Bài giảng Thế oxi hóa khử

THế OXI HÓA KHửLớp 10A5Gv: Trần Đức ThanhTrường chuyên Trần Đại NghĩaPhản ứng oxi hóa khửXét phản ứng oxi hóa khử sau :CuSO4 + Zn	 	Cu	+	ZnSO4Dạng ion	Cu2+	+	Zn		Cu	+	Zn2+Cu2+	+2e		Cu	Ox2	+ne		Kh2Zn	 -2e		Zn+2	Kh1	- ne		Ox1Ox2 + Kh 1  Kh2 + ox1 Cặp oxi hóa khử Cặp oxh/ khử Zn+2 / Zn ; và Cu+2 / Cu hay tương ứng là Ox2 / kh2 và Ox1 / kh1 Vậy mỗi cặp Zn+2 / Zn hay Cu+2 /Cu được gọi là cặp thế điện cực dạng oxh/khử.Lưu ý cách viết cặp oxh khử , oxh ở trên khử dưới.Ví dụ : 2H+ / H2 , Fe3+ / Fe2+ +- +- +-++-++++---++++Zn2+-Electron +-Tấm kẽm trung hòa điện +- +-Mang điện âmMang điện dương Zn2+----Nhúng vào dung dịch chứa ion của nó như ZnSO4 Cho Zn hoặc Cu được nhúng vào dung dịch chứa ion của nó như ZnSO4 hoặc CuSO4 tùy thuộcvào bản chất của kim loại và nồng độ ion có thể xảy ra hai trường hợp:+ Nguyên tử kim loại tách khỏi mạng lưới kim loại đi vào dung dịch dưới dạng ion và để lại trên kim loại các electron, kim loaì mang điện âm+ Các ion kim loại từ dung dịch bám lên thanh kim loại, nên tấm kim loại mang điện dươngVí dụ: Zn ( rắn) -2e  Zn2+ tan vào dung dịchQuá trình oxh Ví dụ: Cu2+ (dung dịch) +2e  Cu ( rắn, bám lên kl)Quá trình khửZn ( rắn) -2e  Zn2+ tan vào dung dịch Cu2+ +2e  Cu(dung dịch) ( rắn, bám lên kl)Có sự chênh lệch về điện tích giữa 2 phần sẽ xuất hiện 1 điện thế được gọi là thế điện cựcThế điện cực Zn+2/ Zn là -0,76 V thế điện cực Cu+2 / Cu là 0,34 V Nghĩa là thế điện cực chuẩn Cu+2 / Cu > Zn+2/ Zn nên sẽ xảy ra phản ứng Thế điện cực càng dương ( càng lớn) thì khả năng oxh càng mạnh Ox2/kh2 > ox1/kh1Ox2 + Kh 1  Kh2 + ox1 Cu2+	+2e		Cu	Ox2	+ne		Kh2Zn	 -2e		Zn+2	Kh1	- ne		Ox1Cu2+	+	Zn		Cu	+	Zn2+Xét pin ganvani:Pin Ganvani thành phần gồm 2 điện cực- Zn nhúng trong cốc dung dịch ZnSO4 ; viết tắt Zn+2/Zn- 1 cốc đựng dung dịch CuSO4 có thanh Cu, - Giữa 2 cốc có cầu nối thường là muối điện li mạnhNguyên tắc họat động- Tại điện cực Zn+2/Zn xảy ra Zn	-2e		Zn2+	 ( tan vào dung dịch ) Phản ứng trên các điện cực:anotAnot là quá trình oxi hóa Và điện cực kẽm tan dần xảy ra quá trình oxi hóa nên được gọi là Anot và là cực âmTại điện cực đồng xảy raCu2+	+2e		Cu	 (Cu bám lên điện cực)catotĐiện cực Cu2+/Cu thành cực dương và xảy ra quá trình khử được gọi là catotcatot là quá trình oxi hóa Vai trò của cầu muối :Làm kín mạch điện bằng cách cho các ion dịch chuyển từ nửa phản ứng này sang nửa phản ứng kia.Ngoài ra nó còn giữ vai trò cân bằng điện tích tạicác điện cực.Sức điện động của pin :Sức điện động của pin là hiệu thế điện cực catot và anot trên các điện cực của pin .Khi các thế này đo ở điều kiện chuẩn tức 250 C ; nồng độ 1M thì gọi là sức điện động chuẩnSức điện động tiêu chuẩn rất quan trọng , nó cho phép dựđoán, là thước đo để xét khuynh hướng phản ứng oxixảy ra hay không!Loại phản ứngPhản ứng trong dung dịchPhản ứng trong pinNơi phản ứngBiến đổi năng lượngPhản ứng trực tiếp trong dung dịch Phản ứng trên các điện cựcBiến thành nhiệt năngBiến thành điện năngSo sánh phản ứng oxh khử trong dung dịch và pinKí hiệu của pin:Quy ước: 	anot (-) ZnǀZn2+ ǀǀ Cu2+ǀ Cu (+) catot	Anot bên trái ǀǀ Catot bên phảiPin chỉ được mắc đúng khi thế catot > thế của Anot. E0 pin = ε0 Catot - ε0 anot 	>	0Cách xác định thế điện cực của từng điện cực.Không thể xác định chính xác giá trị thế của 1 điện cực( giống điện thế ) mà phải xác định giá trị hiệu của các điện cực ( hay trong điện là hiệu điện thế) . vậy điện cực chuẩn để so sánh là điện cực của Pt(H2)/2H+ = 0 Ví dụ 1 :	Muốn xác định điện thế của Cu2+/Cu thì người ta mắc 1 pin có cấu tạo như sau : Anot (- )Pt(H2)ǀ2H+( 1M) ǀǀ Cu2+ (1M) ǀCu (+) catot 	 tiến hành 250CCu2+	+2e		Cu Catot	Anot	H2 -2e		2H+	Ví dụ 2 :Xác định thế điện cực chuẩn của Zn2+/Zn Ta mắc pin có cấu tạo như sau:	Pt(H2)ǀ2H+( 1M) ǀǀ	Zn2+ (1M) ǀZn 	 	Và khi đó thấy von kế chỉ -0,76Vvậy thế của ε0Zn2+/Zn = - 0,76 V Anot Znǀ Zn2+ (1M) ǀǀ 2H+( 1M) ǀ Pt(H2) catot	Bài tập áp dụng :Bài 1 : Cho các cặp thế điện cực ở điều kiện chuẩn 2H+ /Pt(H2) Sn2+ /Sn ; Ag+ /AgCó thể thiết lập những loại pin như thế nào. Tính sức điện động của mỗi pin dựa vào thế chuẩn bảng trong bài ghiGhi phản ứng xảy ra trên các điện cực.Sử dụng thế điện cực I. Để sắp xếp thứ tự các chất khả năng tham gia phản ứng oxi hóa khử:Dạng oxi hóaDạng khửΕo (V)Khả năng oxi hóa Cu2+ +2e  CuKhả năng khử+ 0,342H+ +2e  H20,00Zn2+ +2e  Zn - 0,76Kết luận : dạng oxi hóa (oxh)càng mạnh thì dạng khử (kh) liên hợp với nó càng yếu. Và thế càng dương( cặp thế oxh/kh)Na+ Mg2+ Al3+ Mn2+ Zn2+ Fe2+ Cr3+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ 2H+ Cu2+ Fe3+ Ag+ Hg2+ Pt2+ Au3+ Na Mg Al Mn Zn Fe Cr Ni Sn Pb H2 Cu Fe2+ Ag Hg Pt AuTính oxi hóa tăngTính khử tăng Dựa trên thế oxi hóa khử (hay thế điện cực chuẩn) ta có sự sắp Xếp dãy điện hóaDạng oxhDạng khửFe2+ Fe Ag+ Ag+ 2H+ H2 Cu2+Cu I2 2I - Zn2+ZnFe2+ Fe3+ Dự đoán phản ứng oxi hóa khử Cu2+	+ 	Zn	 Cu	+	Zn2+	 	Xét phản ứng :Xét phản ứng ngược lại là 	Cu	+	Zn2+		 Không phản ứng Kết luận : phản ứng oxi hóa khử chỉ xảy ra giữa chất oxi hóa mạnh và chất khử mạnh để tạo thành chất có tính oxi hóa yếu hơn và có tính khử yếu hơn. Cu2+ZnZn2+Cu2+Hay là quy tắc anpha αVí dụ: phản ứng Ag+ và FeDạng oxhDạng khửFe2+ Fe Ag+ Ag+ Fe2+ Fe3+ Ag+ + Fe  Fe2+ + Ag Ag+ + Fe2+  Fe3+ + Ag Bản chất của phản ứng oxi hóa phụ thuộc vào thế điện cực của từng cặp oxi hóa liên hợp , hiệu thế điện cực dương hay sức điện động dương thì phản ứng mới xảy ra.Cho cặp oxi hóa khử sau :Fe2+ / Fe ; Cu2+ / Cu ; Fe3+/Fe2+ ; Ag+/AgTừ trái sang phải theo dãy trên; tính oxi hóa tăng dần theo thứ tự Fe2+ ; Cu2+ ; Fe3+ ;Ag+ tính khử giảm dần theo thứ tự Fe ; Cu ; Fe2+ Hỏi:Fe có khả năng tan trong dung dịch FeCl3 hay không Cu có khả năng tan trong dung dịch FeCl3 hay không Cho 0,2 mol Fe tác dụng với 0,4mol AgNO3 , tìm thành phân dung dịch thu được sau phản ứng.