Bài giảng Hóa đại cương - Chương IV: Điện hóa

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 +ne 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+ + 3SO4 2- +2SO4 2- + 5K+ + 2K+ + SO4 2- OH4Mne5H8MnO 2 2 4     H2NOe2OHNO 322 OH3NO5Mn2H6NO5MnO2 23 2 24   OH3SOKKNO5MnSO2SOH3KNO5KMNO2 242344224  Cân bằng phản ứng OXH - K Môi trường Lấy O từ MT Đẩy O ra MT 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.  2dddcdc Zne2Zn dcdc 2 dd Zne2Zn   Zn  Zn2+a. Điện cực kim loại. e- Chaát khöû e- e- Chaát oxh Anode Cathode Maøng ngaên Chất oxi hóa và chất khử tiếp xúc trực tiếp với nhau Chất oxi hóa và chất khử ở hai nơi khác nhau e truyền trực tiếp từ chất khử sang chất oxi hóa e truyền qua dây dẫn Hóa năng  nhiệt năng Hóa năng  điện năng 2. Nguyên tố Ganvanic (pin điện hóa học). Zn + 2H+ → Zn2+ + H2 Zn – 2e → Zn2+ 2H+ +2e → H2 Zn2+aq H + aq 3. Quy ước về dấu của thế điện cực  Quy ước của Châu Mỹ  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 10 OXHKh KhOXH lnRTGG  b 2 a 1 d 2 c 1 OXHKh KhOXH lnRTKlnRTnFE  b 2 a 1 d 2 c 1 OXHKh KhOXH ln nF RT Kln nF RT E  Kln nF RT E0  G0 = -nFE0 b 2 a 1 d 2 c 10 OXHKh KhOXH ln nF RT EE  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 000E   ba dc OXHKh KhOXH nF RT EE 21 210 ln b 2 a 1 d 2 c 100 OXHKh KhOXH ln nF RT                 d b a c Kh OXH nF RT Kh OXH nF RT 1 10 2 20 lnln  Kh OXH ln nF RT0  Kh OXH lg n 059.00  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 + OXH < 2. Chiều của phản ứng oxy hóa - khử.