1. Trang chủ
  2. » Giáo án - Bài giảng

cơ sở lí thuyết hóa vô cơ

9 410 1

Đang tải... (xem toàn văn)

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 9
Dung lượng 313,77 KB

Nội dung

MỘT ỨNG DỤNG CỦA GIẢN ĐỒ LATIMER VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG ĐẾN THẾ OXI HÓA – KHỬ... MỘT ỨNG DỤNG CỦA GIẢN ĐỒ LATIMER VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG ĐẾN THẾ OXI HÓA – KHỬ Nguyễn Thành Trí

Trang 1

MỘT ỨNG DỤNG CỦA GIẢN ĐỒ LATIMER VÀ

ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG ĐẾN THẾ OXI HÓA – KHỬ

Trang 2

MỘT ỨNG DỤNG CỦA GIẢN ĐỒ LATIMER VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG ĐẾN THẾ OXI HÓA – KHỬ

Nguyễn Thành Trí Thị Xã Tây Ninh- Tỉnh Tây Ninh

1 Giới thiệu giản đồ Latimer

 Nếu một nguyên tố có thể tồn tại ở nhiều trạng thái oxi hóa, thì ta có thể tra cứu các thế điện cực rồi sắp xếp chúng theo thứ tự giảm dần, kèm theo những mũi tên từ trạng thái này sang trạng thái khác để nói lên sự chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác Cách sắp xếp này được đề nghị bởi Wendell Latimer (1893 – 1955)

 Giới thiệu một số giản đồ:

MnO  MnO   MnO  Mn   Mn   Mn

ClO  ClO  HClO  HClO

ClO  ClO ClO  ClO Cl  Cl

2 Ứng dụng của giản đồ Latimer: “Tính thế khử chuẩn của các cặp oxi hóa – khử không gần nhau”

2.1 Tính gián tiếp:

 Cơ sở của cách tính này là dựa vào mối quan hệ giữa G và E của quá trình: G  chung của

n quá trình liên tiếp nhau bằng tổng G của n quá trình Sơ đồ tổng quát:

+1,51

ClO2

+1,15 +1,27

Cl

-+1,47

Cl2

+1,36 +1,63

+1,20 ClO2

-+0,89

Trang 3

1.52 V

A B B C C D

A D

   

Rút ra công thức kinh nghiệm: ( / ) 1 ( / ) 2 ( / ) 3 ( / )

A D

E

 

(1)

2.2 Tính trực tiếp:

 Sắp xếp các dạng khác nhau của nguyên tố (có thể là hợp chất hoặc là ion chứa nguyên tố đó) theo thứ tự số oxi hóa giảm dần

 Các mũi tên cho biết quá trình oxi hóa, kèm theo giá trị Etương ứng với mỗi quá trình

 Vận dụng công thức: nEn E ii(2)

Trong đó:

n, E: là sự thay đổi số oxi hóa và thế khử chuẩn khi chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác

ni, Ei: là sự thay đổi số oxi hóa và thế khử chuẩn của từng trạng thái trung gian

*Chú ý quan trọng: Việc nhân phương trình của bán phản ứng với một hằng số bất kỳ không làm thay đổi giá trị của thế

Bài 1: Cho

/ ( ) 1.60 , / ( ) 1.52

3 /

BrO HBrO

E 

Giải:

Cách 1:

Ta viết các bán phản ứng khử:

2 2

3 2 2

 Biến đổi:

2 2

3

BrO HBrO

 Theo công thức (1) ở trên, ta có:

3 /

1.52 10 2.( 1.60)

1.50 8

BrO HBrO

  

Cách 2:

Sắp xếp các dạng tồn tại của Br theo trình tự oxi hóa giảm dần, kèm theo Etương ứng

1.60

2 3

Trang 4

Theo công thức (2): 5 0 1.52 5 1 1 0 1.60

5 1.52 4 1.60 1.50

x x

       

  Bài 2: Ở nồng độ 1M và ở 250C, thế điện cực chuẩn của một số cặp oxi hóa – khử được cho như sau:

2

4 2

/ ( )

HIO I r

IO I

a Viết phương trình bán phản ứng oxi khử của các cặp oxi hóa – khử đã cho

b Tính

4 / 3

IO IO

c Tính

3 /

IO HIO

(Trích đề thi Olympic 30/4 năm 2011, Trường THPT Chuyên Nguyễn Bỉnh Khiêm, Sở Giáo

dục và Đào tạo tỉnh Quảng Nam) Giải:

a Viết phương trình bán phản ứng oxi khử của các cặp oxi hóa – khử đã cho

4 2

3 2

2

2

IO I

IO I HIO I

I r I

b Tính

4 / 3

IO IO

Cách 1:

4 2

3 2

IO I

IO I

IO IO

Theo công thức (1):

4 / 3

1.31 14 10 ( 1.19)

1.61 4

IO IO

   

Cách 2:

1.19

2

 

Áp dụng công thức (2): 7 1.31 1.19 5 2    xx1.61V

c Tính

3 /

IO HIO

Cách 1:

3 2

2

3

IO I HIO I

IO HIO

 1.31 V

Trang 5

x

1.19 V

Theo công thức (1):

3 /

1.19 10 2 ( 1.45)

1.125 8

IO HIO

   

Cách 2:

Theo công thức (2): 1.19 5 4x1.45 1 x1.125V

Bài 3: Cho giản đồ Latimer:

Tính

2 2 / 3

H PO PH

trong môi trường kiềm

(Trích đề thi Olympic 30/4 năm 2011, Trường THPT Chuyên Nguyễn Bỉnh Khiêm,

Sở Giáo dục và Đào tạo tỉnh Vĩnh Long)

Giải:

Gọi x là giá trị của

2 2 / 3

H PO PH

 cần tìm Theo công thức (2), ta có:

4x 2.05 3 ( 2.89)   x2.68 V

3 Ảnh hưởng của môi trường đến thế oxi hóa – khử

 Trong điều kiện thực tế, ngoài phản ứng trao đổi electron, chất oxi hóa và chất khử thường tham gia những phản ứng phụ với các chất (hoặc ion) có mặt trong dung dịch như phản ứng acid – base, phản ứng kết tủa, phản ứng tạo phức

 Nhắc lại: Điều kiện tiêu chuẩn được quy ước như sau:

 Nhiệt độ 25oC, áp suất 1atm

 Khí quyển: Không khí (oxygen chiếm 21% thể tích)

 Dung môi: Nước

 Nồng độ chất: 1M

 pH: Acid (pH=0), Base (pH=14), Trung tính (pH=7)

 Khi đó, nồng độ chất oxi hóa và chất khử thay đổi so với điều kiện tiêu chuẩn tức là ảnh hưởng

đến thế oxi hóa – khử Ta gọi, thế oxi hóa – khử “mới” này là “thế oxi hóa – khử tiêu chuẩn điều kiện” (gọi tắt là “thế điều kiện”)

3.1 Ảnh hưởng của pH:

2-4 3

Giải:

Tại điều kiện chuẩn: pH=0 tức [H+]=1M

2 3

4 2

3

0.059 lg 2

AsO

Trong môi trường NaHCO3 có pH=8.0 tức [H+]=10-8M

1.45

2 3

Trang 6

 

3/ 2

2 3

4 2

3

3

2 /

3 '

0.059 lg 2

AsO AsO

AsO AsO E

AsO

AsO

AsO

 

2

8

0.059

2 0.57 0.059 lg 10 0.098

V

 Như vậy, thế tiêu chuẩn điều kiện (tại pH=8) giảm so với thế tiêu chuẩn (pH=0)  tính oxi hóa của AsO43giảm và tính khử của AsO33tăng

3.2 Ảnh hưởng của chất ít tan:

 Nếu trong dung dịch có ion tạo kết tủa với chất oxi hóa hoặc chất khử thì nồng độ của chất tạo kết tủa sẽ giảm Nếu chất tạo kết tủa ở dạng oxi hóa thì nồng độ chất này giảm xuống, kéo theo sự giảm tính oxi hóa của cả hệ thống

Bài 2: Tính E ' của bán phản ứng sau:o AgCl( )r  e Ag( )rCltại pCl=1.50

o

AgCl

Ag / Ag

Giải:

Chú thích: pCl1.50[Cl] 10  1.50M

Phương trình Nernst cho Ag+/Ag:

/ / Ag Ag 0.059 lg

Ag Ag

Khi có Cl- trong dung dịch: T AgCl  AgCl

/ ,

/ /

/ '

0.059 lg

1 0.059 lg 0.059 lg

AgCl Ag Cl

AgCl

Ag Ag

Ag Ag

E

T

Cl

Cl



0

0.799 0.059 9.75 0.059 1.5 0.31

AgCl AgCl Ag Cl AgCl Ag Cl

T

Cl

V

 Như vậy, sự có mặt ion Cl- trong dung dịch làm thế oxi hóa thay đổi, hay nói cách khác sự tạo thành kết tủa AgCl đã làm giảm đáng kể tính oxi hóa của Ag+ trong dung dịch Có thể ứng dụng trường hợp này trong việc làm chậm lại phản ứng oxi hóa khử:

2

AgHNOAgNONOH O

3.3 Ảnh hưởng của chất tạo phức:

 Trong nhiều trường hợp phản ứng oxi hóa khử xảy ra trong dung dịch có chứa các chất tạo phức với các dạng oxi hóa và dạng khử Chẳng hạn, nếu có một ligand tạo phức với chất oxi hóa thì nồng độ dạng oxi hóa giảm, kéo theo E giảm, làm giảm tính oxi hóa của cả hệ thống Ngược lại, nếu ligand tạo phức với dạng khử, E tăng, tính oxi hóa tăng và tính khử của dạng khử giảm

Trang 7

0.337V

o

Cu /Cu

Giải:

Để tính được E 'Cu2  /Cu

, ta phải biết giá trị E Cu2  /Cu

Xây dựng giản đồ Latimer:

0.521

Cu Cu Cu

Ta có: 2 0.337  x 0.521x0.153V

Vậy 2

/ 0.153

Cu Cu

Cu eCuE V

2

Cu

Cu

Khi có NH3 thì cả hai ion Cu2+ và Cu+ đều tạo phức với ligand này

2

3

3

2

2

2/

2

2 2

4 /

2 2

1 2

4 /

'

0.059 lg

0.059 lg

0.059 lg 0.059 lg

Cu Cu

Cu Cu

Cu Cu

E

Cu

Cu

E

K E

 

 

 



1 2

1 4 10.9 12

10 0.153 0.059 lg 0.218

10

K

K

V

Nhận xét: Có thể định tính trước kết quả của bài toán này như sau: So sánh giá trị hằng số phân li

của 2 phức đồng: Cu(NH3)42+ có K1-4=10-12 < Cu(NH3)22+ có K1-2=10-10.9 nghĩa là khi cả 2 đều tạo phức, thì Cu(NH3)22+ có xu hướng phân li ngược trở lại thành Cu+ và Cu+ tác dụng tiếp tục với

NH3 dư để tạo phức Như vậy, nồng độ Cu+ giảm nhanh hơn Cu2+, tức là dạng oxi hóa tăng lên (nhưng tăng không nhiều) Vậy thế điều kiện tăng lên so với điều kiện chuẩn Rõ ràng:

'Cu Cu 0.218 Cu Cu 0.153

4-6

Co(CN)

3-6

Co(CN)

-CoY

Trang 8

3+ 2+

Co /Co

Giải:

a Tính 3

( )

Co CN

3

Co

Co

Khi có CN- thì Co3+ và Co2+ đều tạo phức với ligand này

3 6

4 6

( )

( )

Co CN

Co CN

( )6 / ( )6

3

6 3

6

6 3

6 4

'

0.059 lg

( ) 0.059 lg

( )

( ) 0.059 lg 0.059 lg

( )

Co CN Co CN

Co Co

Co Co E

Co

Co

E

E

( )6 / ( )6 /

4

3

4

3

'

lg

0.059

Co CN Co CN Co Co

b Tính

CoY

 

Co e Co E   V

3

Co

Co

Khi có Y4- thì Co3+ và Co2+ đều tạo phức với ligand này

2

CoY

Co

2 2

/

Co Co

Trang 9

 

2 /

3

4 2

1 2

1 '

0.059 lg

0.059 lg

0.059 lg 0.059 lg

CoY CoY

Co Co

Co Co E

Co

Co

E

CoY E

CoY



2

1

2

1

'

lg

0.059

CoY CoY Co Co

CoY CoY Co Co

BÀI TẬP TỰ GIẢI Bài 1: Cho Ag eAg E0.80V

a Tính thế oxi hóa khử tiêu chuẩn điều kiện của cặp Ag+/Ag trong dung dịch có dư NH3 để tạo phức Ag(NH3)2+ Biết pK1-2 của Ag(NH3)2+=7.20 Có thể kết luận gì về tính khử của Ag trong dung dịch này?

b Biết Ag CN( )2eAg CN  E 0.42V Hãy dự đoán độ bền của phức Ag(CN)2- so với phức Ag(NH3)2+, từ đó tính hằng số bền tổng cộng của phức Ag(CN)2-

Đáp số:

a 0.38V

b  1020.7

Bài 2: Tính hằng số bền tổng hợp của phức Au(CN)2- theo phản ứng:

Au CN Au CN   

Biết EAu/Au1.68V,

2

Au CN Au

Đáp số: 2 1038.3

Bài 3: Tính E'của bán phản ứng sau:2Cu22I2e2CuI( )r tại pI=1.0

Cho ECu2  /Cu 0.159 ,V pT CuI 11.96

Đáp số:0.807

Ngày đăng: 11/11/2017, 16:02

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

w