chuyên đề: Phản ứng oxi hóa khử

PHẢN ỨNG OXI HÓA-KHỬ PHẢN ỨNG OXI HÓA-KHỬ Cặp oxi hóa khử Thế khử cặp oxi hóa khử Thế điện cực, yếu tố ảnh hưởng đến điện cực Chiều phản ứng oxi hóa - khử Cơ chế phản ứng oxi hoá - khử Các giản đồ kiện Pin điện hóa Sự điện phân CƠ CHẾ CỦA PHẢN ỨNG OXI HÓA-KHỬ Phản ứng oxi hóa - khử theo chế chuyển electron 2e Cu2+(aq)+Zn(r) Cu(r)+Zn2+(aq) Phản ứng chuyển electron phản ứng hai chất tiếp xúc với electron chuyển trực tiếp từ chất sang chất Phản ứng oxi hóa - khử theo chế chuyển nguyên tử  Trong phản ứng này, HOCl đóng vai trò chất oxi hóa, ion NO2- đóng vai trò - - chất khử Sự biến đổi ion NO2 thành ion NO3 xem oxi hóa nguyên +3 tử N (là nguyên tử nguyên tố tạo oxoanion), nghĩa tương ứng với +3 electron N Nhưng thấy, oxi hóa xảy không liên quan với electron electron chuyển từ chất khử đến chất oxi hóa mà kết chuyển nguyên tử oxi từ phân tử axit hipoclorơ đến ion nitrit  Phản ứng oxi hóa - khử với oxoanion SO32-, NO2-, OCl-, BrO Phần lớn phản ứng bao gồm chuyển vài nguyên tử oxi liên kết với oxoanion từ nguyên tử tới nguyên tử khác Trong oxoanion, nguyên tử oxi liên kết với nguyên tử trung tâm mật thiết chuyển trực tiếp kiểu xảy chậm chạp: - NO2 + OCl → NO3 + Cl PIN ĐIỆN HÓA Phản ứng oxy hóa-khử Zn + Cu 2+ → Zn + + Cu e ∆Ho , KJ/mol Zn Cu2+ Zn2+ Cu 64,39 -152,4 ∆H = −152,4 − 64,39 = −216,79kJ o 2e chuyển từ chất khử (Zn) sang chất oxy hóa (Cu2+) & tỏa lượng nhiệt Pin Zn-Cu (pin điện hóa) CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG NGUYÊN TỐ GANVANIC Zn -2e → Zn Cu2+ +2e → Cu 2+ (-) Zn | Zn2+ (dd) || Cu2+(dd) | Cu (+) (-) M1| M1n+|| M2n+| M2 (+) Quá trình oxyhoá Anod (-) ϕ- < ϕ + Quá trình khử Catod (+) CÁC LOẠI ĐIỆN CỰC Điện cực kim loại Điện cực phi kim Điện cực oxy hóa-khử Điện cực hydro chuẩn 1) Điện cực kim loại: gồm kim loại M nhúng dung dịch muối chứa n+ ion M kim loại 2) Điện cực phi kim: gồm phi kim rắn có khả dẫn điện, nhúng n2+ muối chứa ion ⇌ X Zn phi Zndung Zndịch Zn2+ +2e nkim kí hiệu X/X Phản ứng điện cực: X + ne X n- 10 Giản đồ Frost 36 Giản đồ Frost Nitơ CÁCH CHUYỂN TỪ GIẢN ĐỒ LATIMER SANG GIẢN ĐỒ FROST Giản đồ Latimer môi trường axit -0,70 v -1,76 v Giản đồ Frost Trong môi trường axit 37   Số oxi hóa oxi 0, -1, -2 tiểu phân Đối với thay đổi số oxi hóa từ 0→ -1 (từ O2 đến H2O2) E = 0,70V Vì số 0 oxi hóa H2O -2 E hình thành H2O +1,23V, nên nE = -2,46V Trên đoạn nối H2O2 H2O: - Với số oxi hóa -1 nE0 = - 0,70V - Với số oxi hóa -2 nE0 = - 2,46V  → Sự chênh lệch - 1,76V Sự thay đổi số oxi hóa từ H2O2 đến H2O -1 Do E cặp H2O2/H2O (-1,76V)/ (-1) = +1,76V phù hợp với giản đồ Latimer 38 39 1,51 1,75 1,5 -1,18 0,27 4,27 MnO4- 0,56 MnO42MnO43MnO2 0,95 Mn3+ Mn2+ Mn 2,27 1,23 1,70 40 SỬ DỤNG GIẢN ĐỒ FROST Chất oxi hóa cặp với độ dốc dương (E0 dương hơn) có khả bị khử Chất khử cặp với độ dốc dương (E0 dương hơn) có khả bị oxi hóa 41 Một ion phân tử B giản đồ Frost không bền chịu dị phân nằm pha đường thẳng nối hai tiểu phân trước (A) sau (C) Một chất B nằm phía đường thẳng nối hai tiểu phân trước (A) sau (C) giản đồ Frost bền hai tiểu phân A, C lượng Gip trung bình B thấp Theo đó, phản ứng hợp phân A C thuận lợi mặt nhiệt động 42 (POURBAIX) Quá trình khử nước: 2H+ + 2e– → H2(g) H2O + e– → H2(g) + OH– Nếu áp suất riêng phần H2 1atm 250C E = E° - (0,059/2)×2pH = – 0,059 pH Quá trình oxi hóa nước: H2O → O2(g) + H+ + e– Nếu áp suất riêng phần O2 1atm 250C 43 0,6 v 1,23v 0v 44 GIẢN ĐỒ POURBAIX ĐỐI VỚI ION SẮT 45 SO SÁNH ĐIỆN PHÂN VỚI PIN ĐIỆN HÓA  Pin điện hóa  Điện phân Anot (cực âm): cho “e” Anot (cực dương): cho “e” Catot (cực dương): nhận “e” Catot (cực âm): nhận “e” Hóa  Điện Điện  Hóa 48 Ứng dụng Pin Slid e 47 of 48 Ứng dụng Acqui 48 Ứng dụng Điện phân 48 Ứng dụng Mạ điện 49 ...PHẢN ỨNG OXI HÓA-KHỬ Cặp oxi hóa khử Thế khử cặp oxi hóa khử Thế điện cực, yếu tố ảnh hưởng đến điện cực Chiều phản ứng oxi hóa - khử Cơ chế phản ứng oxi hoá - khử Các giản đồ... So sánh lực tương đối chất oxi hóa chất khử Thế khử cặp oxi hóa-khử dương lực oxi hóa dạng oxi hóa mạnh lực khử dạng khử yếu Dựa vào điện cực chuẩn để viết phản ứng oxi hóa – khử tự diễn biến... Nhưng thấy, oxi hóa xảy không liên quan với electron electron chuyển từ chất khử đến chất oxi hóa mà kết chuyển nguyên tử oxi từ phân tử axit hipoclorơ đến ion nitrit  Phản ứng oxi hóa - khử