din nh sau: M+ nH+ Mn+ + n/2H2 õy cỏc ion H+ úng vai trũ cht oxi húa, cỏc nguyờn t kim loi M úng vai trũ cht kh, phn ng bao gm hai na phn ng: 2H+ + 2e H2 E1= 0,00 V Mn+ + ne M E2 2M+ 2nH+ 2Mn+ + nH2 cho phn ng xy E > E1 - E2 > Vỡ E1= 0,00 V E2 < Nh vy tt c cỏc kim loi cú th kh õm u cú th y c hiro cỏc dung dch axit iu kin tiờu chun Vớ d 2: Xỏc nh chiu ca phn ng: 2Hg + 2Ag+ 2Ag + Hg22+ cỏc iu kin sau: a Ag + = 104 mol / l ; Hg 2+ = 0,1mol / l b Ag + = 0,1mol / l ; Hg 2 + = 104 mol / l Gii: Phn ng ó cho gm hai na phn ng: Hg22+ +2e 2Hg E10 = 0,79 V Ag+ + e Ag E20 = 0,80 V Theo iu kin ca bi toỏn phn ng khụng iu kin tiờu chun, xỏc nh chiu ca phn ng cn phi tớnh th kh ca cỏc cp cỏc iu kin ó cho 0,059 a E Ag+/Ag = E0 + lg [Ag+] = 0,8 + 0,059 lg10-4 = 0,56 (V) n 0, 059 0,059 E Hg22+/Hg = E0 + lg [Hg22+] = 0,79+ lg 0,1= 0,76 (V) n E < Phn ng xy theo chiu t phi qua trỏi b Gii tng t: E > Phn ng xy theo chiu t trỏi sang phi III Hng s cõn bng ca phn ng oxi húa - kh Xột phn ng oxi húa - kh gm hai cp oxi húa kh dng tng quỏt: Ox1 + Kh2 Ox2 + Kh1 E10 = E(0Ox1 / Kh1 ) ; E20 = E(0Ox2 / Kh2 ) Ox2 ] [ Kh1 ] [ n( E 01 E ) lg K = Ta cú: K = Ox Kh 0, 059 [ 1] [ ] Vớ d 1: Ngi ta thờm d thu ngõn lng vo dung dch Fe3+ 10-3M Lỳc cõn bng ch cũn 4,6% st dng Fe 3+ ( 298K) Bit th kh tiờu chun ca Fe 3+/Fe2+ bng 0,77V, tớnh th kh ca cp Hg 22+/Hg nu phn ng nht xy h l: 2Hg + 2Fe3+ Hg22+ + 2Fe2+ Gii: [Fe3+] = 0,046.10-3 = 4,6.10-5M [Fe2+] = (1 - 0,046).10-3 = 9,5.10-4 M [Hg22+] = [Fe2+] /2= 4,8.10-4 M Hg 2+ Fe 2+ = 0, 205 Hng s cõn bng ca phn ng bng: K = Fe3+ M lg K = 1.2.( E Fe3+ / Fe2+ E Hg 2+ / Hg ) 0, 059 E0(Hg22+/Hg) =0,791 (V) Vớ d 2: Xỏc nh hng s cõn bng ca phn ng: Hg 22 + Hg + Hg2+ Cho : E0 (Hg2+/ Hg ) = + 0,92V v E0 (Hg2+/ Hg) = + 0,85V Gii: Hg 22 + 2Hg2+ + 2e ; G 10 = 2F ( 0,92) Hg2+ + 2e Hg ; G 20 = 2F 0,85 Hg 22 + Hg2+ + Hg ; G0 = G 10 + G 20 = F E0 G0 = 1F.E0 = 2F(0,85 0,92) E0 = 2( 0,07) = 0,14 V 2+ Lg K = 1.(0,14) = 2,37 K = 4,26 10 0, 059 Chng PIN IN A PIN IN I Khỏi nim v pin in hoỏ: Vớ d v pin in húa: - Hai cc thu tinh, mt cc cha 50ml dung dch CuSO4 1M, cc cha 50ml dung dch ZnSO4 1M Nhỳng lỏ Cu vo dung dch CuSO4, lỏ Zn vo dung dch ZnSO4 Ni hai dung dch bng mt ng hỡnh ch U ng dung dch bóo hũa NH4NO3 (hoc KNO3), ng ny c gi l cu mui Thit b núi trờn c gi l pin in hoỏ, vỡ ni hai lỏ kim loi bng mt dõy dn s o c mt dũng in i t Cu (cc +) n lỏ Zn (cc ) - S xut hin dũng in i t cc ng sang cc km chng t rng cú s chờnh lch in th gia hai in cc núi trờn, tc l trờn mi in cc ó xut hin mt th in cc nht nh - Hiu in th ln nht gia hai in cc (E pin), tc l hiu ca th in cc dng (E(+)) vi th in cc õm (E(-)) c gi l sut in ng ca pin in hoỏ (Epin = E(+) - E(-)) Sut in ng ca pin in hoỏ luụn l s dng v ph thuc vo nhit Sut in ng cú th o c bng mt vụn k cú in tr ln Vụn k cho bit sut in ng ca pin in hoỏ núi trờn: (Epin) = 1,10 V C ch phỏt sinh dũng in pin in hoỏ - Trờn in cc Zn, cỏc nguyờn t km li electron trờn b mt in cc v tan vo dung dch di dng ion Zn2+ õy xy s oxi húa cỏc nguyờn t Zn thnh Zn2+: Zn Zn2+ + 2e - Lỏ km tr thnh ngun electron nờn úng vai trũ cc õm Cỏc electron theo dõy dn n cc Cu õy, xy s kh cỏc ion Cu2+ dung dch thnh Cu bỏm trờn b mt lỏ Cu: Cu2+ + 2e Cu - Trong cu mui, cỏc cation NH +4 (hoc K+) di chuyn sang cc ng dung dch CuSO4, cỏc anion di chuyn sang cc ng dung dch ZnSO lm cõn bng in tớch, nờn cỏc dung dch luụn trung ho in - mch ngoi (dõy dn), dũng electron i t cc km sang cc ng, ngha l, theo quy c ca in hc, dũng in i t cc ng sang cc km Vỡ th, in cc km c gi l anot Tờn gi ny bt ngun t ting Hi Lp (anosdos) cú ngha l ni dũng in i vo Cũn theo c ch trờn, anot l ni xy s oxi hoỏ in cc ng gi l catot V bn cht in hoỏ hc thỡ catot l ni xy s kh ion Cu2+ Trong pin in hoỏ, anot l cc õm, cũn catot l cc dng - Cỏc phn ng oxi hoỏ v kh xy trờn b mt cỏc in cc ca pin in hoỏ núi trờn cú th c vit tng hp li bng phng trỡnh ion rỳt gn : Zn + Cu2+ Cu + Zn2+ Sut in ng chun ca pin in hoỏ a Khỏi nim: Hiu in th ln nht gia hai in cc (E pin), tc l hiu ca th in cc dng (E(+)) vi th in cc õm (E(-)) c gi l sut in ng ca pin in hoỏ Epin = E(+) - E(-)) b c im ca sut in ng ca pin in hoỏ - Luụn l s dng v ph thuc vo nhit - c quyt nh bi bn cht ca cp oxi hoỏ- kh tham gia vo phn ng trờn b mt in cc - Ph thuc vo nng ion kim loi dung dch * Khi nng cỏc ion kim loi bng 1M v nhit l 25 0C thỡ th in cc ca in cc chun c kớ hiu l Eo Vy sut in ng chun (Eopin ) bng hiu gia th in cc ca in cc chun dng (Eocatot) vi th in cc ca in cc chun õm (Eoanot): Eopin = Eocatot - Eoanot III Th in cc chun ca kim loi Sut in ng chun, tc l hiu cỏc th in cc ca cỏc in cc chun o c bng vụn k Nhng khụng th o c giỏ tr tuyt i th in cc ca cỏc in cc chun gii quyt khú khn ny, ngi ta a mt in cc so sỏnh v chp nhn mt cỏch quy c rng th in cc ca nú bng khụng ú l in cc hiro chun in cc hiro chun - Cu to ca in cc hiro chun gm mt tm platin c ph mui platin, nhỳng dung dch axit cú nng ion H + l 1M B mt in cc hp ph khớ hiro, c thi liờn tc vo dung dch di ỏp sut atm Trờn b mt in cc hiro xy cõn bng oxi húa kh ca cp oxi hoỏ - kh 2H+/H2 : H2 2H+ + 2e - Quy c rng th in cc ca in cc hiro chun bng 0,00V mi o nhit , tc l : E 2H + / H2 = 0, 00V Th in cc chun ca kim loi xỏc nh th in cc chun ca kim loi no ú, ta thit lp mt pin in hoỏ gm: in cc chun ca kim loi cn xỏc nh vi in cc hiro chun Vỡ th in cc ca in cc hiro chun c quy c bng khụng, nờn th in cc chun ca kim loi c chp nhn bng sut in ng ca pin to bi in cc hiro chun v in cc chun ca kim loi cn o, dung dch mui ca nú cú nng ion kim loi bng 1M) Trong pin in hoỏ núi trờn, nu kim loi úng vai trũ cc õm, thỡ th in cc chun ca kim loi cú giỏ tr õm Cũn nu kim loi úng vai trũ cc dng, thỡ th in cc chun ca kim loi cú giỏ tr dng Cng nh sut in ng, th in cc chun ph thuc vo nhit Trong cỏc bng s liu thng ngi ta cho giỏ tr th in cc chun 25oC Vớ d 1: Xỏc nh th in cc chun ca cp Zn2+/Zn Lp pin in hoỏ Zn - H2 in k cho bit dũng in i t in cc hiro chun sang in cc km chun v sut in ng ca pin bng 0,76 V Nh vy Zn l cc õm (anot), th in cc chun ca cp Zn2+/Zn l 0,76V (kớ hiu l E Zn2+ / Zn = 0, 76V ) Phn ng xy trờn in cc õm (anot): Zn Zn2+ + 2e Phn ng xy trờn in cc dng (catot): 2H+ + 2e H2 Phn ng oxi hoỏ - kh xy pin in hoỏ: Zn + 2H+ Zn2+ +H2 Vớ d 2: Xỏc nh th in cc chun ca cp Ag+/Ag Lp pin in hoỏ H2-Ag in k cho bit dũng in mch ngoi i t in cc bc chun sang in cc hiro chun v sut in ng ca pin bng 0,80 V o Nh vy, th in cc chun ca cp Ag+/Ag l +0,80V ( E Ag+ / Ag = + 0,80V ) Phn ng xy trờn in cc õm (anot): H2 2H+ + 2e Phn ng xy trờn in cc dng (catot): Ag+ + e Ag Phn ng oxi hoỏ - kh xy pin in hoỏ: 2Ag+ + H2 2Ag + 2H+ IV Dóy th in cc chun ca kim loi Da vo E0, ta sp xp c dóy in hoỏ ca kim loi l dóy cỏc cp oxi hoỏ kh c sp xp theo th t tng dn th in cc chun Di õy l dóy th in cc chun 25 oC ca mt s cp oxi hoỏ - kh Mn+/M (M l nhng kim loi thụng dng) cú tr s tớnh vụn (V): K+ Na + K Na 2,92 2,71 Mg2 + Ag+ 2H + Al3+ Zn2 + Fe2 + Ni + Sn + Pb2 + Cu + Au + H Mg Ag Al Zn Fe Ni Sn Pb Cu Au 2,37 1,66 0, 76 0, 44 0,25 0,14 0,13 0,00 + 0,34 + 0,80 + 1,50 Trong dóy in hoỏ: Cỏc kim loi ng trc Hiro cú E 0< 0; sau Hiro cú E0> V Cỏch vit s pin Trong trng hp cỏc cp Ox- Kh l dng M n+/M vi M kim loi rn, in cc gm mt kim loi nhỳng dung dch mui ca nú, nh trng hp cỏc in cc ng v km núi trờn, kim loi va úng vai trũ dng kh va úng vai trũ vt dn in Trong trng hp cỏc cp oxi húa kh m c dng Ox v dng Kh u l cỏc ion dung dch (vớ d Fe3+/ Fe2+, Sn4+/ Sn2+, ) hay mt cỏc dng ú th khớ hay th lng (Cl 2/Cl-, Hg22+/Hg, ) ngi ta phi dựng mt kim loi tr lm vt dn in Thụng thng kim loi c dựng l Pt Trong mt s trng hp, ngi ta dựng graphit lm vt dn in n gin vic biu din cỏc pin ngi ta dựng cỏch kớ hiu sau: (-) Kh Oxi hoỏ Oxi hoỏKh (+) - i vi pin dựng cỏc in cc kim loi kiu Mn+ /M: M1|M1n+ M2m+|M2 - i vi pin dựng kim loi tr lm vt dn in: PtFe2+, Fe3+ Cl-Pt (Cl2) VI Pin nng - Xột hai in cc kim loi vi nng ca cỏc ion kim loi khỏc C v C2 Th ca chỳng tng ng bng: E1 = E + 0,059 0,059 lg C1 v E2 = E0 + lg C2 n n Vỡ C1 C2 nờn E1 E2 cho nờn ghộp hai in cc vi ta s cú mt pin vi sc in ng: E= E1 E2 = 0,059 lg C1/C2 n - Nh vy, pin hot ng s chờnh lch nng ca cỏc ion gia hai in cc, vỡ vy chỳng c gi l pin nng Sau o sc in ng ca pin, nu bit nng ca mt dung dch cú th tớnh c nng ca dung dch cũn li VII Phõn loi in cc: loi nh sau: n cht tip xỳc vi ion ca nú dung dch: Gm loi a Cỏc in cc kim loi: Gm kim loi nhỳng dung dch mui ca nú Vớ d: in cc km: Zn|Zn2+ b in cc khớ: Gm mt kim loi tr hay graphit l vt dn in ng thi l vt mang cỏc phõn t khớ, c nhỳng dung dch cha ion tng ng v c bóo ho bng khớ tng ng Vớ d in hỡnh v quan trng nht l in cc hidro Phn ng in cc hiro l: 2H+ + 2e H2(k) Th ca in cc c xỏc nh bng phng trỡnh: 10 0,059 Theo gi thit : E(Br2/2Br ) = 1,10 lg[Br-]2 = 1,2 V 0,059 E(Cl2/2Cl ) = 1,36 lg[Cl-]2 = 1,478 V 0,059 E(MnO /Mn2+) = 1,5 + lg [H+]8 = 1,5 0,0944 pH ch oxihúa hon ton Br m khụng oxihúa Cl thỡ : 1,2 < 1,5 0,0944 pH < 1,478 0,233 < pH < 3,178 Bi 8: Cho pin (-) Pt H2(1atm), H+ (0,1M) Br -(0,2 M), AgBr(r) Ag (+) a Vit phng trỡnh phn ng xy pin lm vic (ghi rừ trng thỏi cỏc cht) b Tớnh sc in ng chun ca pin ti 298K Cho bit E Ag / Ag =0,799V; =0,0V Tớch s tan Ks(AgBr) = 7,7.10-13 c Ni mch in húa pin hot ng Tớnh nng ca cỏc ion H + v Br sc in ng ca pin bng 90% ti thi im u Bit rng ỏp sut ca H c gi khụng i sut quỏ trỡnh pin lm vic Gii: a Phn ng xy pin (-) H2(k) 2H+(aq) + 2e (+) AgBr(r) + 1e Ag(r) + Br-(aq) + Phn ng xy pin l: AgBr(r) + H2(k) Ag(r) + H+(aq) + Br-(aq) b Tớnh sc in ng: Ti 298K CH + CBr Epin = E pin 0,059.log P1/2 H õy, E0pin = E0AgBr/Ag - E H / H = E Ag / Ag + 0, 059 log K s ( AgBr ) - E H / H = 0,084V Thay CH = 0,1M; CBr = 0,2M; PH =1atm ta c Epin = 0,184V c Tớnh nng ca cỏc ion H+ v Br Khi sc in ng ca pin bng 90% ban u: 0 + + + + 2 CH + CBr Cú G pin(298) = G0 pin(298) + RT ln P1/2 H vi G pin(298)= -n.F.Epin=-1.96500.(0,9.0,184)= -15980,4J G0 pin(298) = - n.F.E0pin = -1 96500 0,084 = - 8106 J Suy ra: CH + CBr P1/2 H =e G G RT = 0,0417 Xột quỏ trỡnh: AgBr(r) + 1/2H2(k) Ag + H+(aq) + Br-(aq) Ban u: 1atm 0,1 M 0,2M Thi im nghiờn cu 1atm 0,1+x 0,2+x Q= = (0,1+x).(0,2+x) = 0,0417 x 0,06 23 Vy nng H+ v Br- ti thi im nghiờn cu ln lt l: 0,16M v 0,26M Bi 9: Pin Ni Cd c s dng rng rói cỏc loi thit b b tỳi nh in thoi di ng, mỏy quay phim xỏch tay, laptop, v.v Mt t bo ca pin Ni Cd thc hin hai na phn ng sau: Cd(OH)2(r) + 2e Cd(r) + 2OHEo1 = -0,809V 2NiO(OH) + 2H2O + 2e 2Ni(OH)2(r) + 2OHEo2 = -0,490V Eo1; Eo2 l th kh chun 25o-C a Tớnh E ca phn ng 25oC b Tớnh lng Cd cha chic in thoi di ng cú s dng pin Ni Cd Bit cụng sut thụng thng ca pin l 700mAh Gii: a 2NiO(OH) + 2H2O + 2e 2Ni(OH)2(r) + 2OHEoc = -0,490V Cd(r) + 2OH- Cd(OH)2(r) + 2e Eoa = -0,809V E a = E ao RT ln 2F OH [ ] Cd(r) + 2NiO(OH)(r) + 2H2O nap phong 2Ni(OH)2(r) + Cd(OH)2(r) E = Eoa Eoc = 1,299V b 700mAh = 0,700A 3600s = 2520C nCd = 2520/2.96485 = 0,013mol mCd = 0,013.112,4 = 1,47g Bi 10 Trn 100 ml dung dch AgNO3 5,0.10-2M vi 100 ml dung dch NaCl 0,10M 250C c dd A a Tớnh th ca in cc Ag nhỳng dung dch A, bit K s,AgCl = -10 2,5.10 v E Ag / Ag = +0,80V b Thờm vo dung dch A 100,00 ml dung dch Na2S2O3 0,20M Kt ta AgCl tan hon ton to thnh ion phc [Ag(S 2O3)2]3- v th ca in cc o c l 0,20V Tớnh hng s to thnh tng hp ca ion phc B qua cỏc quỏ trỡnh ph Gii: a n Ag = 5.10-3 mol; n Cl = 0,01 mol Phn ng: Ag+ + Cl- AgCl Ban u 5.10-3 0,01 [] 5.10-3 + + [Cl ] = 5.103 = 2,5.102 M 0,2 [Ag + ] = Ks 2,5.1010 = = 1,0.108 M [Cl ] 2,5.102 E Ag + / Ag = E 0Ag+ / Ag + 0,059lg[Ag+] = 0,80 + 0,059lg10-8 = 0,33 V b n Na2S2 O3 = 0,02 mol Phn ng: mol [Ag(S O3 )2 AgCl 5.10-3 + 2Na2S2O3 [Ag(S2O3)2]3- + NaCl + 3Na+ 10-2 5.10-3 5,0.103 ]= = 1,67.10 M E Ag + / Ag = 0,2 = 0,80 + 0,059lg[Ag+] 0,30 24 [Ag+] = 6,77.10-11M Nng Ag+ rt nờn cú th coi ton b Ag+ nm phc cht n S O to phc = 2.5.10-3 = 10-2 mol; n S O t dung dch = 0,02 0,01 = 0,01 mol 2 0,01 [S2O32-] = 0,3 = 3,33.10-2 M Ag+ + 2S2O32- [Ag(S2O3)2]32 = 2 [Ag(S O3 )2 ] 1,67.10 = = 7,4.1010 + 2 [Ag ].[S O3 ] 6,77.10 11.(3,33.10 )2 Bi 11: Cho ECrO / Cr (OH ) = 0,18V ; EMnO , H / MnO (OH ) = +1, 695V ; Cr(OH)3 CrO2- + H+ + H2O K = 1,0.10-14 a Hóy thit lp s pin c hỡnh thnh bi hai cp oxi húa - kh CrO 42-/ CrO2v MnO4-/ MnO(OH)2 b Tớnh hng s cõn bng ca phn ng xy pin c Tớnh Epin bit nng ion CrO42- l 0,01M; CrO2- l 0,03M; MnO4- l 0,2M d Mụ t chiu chuyn ng ca cỏc electron, cation, anion quỏ trỡnh pin hot ng Gii: a Xột cp CrO42-/ Cr(OH)3 K1 = 103E /0,0592 CrO42- + 4H2O + 3e Cr(OH)3 + 5OHCr(OH)3 CrO2- + H+ + H2O K = 10-14 H+ + OH- H2O Kw-1 = 1014 K = K1.K.K w1 = 103E /0,0592 CrO42- + 2H2O + 3e CrO2- + 4OHEo CrO42-/ CrO2- = Eo CrO42-/ Cr(OH)3 = - 0,18V < Eo MnO4-/ MnO(OH)2 s pin: (-) Pt | CrO42-, CrO2-, OH- || MnO4-, H+, MnO(OH)2 | Pt (+) b Tớnh K ca phn ng: MnO4- + 4H+ + 3e MnO(OH)2 + H2O K1 = 103.1,695/0,0592 CrO2- + 4OH CrO42- + 2H2O + 3e K2-1 = (103.(-0,18)/0,0592)-1 4| H2O H+ + OHKw = 10-14 MnO4- + CrO2- + H2O MnO(OH)2 + CrO42- K = K1.K2-1.(Kw)4 = 1039 0 + 1 c o Epin = E pin [MnO ].[CrO ] 0,0592 lg + [CrO 24 ] Tớnh Eopin da vo K phn ng ta cú Eopin = Epin = 0,77 + 0,2.0,03 0,0592 lg 0,01 39.0,0592 = 0,77V = 0,7656V d mch ngoi: Cỏc eletron chuyn ng t anụt (-) sang catot (+) mch : - Dung dch bờn anot cú CrO2-, OH- i n b mt anot tham gia phn ng lm dung dch gim lng ion õm so vi lng ion dng cỏc ion õm ca cu mui s i vo dung dch anot dung dch luụn trung hũa in - Dung dch bờn catot cú ion MnO4-, H+ i n b mt catot tham gia phn ng lm dung dch gim lng ion dng so vi lng ion õm cỏc ion dng ca 25 cu mui s i vo dung dch catot dung dch luụn trung hũa in Bi 12: (HSGQG 2010) Dung dch A gm Fe(NO3)3 0,05 M; Pb(NO3)2 0,10 M; Zn(NO3)2 0,01 M a Tớnh pH ca dung dch A b Sc khớ H2S vo dung dch A n bóo ho ([H 2S] = 0,10 M), thu c hn hp B Nhng kt ta no tỏch t hn hp B? c Thit lp s pin bao gm in cc chỡ nhỳng hn hp B v in cc platin nhỳng dung dch CH3COONH4 M c bóo ho bi khớ hiro nguyờn cht ỏp sut 1,03 atm Vit phn ng xy trờn tng in cc v phn ng pin pin lm vic Cho: Fe3+ + H2O FeOH2+ + H+ lg*1 = -2,17 Pb2+ + H2O PbOH+ + H+ lg*2 = -7,80 Zn2+ + H2O ZnOH+ + H+ lg*3 = -8,96 E 3+ 2+ = 0,771 V; ES/H = 0,141 V; E 2+ = -0,126 V ; 25 oC: 2S Fe /Fe Pb /Pb 2,303 RT ln = 0,0592lg ; pKS(PbS) = 26,6; pKS(ZnS) = 21,6; pKS(FeS) = 17,2 F pK a1(H2S) = 7,02; pK a2(H 2S) = 12,90; pK + = 9,24; pK a(CH3COOH) = 4,76 a(NH ) Gii: a Fe3+ + H2O FeOH2+ + H+ *1 = 10-2,17 (1) 2+ + + -7,80 Pb + H2O PbOH + H *2 = 10 (2) 2+ + + -8,96 Zn + H2O ZnOH + H *3 = 10 (3) + -14 H2O OH + H Kw = 10 (4) So sỏnh (1)(4): *1 CFe3+ >> *2 CPb2+ >> *3 C Zn2+ >> Kw tớnh pHA theo (1): Fe3+ + H2O FeOH2+ + H+ *1 = 10-2,17 (1) C 0,05 [] 0,05 - x x x + [H ] = x = 0,0153 M pHA = 1,82 0 b Do E Fe3+ /Fe2+ = 0,771 V > ES/H2S = 0,141 V nờn: 2Fe2+ + S + 2H+ 1/ 2Fe3+ + H2S K1 = 1021,28 0,05 0,05 0,05 2+ + 2/ Pb + H2S PbS + 2H K2 = 106,68 0,10 0,05 0,25 2+ + 3/ Zn + H2S ZnS + 2H K3 = 101,68 4/ Fe2+ + H2S FeS + 2H+ K4 = 10-2,72 K3 v K4 nh, ú cn phi kim tra iu kin kt ta ca ZnS v FeS: ' ' Vỡ mụi trng axit C Zn2+ = C Zn 2+ = 0,010 M; C Fe2+ = CFe2+ = CFe3+ = 0,050 M i vi H2S, Ka2 H2O > Ion (+) KL t Al v trc + Ti anụt (cc dng): anion nhng electron, ion no cú tớnh kh mnh s nhng electron trc Gc axit khụng cú oxi > H2O > Gc axit cú oxi Vớ d: S2 > I > Br > Cl > F > OH 28 - Chỳ ý + Vi H2O: Catot: 2H2O + 2e H2 + 2OH Anot: 2H2O 4H+ + O2+ 4e + Mt s trng hp phi xột s in phõn ca gc axit cú oxi Vớ d: 2SO42 S2O82 +2e ClO3- + H2OClO4- +2H++ 2e Vớ d 1: in phõn dung dch CuSO vi cỏc in cc tr (graphit ) Thớ nghim cho bit sut in ng ca ngun in bng hoc ln hn 1,3V, thy kim loi Cu bỏm trờn catot v khớ oxi thoỏt anot Gii thớch : Khi cú dũng in i vo dung dch, ion SO24 di chuyn v anot, ion Cu2+ di chuyn v catot - anot (cc +) cú th xy s oxi hoỏ ion SO24 hoc phõn t H2O, vỡ H2O d b oxi hoỏ hn, sn phm l khớ oxi: 2H2O(l) O2(k) + 4H+(dd) + 4e - catot (cc -) cú th xy s kh ion Cu 2+ hoc phõn t H2O Vỡ ion Cu2+ d b kh hn H2O, nờn ion Cu2+ b kh thnh kim loi Cu bỏm trờn catot : Cu2+ + 2e Cu Phng trỡnh in phõn : đp 2CuSO4 + 2H2O 2Cu + O2 + 2H2SO4 Vớ d 2: in phõn dung dch CuSO vi anot ng (anot tan) Thay graphit anot bng mt on dõy ng mnh Sau mt thi gian in phõn, nhn thy on dõy ng nhỳng dung dch CuSO b tan ht v cú kim loi Cu bỏm trờn b mt catot Gii thớch : anot (cc +), cỏc nguyờn t Cu b oxi hoỏ thnh Cu2+ i vo dung dch : Cu(r) Cu2+(dd) + 2e Trong s in phõn ny, anot dn dn b ho tan catot (cc -), ion Cu2+ b kh thnh nguyờn t Cu bỏm trờn b mt catot : Cu2+(dd) + 2e Cu(r) Phng trỡnh in phõn : Phng trỡnh in phõn cho thy nng ca ion Cu 2+ dung dch l khụng i S in phõn ny c coi nh l s chuyn di kim loi Cu t anot v catot III nh lut Faraday: A.I.t m= nF m: lng n cht sn phm(gam) 29 F = 96500 (Hng s Faraõy) t: thi gian in phõn(s) I: cng dũng in(A) A: phõn t ca n cht ang xột(gam) n: s mol electron to mol n cht ang xột 32.I.t Vớ d: m O2 = (n = 4, M = 32) 4.96500 IV Th phõn cc v th phõn hu * Khi in phõn dung dch no ú thỡ sau thi gian s xut hin pin in bờn mch Vớ d: in phõn dung dch CuCl2 - Ti cc õm: Cu2+ + 2e = Cu Cu to thnh bỏm trờn in cc trờn Pt s to in cc nh Cu nhỳng vo dung dch Cu2+ - Ti cc dng: 2Cl- -2e = Cl2 Cl2 c Pt hp ph s to in cc khớ l Pt /Cl2, Cl To pin in vi in cc l Cu2+/Cu v Pt/Cl2, Cl Epin = E(+) E(-) Pin ny cú dũng in ngc chiu vi dũng in mch ngoi * Mun quỏ trỡnh in phõn xy cn hiu in th bờn ngoi ln hn E pin va mi to Th phõn cc l Epin va mi hỡnh thnh Th phõn hu l hiu in th bờn ngoi cn t vo phn ng in phõn xy Quỏ th = Up/h Up/c = Up/h Uphúng - Uq/t ph thuc vo cỏc khớ sn phm, bn cht in cc, b mt in cc, (thng gi thit s cho) - T th phõn cc, quỏ th s tớnh c th phõn hu v s bit phn ng no xy u tiờn in phõn dung dch vỡ U phõn hu cng nh thỡ phn ng cng d xy V ng dng ca in phõn: S in phõn cú nhiu ng dng cụng nghip iu ch cỏc kim loi Mt s kim loi, dự cú th in cc chun õm nhng cú th iu ch bng cỏch in phõn dung dch mui ca chỳng Thớ d : Hn 50% sn lng Zn ca th gii c iu ch bng phng phỏp in phõn dung dch ZnSO4 Nhng kim loi cú th in cc chun rt õm nh cỏc kim loi kim (Na, K ) c iu ch bng cỏch in phõn nhng hp cht ion ca chỳng dng núng chy iu ch mt s phi kim, nh H2, O2, F2, Cl2 30 iu ch mt s hp cht, nh KMnO4, NaOH, H2O2, nc Gia-ven, Tinh ch mt s kim loi, nh Cu, Pb, Zn, Fe, Ag, Au, Phng phỏp in phõn vi anot tan c dựng tinh ch kim loi Vớ d, cú vng tinh khit, ngi ta dựng anot tan l vng thụ, catot thu c vng rũng cú tinh khit 99,99% M in in phõn vi anot tan cng c dựng k thut m in, nhm bo v kim loi b n mũn v to v p cho vt m Trong m in, anot l kim loi dựng m, nh Cu, Ag, Au, Cr, Ni , catot l vt cn m Lp m thng rt mng, cú dy t 5.105 n 1.103cm Vớ d: m km, thic, niken, bc, vng, V Mt s bi v in phõn: Hin tng cc dng tan, m in: Bi 1: Tiờn hanh ma huõn chng ụng co tiờt diờn S (cm 2) vi dung dich iờn phõn la Cu(NO3)2, anot lam bng Cu, thi gian la t giõy, hiờu suõt iờn phõn la h% thu c mụt lp ma co bờ day la ( micromet- ) Biờt khụi lng riờng cua Cu la 8,92 g/ cm3 Thiờt lõp cụng thc tụng quat tinh mõt ụ dong cua qua trinh iờn phõn theo S, t va Ap dung khi: t= 2phut 30 giõy, h= 80%, = 8,5 V S mCu m mCu 104 Cu Trong o VCu = (cm ) = (cm)= ( ) mCu= d S 10-4 (g) d d S d S A.I t.h Mt khac iờn phõn vi hiờu suõt la h% thi: mCu = = d S 10-4 Gii: Ap dung cụng thc: Bờ day cua lp ma = n.F 100 Vi: n la sụ e trao ụi cua qua trinh Cu + e Cu Ampe Mõt ụ dong iờn phõn = I = n.F d 102 ( ) S At .h cm Ap dung vi: t= 2phut 30 giõy= 150 giõy; h= 80%, = 8,5 micromet 2.96500.8,5.8,92 Ampe Mõt ụ dong iờn phõn = 10 = 0,19 ( ) 64.150.80 cm 2+ Bi 2: Ngi ta m niken lờn mu vt kim loi bng phng phỏp m in b m cha dung dch niken sunfat in ỏp c t lờn cỏc in cc ca b m l 2,5 V Cn m 10 mu vt kim loi hỡnh tr; mi mu cú bỏn kớnh 2,5cm, cao 20 cm Ngi ta ph lờn mi mu mt lp niken dy 0,4 mm Hóy: a Vit phng trỡnh cỏc phn ng xy trờn cỏc in cc ca b m in b Tớnh in nng (theo kWh) phi tiờu th Cho bit: Niken cú lng riờng D = 8,9 g/cm3; lng mol nguyờn t l 58,7(g/mol); hiu sut dũng bng 90% ; kWh = 3,6.106J Gii: a Phng trỡnh cỏc phn ng xy trờn b mt cỏc in cc ca b m: Anot : Ni Ni2+ + e Catot: Ni2+ + e Ni b Th tớch ca mu vt kim loi hỡnh tr l 31 V = r2h = 3,14 ì (2,5)2 ì 20 = 392,5 (cm3) Lp ph niken mi mu vt cú b dy 0,4 mm nờn mi mu vt ny bỏn kớnh tng ti 2,5 + 0,04 = 2,54 (cm); chiu cao tng ti 20,0 + (0,04ì2) = 20,08 (cm) Vy th tớch ca mi mu vt ny tng thờm mt lng l: V = V ' - V = [ 3,14 (2,54)2 20,08] - 392,5 V = 14,281(cm3) Tng s th tớch tng thờm cu c 10 mu vt l: V = 10 V = 10 ì 14,281cm3 = 142,81 cm3, õy cng chớnh l th tớch niken phi ph lờn 10 mu vt cn m Khi lng tng ng l: M = V.D =142,81.8,9 = 1271,01 (gam) hay 1271,01/ 58,7 = 21,6526 (mol) T biu thc ca nh lut Faraay: m = AIt/ 96500n It = (m/A).96500n (1) S in nng tng ng l: w = ItU = (m/A).96500n.U (2) Vi Ni ta cú n = 2; theo trờn ó cú (m/A) = 21,6526 (mol); theo bi U = 2,5 V Th cỏc tr s ny vo (2), ta cú w = 21,6526.96500.2.2,5 = 10447379,5 (J) Vỡ hiu sut dũng in l 90% v kWh = 3,6.10 6J nờn s in nng thc t cn dựng l: W = (w/90).100.(1/3,6.106) = 10447379,5/90).100.(1/3,6.106) = 3,2245kWh Th t in phõn, tỏch cỏc ion dung dch bng phng phỏp in phõn: Bi 1: in phõn dung dch X gm CuSO4 0,10M; Ag2SO4 0,05M; HClO4 1M a Cho bit th t xy s in phõn (tớnh toỏn c th) b Cú th dựng phng phỏp in phõn tỏch c riờng Cu, Ag dung dch c khụng? Cho E0Ag+/Ag = 0,80V ; E0Cu2+/Cu = 0,34V Gii: a Cỏc bỏn phn ng xy ra: + in cc anot: H2O = 2H+ + 1/2 O2 + 2e + Gi thit in cc catot cú ln lt l: Ag+ + 1e Ag Cu2+ + 2e Cu 2H+ + 2e H2 Theo phng trỡnh Nesrnt ta cú: EAg+/Ag = EoAg+/Ag + 0,0592lg[Ag+] = 0,8 + 0,0592lg0,05.2 = 0,7408(V) ECu2+/Cu = EoCu2+/Cu + 0,0592lg[Cu2+] = 0,34 + (0,0592/2)lg0,1 = 0,3104(V) E2H+/H2 = Eo2H+/H2 + (0,0592/2)lg[H+]2 = + 0,0592lg1 = 0(V) Nhn thy: EAg+/Ag > ECu2+/Cu > E2H+/H2 Th t in phn ln lt l Ag+ Cu2+ H+ b Ban u ion Ag+ b in phõn thỡ th phõn cc cn t vo l: 32 Umin = Epc = Ea - Ec = 1,23 - 0,7408 = 0,4892(V) Ta tng dn th (U) n E c = 0,34V, lỳc ú ion Cu 2+ b in phõn thỡ ion Ag+ cũn li l: EAg+/Ag = EoAg+/Ag + 0,0592lg[Ag+] = 0,34V 0,34 = 0,8 + 0,0592lg[Ag+] [Ag+] = 1,697.10-8M < 10-6 Vy coi nh ion Ag+ ó ht T kt qu trờn ta thy cú th tỏch c Ag, Cu dung dch CuSO 0,10M; Ag2SO4 0,05M, HClO4 1M Bi 2: in phõn dung dch cha CuSO 0,1M v CoSO4 0,1M axit H2SO4 0,5M 250C, dựng in cc Pt vi dũng in I=0,2A a Vit phng trỡnh phn ng xy cỏc in cc v tớnh th ca cỏc cp oxi húa kh tng in cc b Cú th tỏch ion Cu2+ Co2+ c khụng? c Nu in phõn dung dch cha CuSO4 0,1M v CoSO4 0,1M cú cha NaCN 1M thỡ kim loi no s tỏch trc? Bit th cõn bng ca ng NaCN bng -0,9V v ca coban l -0,75V d Cú th tỏch coban ng c khụng nu tt c ion Co 2+ dung dch tn ti di dng phc Co(CN)64- v nng NaCN c gi c nh bng 1M thi gian in phõn Coi tỏch hon ton nng ion kim loi cũn li < 10-6 mol/l Bit 250C, Eo (Cu2+/Cu) = 0,34V; Eo (Co2+/Co) = - 0,28V; Eo (O2,H+/H2O) = 1,23V; PO2= 1atm Gii: a CuSO4 Cu2+ + SO420,1 0,1 0,1 2+ CoSO4 Co + SO420,1 0,1 0,1 + H2SO4 2H SO4 2+ 0,5 2+ (-) Cu +2eCu E(Cu2+/Cu) = Eo (Cu2+/Cu) + 0,059 0,059 lg [Cu2+]=0,34+ lg0,1=0,3105V 2 Co2++2e Co 0,059 0,059 lg [Co2+]=-0,28+ lg0,1=-0,3095V 2 Ta thy: E(Cu2+/Cu) > E(Co2+/Co) Cu2+ b in phõn trc E(Co2+/Co) =Eo (Co2+/Co) + (+) 2H2O 4H+ + O2 +4e E(O2/H2O) = E0 (O2/H2O)+ 0,059 0,059 lg [H+]4 Po2=1,23+ lg1=1,23V 4 b Khi bt u xut hin Co E(Cu2+/Cu) =-0,3095V -0,3095= Eo Cu2+/Cu + 0,059 lg [Cu2+] [Cu2+] = 10-22 ion g/l 10-6 Cú th tỏch ion Cu2+ Co2+ c Trong NaCN: E(Cu2+/Cu) =-0,9V < E(Co2+/Co) = -0,75V Vy Co 2+ s b tỏch trc 33 d Co2++6CN- Co(CN)640,1 0,1 4Co(CN)6 +2e Co + 6CN0,1 -0,75 = E(Co(CN)64-/Co) =Eo (Co(CN)64-/Co) + 0,059 lg [Co(CN)64-]/[CN-]6 Eo (Co(CN)64-/Co) = -0,7205V tỏch Co2+ Cu2+ thỡ E(Co(CN)64-/Co) = -0,9V -0,9= -0,7205+ 0,059 lg [Co(CN)64-]/[CN-]6 [Co(CN)64-]= 10-6,1 M E 2H /H > E Co /Co nờn th t in phõn trờn catot l: Cu2+, H+, Co2+ Khi 10% Cu2+ b in phõn thỡ [Cu2+] = 0,018M, lỳc ny E Cu /Cu = 0,285V > E 2H /H , tc l H2 cha thoỏt Nu ngt mch in v ni on mch cc, bỡnh in phõn s tr thnh pin in cú cc dng (catot) l cp O 2/H2O, cũn cc õm (anot) l cp Cu2+/Cu Phn ng xy l: -Trờn catot: O2 + 4H+ + 4e 2H2O (2) -Trờn anot: Cu Cu2+ + 2e (1) + Phn ng tng quỏt: 2Cu + O2 + 4H 2Cu2+ + 2H2O Pin s phúng in cho ti th ca in cc tr nờn bng c tỏch hon ton Cu2+, th catot cn t vo cho: E Cu / Cu > Ec > E 2H /H Khi Cu2+ b in phõn hon ton thỡ coi nh [Cu2+] = 0,02.0,005% = 10-6M Lỳc ú: E Cu / Cu = 0,337 + 0,0592/2 lg[1.10-6] = 0,159 V ng thi bờn anot to H+, vy nng H+ lỳc ny l: 0,01 + 2(0,02 -10-6) = 0,05M E 2H /H = 0,0592lg [H+] = - 0,077V < E Cu / Cu Nh vy, khụng tớnh n quỏ th ca H2 trờn in cc Pt thỡ th catot cn khng ch khong 0,077 < Ec < 0,159 V Cu2+ b in phõn hon ton d T (2) ta cú s mol ca oxi gii phúng ra: n= It/n.F= 0,5.25.60/(4.96500)= 1,943.10-3 (mol) Th tớch khớ oxi thoỏt trờn anot (ktc) l: V = 1,943.10-3 22,4 = 0,0435(l) Theo (1), s mol ng b in phõn sau 25 phỳt l: n = It/nF = 0,5.25.60/(2.96500) = 3,886.10-3 (mol) < 4.10-3mol Nh vy Cu2+ cha b in phõn ht Nng Cu2+ cũn li l: [Cu2+ ] = (4.10-3 3,886.10-3)/0,2 = 5,7.10-4 (M) -4 Khi ú th catot Ec = E Cu / Cu = 0,337 + 0,0592 lg (5,7.10 ) = 0,24V + 2+ 2+ 2+ + + 2+ 2+ + 2+ 2+ 35 Phn III KT LUN I Nhng cụng vic ó thc hin Xõy dng chuyờn in húa hc Bỏo cỏo ni dung chuyờn trc t chuyờn mụn Tin hnh ging dy chuyờn cho i tuyn hc sinh gii Húa ỏnh giỏ, rỳt kinh nghim v b sung, thay i nhng ni dung cha tht hp lớ chuyờn II Nhng tỏc dng ca ti i vi hc sinh: ti ny ó c chỳng tụi s dng ging dy cho hc sinh lp chuyờn Húa v hc sinh i tuyn quc gia Thụng qua ti ny, gúp phn giỳp hc sinh nm c mt cỏch h thng mt s v in húa hc v thc s ó b sung rt nhiu kin thc cho hc sinh i vi giỏo viờn: ti ny cng l mt t liu b ớch ging dy, c bit l i vi cỏc giỏo viờn tr ng thi, thụng qua ti ny, cỏc giỏo viờn tip tc cng c, xõy dng v hon thin cỏc chuyờn tip theo III xut Trong quỏ trỡnh biờn son ti ny, chỳng tụi khụng trỏnh nhng hn ch v mt kin thc nờn s cú cú th cũn cha tht cht ch Chỳng tụi rt mong s gúp ý ca cỏc ng nghip chỳng tụi hon thin ti ny, gúp phn b sung, nõng cao kin thc ca chỳng tụi v úng gúp vo b t liu ging dy ca chỳng tụi thờm phong phỳ 36 TI LIU THAM KHO thi chn HSG Quc gia cỏc nm thi chn i tuyn hc sinh thi Olympic Húa hc Phõn tớch (2005), Nguyn Tinh Dung, o Th Phng Dip, NXB HSP Bi chun b thi húa hc quc t thi húa hc quc t 37 [...]... dung chưa thật hợp lí trong chuyên đề II Những tác dụng của đề tài 1 Đối với học sinh: Đề tài này đã được chúng tôi sử dụng giảng dạy cho học sinh lớp chuyên Hóa và học sinh trong đội tuyển quốc gia Thông qua đề tài này, góp phần giúp học sinh nắm được một cách hệ thống một số vấn đề về điện hóa học và thực sự đã bổ sung rất nhiều kiến thức cho học sinh 2 Đối với giáo viên: Đề tài này cũng là một tư... bị điện phân hết Nồng độ Cu2+ còn lại là: [Cu2+ ] = (4.10-3 – 3,886.10-3)/0,2 = 5,7.10-4 (M) -4 Khi đó thế catot Ec = E Cu / Cu = 0,337 + 0,0592 lg (5,7.10 ) = 0,24V + 2+ 2 2+ 2+ + 2 + 2+ 2 2+ + 2+ 2 2+ 35 Phần III KẾT LUẬN I Những công việc đã thực hiện 1 Xây dựng chuyên đề Điện hóa học 2 Báo cáo nội dung chuyên đề trước tổ chuyên môn 3 Tiến hành giảng dạy chuyên đề cho đội tuyển học sinh giỏi Hóa. .. II Xác định sức điện động (suất điện động) của pin, cân bằng phản ứng oxi hóa khử: Bài 1: Để xác định hằng số điện li của axit axêtic người ta thiết lập một pin gồm hai điện cực: - Điện cực 1 là điện cực hidrô tiêu chuẩn - Điện cực 2 là dây Pt nhúng vào dung dịch axit axêtic 0,01M a Thiết lập sơ đồ pin và viết các bán phản ứng xảy ra trên bề mặt mỗi điện cực khi pin hoạt động b Sức điện động của pin... điện phân là quá trình oxi hoá - khử xảy ra ở bề mặt các điện cực khi có dòng điện một chiều đi qua chất điện li nóng chảy hoặc dung dịch chất điện li Như vậy, sự điện phân là quá trình sử dụng điện năng để tạo ra sự biến đổi hoá học Ví dụ: Khi cho dòng điện một chiều đi qua muối NaCl nóng chảy, ở điện cực dương (nối với cực dương của nguồn điện) có khí clo thoát ra, còn ở cực âm (nối với cực âm của... thành bám trên điện cực trên thanh Pt sẽ tạo 1 điện cực như thanh Cu nhúng vào dung dịch Cu2+ - Tại cực dương: 2Cl- -2e = Cl2 Cl2 được Pt hấp phụ sẽ tạo 1 điện cực khí là Pt /Cl2, Cl⇒ Tạo 1 pin điện với 2 điện cực là Cu2+/Cu và Pt/Cl2, Cl⇒ Epin = E(+) – E(-) Pin này có dòng điện ngược chiều với dòng điện ở mạch ngoài * Muốn quá trình điện phân xảy ra cần 1 hiệu điện thế bên ngoài lớn hơn E pin vừa mới tạo... ra khỏi dung dịch CuSO 4 0,10M; Ag2SO4 0,05M, HClO4 1M Bài 2: Điện phân 1 dung dịch chứa CuSO 4 0,1M và CoSO4 0,1M trong axit H2SO4 0,5M ở 250C, dùng điện cực Pt với dòng điện I=0,2A a Viết phương trình phản ứng xảy ra ở các điện cực và tính thế của các cặp oxi hóa khử ở từng điện cực b Có thể tách ion Cu2+ ra khỏi Co2+ được không? c Nếu điện phân dung dịch chứa CuSO4 0,1M và CoSO4 0,1M có chứa NaCN... 3: Ở 250C, cho dòng điện một chiều có cường độ 0,5A đi qua bình điện phân chứa 2 điện cực platin nhúng trong 200 mL dung dịch gồm Cu(NO 3)2 0,020 M, Co(NO3)2 1,0 M, HNO3 0,010 M a Viết phương trình các nửa phản ứng có thể xảy ra trên catot và anot trong quá trình điện phân b Khi 10% lượng ion kim loại đầu tiên bị điện phân, người ta ngắt mạch điện và nối đoản mạch hai cực của bình điện phân Hãy cho biết... Vì thế mà cực dương của thiết bị điện phân được gọi là anot - Ở cực âm (catot) xảy ra sự khử ion Na+ : 2Na+ (l) + 2e → 2Na(l) Sự điện phân NaCl nóng chảy có thể biểu diễn ngắn gọn bằng sơ đồ : Catot d− ¬   NaCl   → Anot ⊕ 2Na+ +2e → 2Na 2Cl– → Cl2 + 2e ®pnc Phương trình của sự điện phân là: 2NaCl  → 2Na + Cl2 II Sự điện phân các chất điện li 1 Điện phân chất điện li nóng chảy: chỉ có sự cho... [H+]= - 0,059pH Kí hiệu điện cực: Pt (H2, P=1 atm)|H+ 2 Kim loại trơ điện hóa, graphit nhúng trong dung dịch chứa đồng thời dạng oxi hóa và dạng khử của cặp oxi hóa khử: Ví dụ: Pt|Fe3+, Fe2+; Pt|Sn4+, Sn2+ Thế của điện cực được xác định bằng phương trình: 0,059 Ox E = E0 + lg Kh n 3 Kim loại tiếp xúc với một muối ít tan của nó trong dung dịch của một muối khác có cùng anion Ví dụ: - Điện cực bạc – bạc clorua:... với các giáo viên trẻ Đồng thời, thông qua đề tài này, các giáo viên tiếp tục củng cố, xây dựng và hoàn thiện các chuyên đề tiếp theo III Đề xuất Trong quá trình biên soạn đề tài này, chúng tôi không tránh khỏi những hạn chế về mặt kiến thức nên sẽ có vấn đề có thể còn chưa thật chặt chẽ Chúng tôi rất mong sự góp ý của các đồng nghiệp để chúng tôi hoàn thiện đề tài này, góp phần bổ sung, nâng cao kiến