- Xỏc định nồng độ dung dịch bằng phương phỏp chuẩn độ
PHẢN ỨNG ễXI HểA-KHỬ
MỤC TIấU:
1. Khảo sỏt được phản ứng ụxi húa - khử và chiều của phản ứng ụxi húa - khử.
Ị Chuẩn bị lý thuyết
* Phản ứng ụxi húa – khử
Phản ứng oxi húa – khử là phản ứng trong đú cú sựthay đổi số oxi húa của cỏc nguyờn tố
Một phản ứng oxi húa – khử bao giờcũng gồm 2 quỏ trỡnh: cho và nhận electron.
- Quỏ trỡnh cho electron là quỏ trỡnh oxi húa (hay sự oxi húa). - Quỏ trỡnh nhận electron là quỏ trỡnh khử (hay sự khử).
Chất cho eletron là chất khử, chất nhận electron là chất oxi húạ Khi chất khử
cho electron thỡ nú chuyển thành dạng oxi húa tương ứng. Ngược lại khi chất oxi húa nhận electron thỡ nú chuyển thành dạng khửtương ứng.
Chất oxi húa và chất khử của cựng một nguyờn tố hợp thành một cặp oxi húa –
khử. Mỗi phản ứng oxi húa – khửđều cú 2 cặp oxi húa – khử. Vớ dụ phản ứng:
MnO4- + 5Fe2+ + 8H+→ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O
gồm hai cặp oxi húa – khử là : MnO4−/Mn2+ và Fe3+/Fe2+.
Đểđỏnh giỏ định lượng khảnăng oxi húa – khử của cỏc chất dựng đại lượng thế điện cực.
Trường hợp tổng quỏt với một cặp oxi húa – khử: Ox + ne → Kh (1)
Thếđiện cực được xỏc định bằng phương trỡnh W.NERNST:
Trong đú:
+ E0: Thếđiện cực chuẩn đo ở nhiệt độ T = 2980K; [Ox] = [Kh] + E: Thếđiện cực ởđiều kiện đó cho
+ n: Số electron trao đổi
+ [Kh], [Ox]: hoạt độ (hay nồng độ) cõn bằng của dạng khử và dạng oxi húạ Từ bảng thếđiện cực chuẩn, nhận thấy: Cặp oxi húa – khử nào cú thế chuẩn càng lớn thỡ dạng oxi húa của nú là chất oxi húa càng mạnh. Ngược lại những cặp oxi húa – khử nào cú thể chuẩn càng nhỏ thỡ dạng khử của nú là những chất khử mạnh.
Đại lượng thếđiện cực phụ thuộc vào nồng độ của dạng oxi húa và dạng khử, phụ thuộc vào nhiệt độ, phụ thuộc vào pH…Vớ dụ, ion MnO4− cú thể bị khử đến
Mn2+, MnO2, MnO4 2− tựy thuộc vào pH của dung dịch nờn quỏ trỡnh oxi húa –
khử
cũng xảy ra khỏc nhau:
MnO4 2− + 8H++ 5e → Mn2+ + 4H2O MnO4 2− + 4H+ + 3e → MnO2 + 24H2O MnO4 −+ 2e → MnO42-
Trong nhiệt động học, mọi phản ứng húa học chỉ cú thể xảy ra theo chiều làm giảm biến thiờn thếđẳng ỏp cú nghĩa là ΔG < 0, với phản ứng oxi húa – khử ta cú
ΔG = -nFẸ Vậy phản ứng oxi húa – khử chỉ xảy ra khi E > 0 hay
Ởđõy: φ2: thế của cực dương, φ1 là thế của điện cực õm tức là φ2 > φ1
Điều này cú nghĩa là phản ứng oxi húa – khử chỉ cú thể tự xảy ra theo chiều: Dạng oxi húa (Ox2) của cặp oxi húa – khử (Ox2/Kh2) cú thếđiện cực φ2 lớn hơn sẽ
oxi húa dạng khử (Kh1) của cặp oxi húa – khử (Ox1/Kh1) cú thếđiện cực φ1 nhỏhơn.
IỊTiến hành thớ nghiệm 1. Húa chất - Dụng cụ 1.1. Húa chất H2SO4 1M CuSO4 1M Kẽm hạt
Đinh sắt (sinh viờn tự mang theo) KMnO4 0,02M
KI 0,1M
KNO2 bóo hũa NaOH 1M Na2SO3 tinh thể H2SO4 0,4 M Na2S2O3 0,1 M 1.2. Dụng cụ 10 Ống nghiệm 01 Giỏ đỡống nghiệm 02 Pipet 2ml 02 Pipet 5ml 02 Pipet 10ml 01 Pipet 25ml 06 Bỡnh hỡnh nún 125ml 05 Cốc 100ml 01 Cốc 250ml 2. Tiến hành
Thớ nghiệm 1. Phản ứng ụxy húa – khử
Lấy 2 ống nghiệm, ống 1 cho 2ml dung dịch axit sunfuric 1M, ống 2 cho 2ml dung dịch đồng sunfat 1M. Cho vào ống nghiệm 1 vài hạt kẽm, ống nghiệm 2 một
đoạn dõy sắt (hoặc đinh sắt). Quan sỏt hiện tượng. Viết phương trỡnh. Giải thớch.
Thớ nghiệm 2. Một chất vừa cú tớnh oxi húa vừa cú tớnh khử
Lấy 2 ống nghiệm: ống 1 chứa 1ml dung dịch kali pemanganat 0,02M và 2-3 giọt dung dịch axit sunfuric 1M, ống 2 chứa 1ml dung dịch kali iođua 0,1M và 2-3 giọt dung dịch axit sunfuric 1M.
Nhỏ 1ml dung dịch bóo hũa kali nitrit vào mỗi ống. Quan sỏt hiện tượng. Viết
phương trỡnh phản ứng. Vai trũ của kali nitrit trong mỗi trường hợp cú gỡ khỏc nhaủ
Thớ nghiệm 3. Ảnh hưởng của mụi trường đến phản ứng oxi húa – khử
Lấy 3 ống nghiệm, mỗi ống đựng 1 ml dung dịch kali pemanganat 0,02M.
Ống 1: thờm 2 – 3 giọt dung dịch axit sunfuric 1M.
Ống 2: thờm 2 – 3 giọt nước cất.
Ống 3: thờm 2 – 3 giọt dung dịch natri hydroxyt 1M. Thờm tiếp vào mỗi ống vài hạt tinh thể natri sunfit.
Dựa vào sựthay đổi màu của cỏc dung dịch, nhận biết sản phẩm tạo thành sau phản ứng trong từng ống nghiệm. Viết phương trỡnh phản ứng. Giải thớch hiện
tượng.
Lưu ý: Biết rằng ion MnO2− trong dung dịch cú màu xanh lỏ cõy, ion MnO − cú màu tớm, ion Mn2+ cú màu hồng nhạt và khụng màu trong dung dịch rất loóng, cũn MnO2 ớt tan cú màu nõu.