II. Tính chất của dung dịch không điện l
Phản ứng oxy hóa – khử, pin điện hóa Phản ứng oxy hóa khử
Phản ứng oxy hóa khử
• Phản ứng liên quan đến sự chuyển điện tử giữa các tiểu phân của phản ứng o Ox1 + Kh2 <-> Kh1 + Ox2
o Ox1 + ne- <-> Kh1 (bán phản ứng khử) o Kh2 <-> Ox1 + ne- ( bán phản ứng oxy hóa)
• Ox = “chất oxy hóa” nhận điện tử ( bị khử ), làm giảm số oxy hóa o Fe3+ + e <-> Fe2+
• Kh = “ chất khử’ cho điện tử (bị oxy hóa), làm tăng số oxy hóa o 2I- <-> I2 + 2e-
• Các chất đóng vai trị oxy hóa hay khử tùy thuộc vào thế khử của chúng
Chiều của phản ứng oxy hóa khử
• Mạch điện oxy hóa khử
o Sự di chuyển của các e- -> kết quả của phản ứng hóa học
o Hiệu đinẹ thế đo được giữa 2 điện cực của mạch = hiệu thế oxy hóa khử cảu các nguyên tố tạo nên hệ = sức điện động của pin Galvanic
Nguyên tắc biến hóa năng thành điện năng
• Thực hiện sự oxi hóa ở một nơi và sự khử ở một nơi khác, đồng thời cho electron chuyển từ chất khử sang chất oxi hóa qua một dây dẫn điện • Zn + Cu2+ <-> Cu + Zn2+
• Phản ứng hó học của pin
• Q trình oxi hóa và khử gọi là phản ứng bán pin
Thế oxy hóa – khử
• Điện cực hydro chuẩn (SHE)
• Để so sánh khả năng oxy hóa khử của các nguyên tử và lập mạch Galvaic gồm cặp cần khảo sát và điện cực hydro chuẩn
• Điện cực hydro chuẩn (SHE) o Pt|H2(g,1atm)|2H+ (a=1) o 2H+(a=1) + 2e- -> H2 (g,1atm)
o Qui ước Eo = 0 V
•
• Đo thế chuẩn
• Sơ đồ mạch Galvanic của sắt clorua với điện cực hydro o (Pt) H2, 2H+ || Fe2+, Fe3+
• Hiệu số thế trên các cực của mạch galvanic = +0,771V • Giá trị dương chỉ tính oxy hóa của Fe3+ > H+
• Thế đo được với điện cực hydro chuẩn khi nồng độ của các ion = 1M, nhiệt độ 25oC gọi là thế chuẩn (Eo)
• Thế điện cực càng dương -> tính oxy hóa của tác nhân oxy hóa càng mạnh, và dạng khử của nó có tính khử càng yếu
o Ce4+ + e <-> Ce3+ Eo = 1,61V
• Ce4+ là tác nhân oxy hóa mạnh, Ce3+ tác nhân khử yếu o Zn2+ + 2e <-> Zn Eo = -7,6 V
• Zn2+ là tác nhân oxy hóa yếu, Zn tác nhân khử mạnh
Pin điện hóa
• Pin hay cịn gọi là các nguyên tố ganvanic là thiết bị cho dịng điện một chiều nhờ phản ứng hóa học xảy ra trong nó, thiết bị chuyển năng lượng hó học ( hóa năng ) thành điện năng
Sức điện động của pin
Bài tập
• Phản ứng Galvanic
o Fe|Fe2+ (1M)|| Cu2+ (1M)|Cu
o Cu2+ + Fe <-> Cu + Fe2+ Epin = +0,779V
• E > 0 -> phản ứng cảu pin xảy ra tự nhiên theo chiều thuận • E < 0 -> phản của pin xảy ra tự nhiên theo chiều nghịch
• Nếu pin chạy trong thời gian dài: o Chất phản ứng bị tiêu thụ o Sản phẩm được hình thành o Phản ứng đạt đến cân bằng o Epin -> 0: lý do hết pin
o E = 0 -> phản ứng của pin đạt cân bằng • Khi pin đạt đến cân bằng ( ở 25oC): Epin = 0
• K = 10n1.n2Eo/0.05916
• Eo > 0: K > 1 • Eo < 0: K < 1