Bài giảng Hoá học đại cương: Chương 10 - Trường ĐH Phenikaa

Bài giảng Hoá học đại cương: Chương 10 được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên hiểu được một số khái niệm về điện hóa học; Nắm được nguyên tắc hoạt động của pin điện; Thế điện cực; Sức điện động của pin; Xác định và dự đoán chiều của phản ứng oxy hóa khử. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hoá học đại cương: Chương 10 - Trường ĐH Phenikaa CHƯƠNG 10 ĐIỆN HÓA HỌC 1 Mục tiêu • Hiểu được một số khái niệm về điện hóa học • Nắm được nguyên tắc hoạt động của pin điện • Thế điện cực • Sức điện động của pin • Xác định và dự đoán chiều của phản ứng oxy hóa khử 2 Nội dung 1. Một số khái niệm 2. Pin Ganvani 3. Thế khử tiêu chuẩn 4. Thế điện cực 5. Sức điện động của pin 6. Dự đoán chiều xảy ra tự phát của phản ứng oxy hóa - khử 7. Điện phân 3 1. Một số khái niệm • Điện hóa học - Điện hóa là một nhánh của ngành hóa học nghiên cứu sự chuyển đổi giữa năng lượng điện và năng lượng hóa học - Quá trình điện hóa bao gồm các PƯ oxy hóa-khử ở đó năng lượng giải phóng từ PƯ tự diễn biến được chuyển thành điện hoặc năng lượng điện được sử dụng để PƯ tự xảy ra. 4 Phản ứng oxy hóa khử • Phản ứng oxy hóa khử: có sự thay đổi số oxy hóa các nguyên tố tham gia phản ứng • Đặc điểm chung: - Có sự trao đổi electron - Gồm 2 quá trình diễn ra đồng thời : quá trình cho electron (quá trình oxy hóa) quá trình nhận electron (quá trình khử) - Gồm 2 chất có mặt dồng thời Chất oxy hóa : chất nhận electron Chất khử: chất cho e 5 6 7 3Cl2 + I- + 6OH- = 6Cl- + IO3- + 3H2O Mg(s) + 2HCl (aq) → MgCl2 (aq) + H2 (g) 8 Cân bằng phản ứng oxy hóa- khử Bước 1: Viết PT PƯ không cân bằng Bước 2: Viết 2 bán phản ứng 9 Cân bằng phản ứng oxy hóa- khử Bước 3: Cân bằng mỗi nửa PƯ đối với số lượng từng loại nguyên tử và eletron. Với PƯ trong môi trường acid, thêm nước để cân bằn nguyên tử O và thêm H+ để cân bằng nguyên tử H. 10 Cân bằng phản ứng oxy hóa- khử Bước 4: Đặt 2 nửa PƯ với nhau và cân bằng PT PỨ cuối. Số e phải bằng nhau ở 2 vế, nếu số electron khác nhau thì nhân một vế hoặc cả 2 vế với một hệ số để cân bằng số e. PT PƯ dạng ion: Bước 5: Kiểm tra xác nhận số lượng, loại nguyên tử, và số lượng e cân bằng ở 2 vế của PT PƯ. 11 2. Pin Ganvani Zn (chất khử) bị oxy hóa thành Zn2+ Cu2+ (Chất oxy hóa) bị khử thành Cu 12 2. Pin Ganvani Khi nhúng thanh kẽm (Zn) và dung dịch CuSO4, PƯHH: Zn (s) + Cu2+(aq) ↔ Zn2+(aq) + Cu(s) Zn (chất khử) bị oxy hóa thành Zn2+ e chuyển trực tiếp từ Zn0 sang Cu2+ trong Cu2+ (Chất oxy hóa) bị khử thành Cu dung dịch Cu2++2e ↔ Cu (Bán PƯ khử) Zn ↔ Zn2+ + 2e (Bán PƯ oxi hóa) Nếu tách rời chất khử và chất oxy hóa sau đó nối với nhau bằng dây dẫn điện bên ngoài thì sao? 13 2. Pin Ganvani Dòng e từ Zn →Cu 14 Pin Daniel- Jacobi là trường hợp riêng của pin Ganvani, chỉ xét cho anode Zn và cathod Cu như hình trên 2. Pin Ganvani 15 Pin ganvani, tế bào ganvani, pin điện, tế bào pin điện Hệ điện hóa và ký hiệu -Một hệ gồm 2 điện cực nhúng vào dung dịch điện ly được gọi là hệ điện hóa  Khi hệ sinh dòng điện được gọi là pin hay nguyên tố ganvani Khi hệ được nối với nguồn điện bên ngoài để thực hiện PƯ gọi là hệ điện phân - Ký hiệu một hệ điện hóa hay pin: (-) Điện cực 1│DD 1 │ │DD 2 │Điện cực 2 (+) Ví dụ: Zn│Zn2+ │ │Cu2+│Cu Lưu ý: anode Danh giới Danh giới viết bên trái, Cầu muối anode và (salt bridge) cathode và cathode viết dung dịch dung dịch bên phải 16 17 18 19 Các phản ứng oxy hóa khử sau đây được dung trong các pin điện hóa. Hãy viết kỹ hiệu pin điện hóa tương ứng. a. 2Ag+(aq) (0.5M) + Ni(s) → 2 Ag(s) + Ni2+ (aq) (0.2M) b. Cu(s) + PtCl42-(aq)(0.1M) → Cu2+(aq)(0.2M) + PtCl42- (aq)(0.1M) + 2Cl-(aq) (0.4M) a. (-) Ni(s)│ + Ni2+ (aq) (0.2M)││ Ag+(aq) (0.5M)│Ag(s) (+) b. (-) Cu(s)│ Cu2+(aq)(0.2M)││ PtCl42-(aq)(0.1M), PtCl42- (aq)(0.1M), 2Cl-(aq) (0.4M)│Pt (s) (+) 20