Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 44 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
44
Dung lượng
572,32 KB
Nội dung
CHƯƠNG 16 ĐIỆN HÓA HỌC CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt PHẢN ỨNG OXY HÓA – KHỬ VÀ DÒNG ĐIỆN • • Phản ứng oxy hóa – khử (O – K) Khái niệm: − Phản ứng oxy hóa khử phản ứng có trao đổi electron nguyên tử nguyên tố tham gia phản ứng làm thay đổi số oxy hóa nguyên tố CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt • • Quá trình cho electron gọi trình oxy hóa, chất cho electron gọi chất khử (chất bị oxy hóa) − Ví dụ: Zn – 2e Zn+2 Quá trình nhận electron gọi trình khử, chất nhận electron gọi chất oxy hóa − Ví dụ: Cu+2 + 2e Cu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt • Tổng quát: KhI OxI + ne OxII + ne KhII KhI + OxII OxI + KhII • Cặp oxy hóa – khử: OxI/KhI , OxII/KhII CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Cân phản ứng O – K • Nguyên tắc 1: − • Tổng số electron cho chất khử phải tổng số electron chất oxy hóa nhận vào Các bước tiến hành cân − − − − Bước 1: Xác định thay đổi số oxy hóa chất Bước 2: Lập phương trình electron – ion, với hệ số cho qui tắc Bước 3: Thiết lập phương trình ion phản ứng Bước 4: Cân theo hệ số tỉ lượng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt • Ví dụ: Al + CuSO4 Al2(SO4)3 + Cu Al -3e Al+3 X2 X3 Cu+2 + 2e Cu _ 2Al + 3Cu+2 = 2Al+3 + 3Cu • 2Al + 3CuSO4 2Al2(SO4)3 + 3Cu • • CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt • Nguyên tắc 2: − − Đối với phản ứng O – K xảy môi trường acid dạng Ox chất Ox có chứa nhiều nguyên tử Oxy dạng khử phải thêm H+ vào vế trái (dạng Ox) thêm nước vào vế phải (dạng khử) Nếu dạng khử chất Kh chứa nguyên tử Oxy dạng Ox thêm nước vào vế trái (dạng Kh) H+ vào vế phải (dạng Ox) Thiếu O bên nào, thêm H2O bên đó, bên thêm H+ CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt • Ví dụ: KMnO KNO MnO NO MnO NO MnO 4 H SO MnSO 6H KNO CuuDuongThanCong.com 2 Mn Mn K SO H 2O 3H 2O e H O NO KNO e NO 2 e Mn 5e H NO KMnO H SO NO X2 H 2O 2H X5 3H 2O MnSO KNO K SO https://fb.com/tailieudientucntt • Nguyên tắc 3: Phản ứng O – K xảy môi trường base, dạng Ox chất Ox chứa nhiều Oxy dạng khử phải thêm nước vào vế trái, OH- vào vế phải − Nếu dạng Kh chất Kh chứa Oxy dạng Ox phải thêm OH- vào vế trái, nước vào vế phải − Thiếu O bên thêm OH- bên đó, bên H2O CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt • Ví dụ: KClO ClO Cr 3 3 KOH K CrO e H O Cl e OH ClO KClO CrCl Cr CrCl CuuDuongThanCong.com 3 CrO OH 10 KOH OH 2 4 KCl Cl H 2O X1 X2 4H 2O CrO 2 5H 2O KCl K CrO https://fb.com/tailieudientucntt 5H 2O Ví dụ tính số cân Xét phản ứng: Ce 4 Fe 2 Ce 3 Fe 3 Được tạo thành bán phản ứng sau Ce Fe 4 3 e e Ce 3 Fe 2 o=1.700V o=0.767V Vì o cerium lớn nên chất Oxy hoá Ta có E o - 1.700 CuuDuongThanCong.com o o - (0.767) https://fb.com/tailieudientucntt Trong nguyên tố galvanic có: E -- - 0 RT nF ln [Fe [Fe 3 2 ][Ce ][Ce 3 4 ] ] Tại cân bằng, E = và: - o o RT F ln [Fe [Fe 3 2 ][Ce ][Ce 3 4 K 10 CuuDuongThanCong.com ] 05916 o log K , 25 C ] 16 https://fb.com/tailieudientucntt CHIỀU CỦA QUÁ TRÌNH O – K • Xét cặp O-K: Ox1/Kh1 , Ox2/Kh2 Kh1 Ox1 + ne , 1 Kh2 Ox2 + ne , 2 Khi trộn cặp này, có phản ứng: Kh1 + Ox2 Ox1 + Kh2 Phản ứng xảy theo chiều thuận khi: G nFE CuuDuongThanCong.com /1 nF 1 https://fb.com/tailieudientucntt 1 • Quy tắc xét chiều phản ứng: − − “Phản ứng O – K xảy theo chiều dạng Ox cặp O – K có lớn Ox dạng Kh cặp O – K có nhỏ hơn” Thực tế dùng 0 để xét Nhưng 0+ - 0- bé phải tính toán CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt SỰ ĐIỆN PHÂN • ĐIỆN PHÂN DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LY TRONG NƯỚC • Định nghóa: − • Sự điện phân trình O – K xảy bề mặt điện cực cho dòng điện chiều qua dung dịch chất điện ly qua chất điện ly nóng chảy có làm theo biến đổi nhiệt thành hóa Ở ta xét trình điện phân dung dịch chất điện ly nước CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Các trình Cathode • Ở dạng Ox cation kim loại hydro dung dịch chất điện ly Ta cần so sánh điện cực kim loại hydro H2 = -0.059pH = -0.059x7 = -0.41 V • Tức điều kiện trung tính, H2 = -0.41 V • − − Nếu kl > H2 kim loại kết tủa: Phần cuối dãy Nếu kl > H2 H2 : Phần đầu dãy CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt • Trong môi trường acid: − 2H+ + 2e H2 • Trong môi trường trung tính hay base: − 2H2O + 2e H2 + 2OHNeáu kl -0.41 tùy vào nồng độ điều kiện tiến hành (khoảng dãy) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt • • Các trình anode Dạng khử anion, gốc axit OH- dung dịch, tùy theo vật liệu, điện cực bị ăn mòn: Có anod trơ (graphit, platin….) anod tan (Ni… ) Anode tan − Hoặc anode phóng điện, hòa tan anode Nếu kim loại anode có nhỏ cặp O – K anode bị hòa tan M –ne M+n − Ngược lại A- OH- bị oxy hóa CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt • • Anode trơ Khả cho electron theo thứ tự: Anion không chứa Oxy: I-, Br-, Cl-, S-2… − Kế đến laø OH- − 4OH- – 4e O2 + 2H2O (môi trường kiềm) 2H2O – 4e O2 + 4H+ (môi trường acid hay trung tính) − Anion chứa Oxy: SO4-2, MnO4-, SO3-2… CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Một số ví dụ • • Cathode • Anode Điện phân CuCl2, anode trơ Cu CuuDuongThanCong.com 2 337 41 / Cu Cu 2 Cl e Cu e Cl https://fb.com/tailieudientucntt • Điện phân dung dịch K2SO4 với anod trơ • K /K H+ bị khử 924 41 Cathode: H O e OH K OH 2H KOH Anode: SO4- không bị Ox, nước (OH-) bò Ox H 2O e H 2 H SO 2 O2 H SO Hay nói khác trình điện phân nước CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt • • • Điện phân dung dịch nước NiSO4 với anod Ni tan Ni 2 / Ni 25 41 Nhưng NiSO4 tồn môi trường acid, nên: 2H 2O O • 4H e , 228 Do đó, cathode Ni • Và anode CuuDuongThanCong.com 2 Ni e Ni e Ni 2 Ni 2 SO 2 NiSO https://fb.com/tailieudientucntt Thế phân giải • Thế phân giải hiệu tối thiểu cần thiết để tiến hành trình điện phân cho − Ký hiệu: Ep • Nói chung với hệ T – N Ep sức điện động nguyên tố galvanic tạo thành từ sản phẩm điện phân • Hiệu số phân giải sức điện động nguyên tố galvanic tương ứng phản ứng nghịch gọi điện phân: 0 = Ep - E CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Định luật Faraday • Lượng chất tạo thành hay hòa tan điện cực điện phân tỉ lệ thuận với lượng điện qua chất điện ly • Những lượng điện tạo thành hay hòa tan điện cực điện phân đương lượng chất CuuDuongThanCong.com Michael Faraday https://fb.com/tailieudientucntt • Công thức cho định luật m = (AIt)/(nF) hay m = (ĐAq)/F • • • • • • • F: Hằng số Faraday 96500 (coulomb) m: khối lượng chất điện phân ĐA: Đương lượng gam A A: Nguyên tử gam A n: Hóa trị chất biến đổi I: Cường độ dòng điện (Ampe) t: Thời gian điện phân (sec) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ... ỨNG OXY HÓA – KHỬ VÀ DÒNG ĐIỆN • • Phản ứng oxy hóa – khử (O – K) Khái niệm: − Phản ứng oxy hóa khử phản ứng có trao đổi electron nguyên tử nguyên tố tham gia phản ứng làm thay đổi số oxy hóa nguyên... electron gọi trình oxy hóa, chất cho electron gọi chất khử (chất bị oxy hóa) − Ví dụ: Zn – 2e Zn+2 Quá trình nhận electron gọi trình khử, chất nhận electron gọi chất oxy hóa − Ví dụ: Cu+2 + 2e... hành cân − − − − Bước 1: Xác định thay đổi số oxy hóa chất Bước 2: Lập phương trình electron – ion, với hệ số cho qui tắc Bước 3: Thiết lập phương trình ion phản ứng Bước 4: Cân theo hệ số tỉ