Bài giảng cân bằng oxid hóa – khử điện hóa học ths ngô gia lương

Điện cực Điện cực: là một hệ gồm một thanh dẫn điện kim loại hoặc phi kim như than chì… tiếp xúc với dung dịch chứa một cặp oxi hóa khử liên hợp... Các loại điện cực phổ biến- Điện cực

ThS Ngô Gia Lương

CÂN BẰNG OXID HÓA – KHỬ

ĐIỆN HÓA HỌC

1.Phản ứng oxid hóa – khử và cặp oxid hóa khử liên hợp1.1 Phản ứng oxid hóa – khử

Sự khử (số oxy hóa giảm)

Sự oxy hóa (số oxy hóa tăng)

giảm số oxid hóa

• Chất oxid hóa – nhận electron

• Chất khử – nhường electron

Phản ứng oxid hóa – khử

1.2 Cân bằng phản ứng

Cu (s) + Ag + (aq)  Cu2+ (aq) + Ag (s)

Bước 3: Cu  Cu2+ +

2 Ag+ + 2 e-  2 Ag Bước 4:Cu (s) + 2 Ag+ (aq)  Cu2+ (aq) + 2Ag (s)

Bước 1: Xác định bán phản ứng oxi hóa và khử:

OX: Cu  Cu 2+ + 2e- RED: Ag + + e-  Ag

B ước c 2:Cân bằng các bán phương trình

HUI© 2006 General Chemistry:

2 Điện cực

Điện cực: là một hệ gồm một thanh dẫn điện ( kim loại hoặc phi kim như than chì…) tiếp xúc với dung dịch chứa một cặp oxi hóa khử liên hợp

Các loại điện cực phổ biến

- Điện cực kim lọai – ion kim lọai (điện cực tan)

- Điện cực khí – ion

- Điện cực kim lọai – anion muối không tan

- Điện cực trơ

2.1 Điện cực kim lọai – ion kim lọai (điện cực tan)

2.3 Điện cực kim lọai – anion muối không tan của kloại

Kim loại tiếp xúc

với muối không tan

của nó đồng thời

tiếp xúc với dung

dịch chứa muối tan

cùng anion.

HUI© 2006 General Chemistry:

2.4 Điện cực trơ

Gồm một thanh kim loại trơ (như Pt) tiếp xúc với hai dd chất có trạng

General Chemistry:

Slide 12 of 48

2.5 Pin điện (Nguyên tố Galvani)

Là một hệ gồm 2 điện cực ghép nối với nhau thành một mạch kín

(-) Zn(s) | Zn 2+ (aq) || Cu 2+(aq) | Cu(s) (+) Ecell = 1.103 V

Cách biểu diễn nguyên tố Galvani

• Anod là điện cực ở đó xảy ra quá trình oxid hóa

Zn (r ) - 2e  Zn2+

• Catod là điện cực ở đó xảy ra quá trình khử

Cu2+ + 2e  Cu

Cách biểu diễn nguyên tố Galvani

Dùng ký hiệu |để chỉ sự phân cách giữa hai pha; các chất trong cùng một pha dùng dấu phẩy (, );dùng | | để chỉ

cầu muối; anod được viết bên trái, catod được viết bên phải

(-) Zn(r) | Zn2+ (dd) || Cu2+(dd) | Cu(r) (+)

General Chemistry:

Slide 15 of 48

3 Thế điện cực

3.1 Thế điện cực tiêu chuẩn

Thế điện cực tiêu chuẩn của một cặp oxid hoá -khử là sức điện động của một pin tạo bởi điện cực chuẩn của cặp oxid hoá - khử đó với điện cực hidro chuẩn

Thế điện cực tiêu chuẩn

• Thế điện cực hydro tiêu chuẩn được biểu thị

Pt(r)| H2 (k, 1atm)| H+ (1M) khi là anot

H+ (1M) | H2 (k, 1atm)| Pt(r) khi là catot

E02H+/H2= 0

• Người ta thường dùng điện điện cực calomen làm điện cực so sánh thay cho điện cực hydro.Điện cực này chế tạo từ kim loại thủy ngân trộn calomen Hg2Cl2 trong

dung dịch KCl

½ Hg2Cl2 (r ) + 1e ⇋ Hg ( l) + Cl- (dd)

So với điện cực tiêu chuẩn hydro thế điện cực chuẩn của điện cực calomen bằng + 0, 2680V

Bảng thế điện cực tiêu chuẩn ở 25 0 C Bảng thế điện cực tiêu chuẩn ở 25 0 C

3.2 Ýnghĩa của thế điện cực khử tiêu chuẩn

1) So sánh độ mạnh các chất oxid hoá và độ mạnh các chất khử.

Thế điện cực khử càng lớn thì tính oxid hóa của dạng

oxid hóa càng mạnh, tính khử của dạng liên hợp càng yếu

• Ví dụ: Tính sđđ sinh ra bởi pin có phản ứng :

3 Dự đoán khả năng diễn biến của một phản ứng

Vì phản ứng có E0 dương nên phản ứng tự xảy ra

Dạng oxid hóa của cặp có thế điện điện cực khử lớn hơn có khả năng nhận electron của dạng khử của cặp

có thế khử nhỏ hơn

3.3.Thế điện cực các loại điện cực

• Điện cực kim loại: gồm một thanh kim loại nhúng

trong dung dịch muối của nó: Mn+ + ne = M

• Điện cực khí : gồm một thanh kim loại trơ hay graphit đóng vai trò vật dẫn điện đồng thời là vật mang các phân

tử khí được nhúng trong dd chứa ion tương ứng và được bão hoà bằng khí tương ứng

ở 250C có thế điện cực là – 0,31V Tính pH của dung dịch.

• Kim loại trơ điện hoá : graphit nhúng trong dung dịch chứa đồng thời dạng oxi hoá và dạng khử của cặp oxi hoá - khử

Ví dụ: các điện cực Pt/Fe3+, Fe2+; Pt/Sn4+, Sn2+…Phản ứng điện cực: ox + ne = kh

• Kim loại tiếp xúc với một muối ít tan của nó trong dung dịch

của một muối khác có cùng anion

lg 1

059 ,

00

Quan hệ giữa hằng số cân bằng và

sức điện động tiêu chuẩn

K ln RT F

ln

0



059 ,

0

nE K

lg

0



F = 96500[C/mol] R=8,314 [J/mol.K]

10

o

nE

K 

   

x oxh

a kh

oxh kh

oxh

MT KH

MT

OXH nF

RT E

a kh

oxh kh

oxh

MT KH

MT

OXH n

[KH] ↑  E ↓  tính oxh của OXH ↓  tính khử của KH ↑

 tính oxh của OXH ↓  tính khử của KH ↑

 tính oxh của OXH ↑  tính khử của KH ↓

[OXH] ↑  E ↑  tính oxh của OXH ↑  tính khử của KH ↓

  b kh  y

x oxh

a kh

oxh kh

oxh

MT KH

MT

OXH nF

RT E

General Chemistry:

Ví dụ:

Pt|Fe 2+ (0.10 M),Fe 3+ (0.20 M)||Ag + (1.0 M)|Ag(s)

5 Một số nguồn điện hóa thông dụng

Pin

Acqui

Sự điện phân

HUI© 2006

Một số nguồn điện hóa thông dụng

Pin

Một số nguồn điện hóa thông dụng

Acqui

Một số nguồn điện hóa thông dụng

Sự điện phân