- ảnh hưởng của pH đến sự thuỷ phân của muố
2- ống thuỷ tinh chứa thuỷ ngân để nố
6.1.4. Chiều của phản ứng oxi hóa khử xảy ra trong pin
- Xét phản ứng oxi hoá - khử xảy ra trong pin điện: ne
M + Nn+ Mn+
+ N
Nếu sản phẩm cũng như chất phản ứng ở điều kiện chuẩn , ta có: G0 = - nFE0
+ E < 0 G > 0 phản ứng không tự phát.
+ E = 0 G = 0 phản ứng ở trạng thái cân bằng. + E > 0 G < 0 phản ứng tự phát.
Ví dụ 1: Đối với phản ứng: Cu2+ + Zn Zn2+ + Cu xảy ra trong pin Daniell với E0 = +1,10 V, từ đó ta có:
G0 = - nFE0 = -2,96500.1,10 = -212.103 J = -212 KJ Phản ứng trên là tự phát.
- Đối với nửa phản ứng xảy ra ở mỗi điện cực ta cũng có: G0 = -nF 0
Ví dụ 2: Đối với nửa phản ứng: Cu2+ + 2e Cu ta có: G0 = - 2,96500.0,34 = - 65,6.103 J
Ví dụ 3: Xét xem thiếc kim loại có thể tan trong dung dịch axit mạnh có nồng độ 1N ( CH+ = 1mol/l) hay không?
Giải: Qua bảng các thế điện cực chuẩn, ta thấy ở nhiệt độ thường:
Nửa phản ứng: Sn2+ + 2e = Sn 0 = - 0,14 V
Và nửa phản ứng: H+ + e =
2 1
H2 0 = 0,00 V
Như vậy trong pin thiếc - hiđro, điện cực hiđro là điện cực dương và điện cực thiếc là điện cực âm, nghĩa là Sn chuyển electron sang điện cực hydro và pin có sức điện động:
E0 = 0,00 - (- 0,14) = 0,14 V
Sức điện động của pin có giá trị dương(E > 0 hayG < 0) cho thấy phản ứng xảy ra một cách tự phát, nghĩa là thiếc kim loại có thể tan trong axit có nồng độ 1N.
Khi ghép hai điện cực với nhau, ở điện cực có thế lớn, nửa phản ứng xảy ra theo chiều thuận và ở điện cực có thế bé, nửa phản ứng xảy ra theo chiều nghịch.
Trong trường hợp pin thiếc - hiđro ta có: 2H+ + 2e = H2 Sn = Sn2+ + 2e
Qua ví dụ này rút ra một kết luận chung: những kim loại có thế điện cực chuẩn E0 < 0 có thể tan trong dung dịch axit giải phóng hiđro.
Ví dụ 4: Crom kim loại có thể đẩy được sắt ra khỏi dung dịch của muối sắt
(III) hay không?
Giải: Qua bảng các thế điện cực chuẩn ta thấy: Nửa phản ứng : Cr3+ + 3e = Cr 0 = - 0,74V và nửa phản ứng : Fe3+ + 3e = Fe 0 = - 0,04V Nhận thấy: 0 / 0 / 3 3 Fe Cr Cr Fe
nên nửa phản ứng thứ hai xảy ra theo chiều thuận và nửa phản ứng thứ nhất xảy ra theo chiều nghịch:
Cr = Cr3+ + 3e Fe3+ + 3e = Fe
hay phản ứng: Cr + Fe3+ = Fe + Cr3+ xảy ra, nghĩa là Crom kim loại tan ra và sắt kim loại được kết tủa vì phản ứng đó có:
E0 = - 0,14 - (- 0,74) = 0,70V
Qua ví dụ này rút ra một kết luận chung: Kim loại có thế điện cực chuẩn bé đẩy được kim loại có thế điệ cực chuẩn lớn hơn ra khỏi dung dịch muối của nó. Ví dụ 5: Hyđrazin N2H4 có thể sử dụng để chế tạo pin nhiên liệu.
Biết rằng đối với phản ứng N2H4 + O2 N2 + 2H2O ta có: G0
= - 607 KJ. Tính suất điện động của pin.
Giải: Ta có số electrron chuyển từ N2H4 sang O2 là 4: G0 = - nFE0 E0= 96500 . 4 10 . 607 3 0 nF G = 1,57 V 6.2. Sự điện phân
Sự điện phân là quá trình ngược với quá trình diễn ra trong pin. ở pin năng lượng của phản ứng hoá học chuyển thành năng lượng của dòng điện, còn trong điện phân năng lượng của dòng điện chuyển thành năng lượng hố học .Q trình hố học trong điện phân phụ thuộc vào bản chất điện ly, dung môi bản chất điện cực, nhiệt độ v.v...