Bài giảng Hóa học đại cương - Chương 6: Điện hóa

Bài giảng Hóa học đại cương - Chương 6: Điện hóa cung cấp cho người học các kiến thức: Phản ứng oxy hóa - khử, nguyên tố ganvanic và sức điện động, thế điện cực tiêu chuẩn và chiều của phản ứng oxy hóa - khử. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chương IV: I ĐIỆN HÓA PHẢN ỨNG OXY HÓA - KHỬ II NGUYÊN TỐ GANVANIC VÀ SỨC ĐIỆN ĐỘNG III THẾ ĐIỆN CỰC TIÊU CHUẨN VÀ CHIỀU CỦA PHẢN ỨNG OXY HÓA - KHỬ I PHẢN ỨNG OXY HÓA - KHỬ Phản ứng oxy hóa - khử cặp oxy hóa - khử liên hợp Cân phản ứng oxy hóa - khử Phản ứng oxy hóa - khử cặp oxy hóa khử liên hợp +ne aOXH1 + bKh2 ⇌ cKh1 + dOXH2 -ne OXH1/Kh1, OXH2/Kh2 - cặp oxi hóa - khử liên hợp -nH+ aAx1 + bBaz2 ⇌ cBaz1 + dAx2 + nH+ Ax1/Baz1, Ax2/Baz2 – Cặp axit – baz liên hợp Cân phản ứng oxy hóa - khử  Nguyên tắc chung: phản ứng oxi hoá khử:     ∑e nhường = ∑e nhận Cân vật chất Cân điện tích Ví dụ: KMnO4 + KNO2 + H2SO4 → MnSO4 + KNO3 + K2SO4 + H2O 2 5 MnO 4  8H   5e  Mn 2  4H O NO 2  H O  2e  NO 3  2H  2MnO 4  NO 2  6H   2Mn 2  NO 3  3H O +2K+ + 5K+ + 3SO42- +2SO42- + 5K+ + 2K+ + SO42- 2KMNO4  5KNO2  3H2SO4  2MnSO4  5KNO3  K2SO4  3H2O Cân phản ứng OXH - K Môi trường Lấy O từ MT Đẩy O MT Axit (H+, H2O) H2O  O + 2H+ O + 2H+  H2O Trung tính(H2O) H2O  O + 2H+ O + H2O  2OH- Baz (OH-, H2O) 2OH-  O + H2O O + H2O  2OH- II NGUYÊN TỐ GANVANIC VÀ SỨC ĐIỆN ĐỘNG Điện cực oxy hóa - khử Nguyên tố Ganvanic (pin điện hóa học) Quy ước dấu điện cực Sức điện động nguyên tố Ganvanic Điện cực oxy hóa - khử a Điện cực kim loại Zn Zn2+ b Điện cực kim loại phủ muối AgAgCl Cl- c Điện cực khí Pt H2 H+ d Điện cực oxy hóa - khử Pt  Fe2+, Fe3+ Zn  Zn2+ a Điện cực kim loại Zn dc  2e dc  Zn 2 dd Zn 2 dd  2e dc  Zn dc Nguyên tố Ganvanic (pin điện hóa học) Zn + 2H+ → Zn2+ + H2 eMàng ngăn e- Zn2+aq e- Chất oxi hóa chất khử tiếp xúc trực tiếp với H+aq Chất khử Chất oxh Cathode Anode Zn – 2e → Zn2+ 2H+ +2e → H2 Chất oxi hóa chất khử hai nơi khác e truyền trực tiếp từ chất khử sang chất oxi hóa e truyền qua dây dẫn Hóa  nhiệt Hóa  điện Quy ước dấu điện cực  Quy ước Châu Mỹ  Bán phản ứng khử  Thế khử  Đổi chiều bàn phản ứng → đổi dấu điện cực Sức điện động nguyên tố Ganvanic aKh1 + bOXH2  cOXH1 + dKh2 -G = A’ = nFE c d OXH Kh G  G  RT ln a b Kh1 OXH OXH1c Kh d2  nFE   RT ln K  RT ln Kh1a OXH b2 c RT RT OXH Kh E ln K  ln a nF nF Kh1 OXH RT E  ln K nF G0 = -nFE0 d b c RT OXH Kh EE  ln a nF Kh1 OXH d b III THẾ ĐIỆN CỰC TIÊU CHUẨN VÀ CHIỀU CỦA PHẢN ỨNG OXY HÓA - KHỬ Thế điện cực tiêu chuẩn phương trình Nernst Chiều phản ứng oxy hóa - khử Thế điện cực tiêu chuẩn pt Nernst E      E    c  d b RT OXH Kh EE  ln a nF Kh1 OXH c RT OXH Kh         ln a nF Kh1 OXH   d b  RT OXH 2c   RT OXH1b           ln     ln a  d  nF Kh2   nF Kh1   RT OXH   ln nF Kh 0.059 OXH   lg n Kh Chiều phản ứng oxy hóa - khử OXH1 + ne  Kh1 OXH2 + ne  Kh2 Kh1 + OXH2  OXH1 + Kh2 1 2 G < G = -nFE = -nF(2 - 1) < 2 - 1 > 2 > 1 OXH > + Kh <  Kh > + OXH < ... HÓA - KHỬ Phản ứng oxy hóa - khử cặp oxy hóa - khử liên hợp Cân phản ứng oxy hóa - khử Phản ứng oxy hóa - khử cặp oxy hóa khử liên hợp +ne aOXH1 + bKh2 ⇌ cKh1 + dOXH2 -ne OXH1/Kh1, OXH2/Kh2 -. .. H2O  2OH- Baz (OH-, H2O) 2OH-  O + H2O O + H2O  2OH- II NGUYÊN TỐ GANVANIC VÀ SỨC ĐIỆN ĐỘNG Điện cực oxy hóa - khử Nguyên tố Ganvanic (pin điện hóa học) Quy ước dấu điện cực Sức điện động... Ganvanic Điện cực oxy hóa - khử a Điện cực kim loại Zn Zn2+ b Điện cực kim loại phủ muối AgAgCl Cl- c Điện cực khí Pt H2 H+ d Điện cực oxy hóa - khử Pt  Fe2+, Fe3+ Zn  Zn2+ a Điện cực