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: ĐIỆN HÓA

I 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

1 Phản ứng oxy hóa - khử và cặp oxy

hóa - khử liên hợp

2 Cân bằng phản ứng oxy hóa - khử

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

1 Phản ứng oxy hóa khử và cặp oxy hóa -khử liên hợp.

2 Cân bằng phản ứng oxy hóa - khử.

 Nguyên tắc chung: trong phản ứng oxi hoá khử:

 ∑e nhường = ∑e nhận

 Cân bằng về vật chất

 Cân bằng về điện tích

 Ví dụ:

KMnO4 + KNO2 + H2SO4 → MnSO4 + KNO3 + K2SO4 + H2O

2

5

+2K+ + 5K+ + 3SO42- +2SO42- + 5K+ + 2K+ + SO4

2-O H 4 Mn

e 5 H

8

MnO4     2  2













 H O 2 e NO 2 H

O H 3 NO

5 Mn

2 H

6 NO

5 MnO

2 4  2    2  3  2

O H 3 SO

K KNO

5 MnSO

2 SO

H 3 KNO

5 KMNO

2 4  2  2 4  4  3  2 4  2

Cân bằng phản ứng OXH - K

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.

1 Điện cực và thế oxy hóa - khử

2 Nguyên tố Ganvanic (pin điện hóa học)

3 Quy ước về dấu của thế điện cực

4 Sức điện động của nguyên tố Ganvanic

a Điện cực kim loại

d Điện cực oxy hóa - khử.

b Điện cực kim loại phủ muối

c Điện cực khí

AgAgCl Cl

-Pt H2 H+

Pt  Fe2+, Fe3+

Zn Zn2+

1 Điện cực và thế oxy hóa - khử.



 dc 2dd

dc 2 e Zn

Zn Zn2dd  2 edc  Zndc

Zn  Zn2+

a Điện cực kim loại.

e

-Chất khử

e

-e

-Chất oxh Anode Cathode

Màng ngăn

Chất oxi hĩa và chất khử

tiếp xúc trực tiếp với nhau Chất oxi hĩa và chất khử ở

hai nơi khác nhau

e truyền trực tiếp từ chất khử

Hĩa năng  nhiệt năng Hĩa năng  điện năng

2 Nguyên tố Ganvanic (pin điện hĩa học).

Zn + 2H+ → Zn2+ + H2

Zn – 2e → Zn 2+ 2H + +2e → H2

Zn 2+

aq H +

aq

3 Quy ước về dấu của thế điện cực

 Bán phản ứng khử

 Thế khử

 Đổi chiều bàn phản ứng → đổi dấu thế điện cực

aKh1 + bOXH2  cOXH1 + dKh2

-G = A’ = nFE

b 2

a 1

d 2

c 1 0

OXH Kh

Kh

OXH ln

RT G

G   



b 2

a 1

d 2

c 1

OXH Kh

Kh

OXH ln

RT K

ln RT



b 2

a 1

d 2

c 1

OXH Kh

Kh

OXH ln

nF

RT K

ln nF

RT

E  

K

ln nF

RT

E0 

G0 = -nFE0

b 2

a 1

d 2

c 1 0

OXH Kh

Kh

OXH ln

nF

RT E

4 Sức điện động của nguyên tố Ganvanic

III THẾ ĐIỆN CỰC TIÊU CHUẨN VÀ

CHIỀU CỦA PHẢN ỨNG OXY HÓA - KHỬ

1 Thế điện cực tiêu chuẩn và phương

trình Nernst

2 Chiều của phản ứng oxy hóa - khử





E E0  0  0

b a

d c

OXH Kh

Kh

OXH nF

RT E

E

2 1

2 1

0

ln





b 2

a 1

d 2

c 1 0

0

OXH Kh

Kh

OXH ln

nF

RT















































b a

c

Kh

OXH nF

RT Kh

OXH nF

RT

1

1 0

2

2 0

ln







Kh

OXH ln

nF

RT

0









Kh

OXH lg

n

059

0

0









1 Thế điện cực tiêu chuẩn và pt Nernst.

OXH1 + ne  Kh1 1 OXH2 + ne  Kh2 2

Kh1 + OXH2  OXH1 + Kh2 G < 0

G = -nFE = -nF(2 - 1) < 0

2 - 1 > 0 2 > 1

OXH > + Kh <  Kh > + OXH <

2 Chiều của phản ứng oxy hóa - khử.