PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬ pdf

1
Slide 1
PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬ
Đại cương về oxi hóa khử
Chất oxi hóa: là chất có khả năng nhận electron.
Chất khử: là chất có khả năng nhường electron.
Electron không tồn tại dạng tự do trong dung dịch. Vì vậy, một
chất chỉ thể hiện tính oxi hóa khi có chất khác nhường electron
cho nó và ngược lại một chất chỉ thể hiện tính khử khi có chất
khác nhận electron của nó.
A
ox
+ ne
-
= A
red
Vd: Fe
3+
+ e
-
= Fe
2+
Slide 2
PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬ
B
red
= B
ox
+ ne
-
Vd: Zn

red
= Zn
2+
+ 2e
-
Phản ứng oxi hóa khử là phản ứng xảy ra giữa chất oxi hóa và
chất khử.
A
ox
+ B
red
= A
red
+ B
ox
Có thể chia phản ứng oxi hóa khử thành 2 bán phản ứng:
Vd: 2Fe
3+
+ Zn = 2Fe
2+
+ Zn
2+
Fe
3+
+ e
-
= Fe
2+
(sự khử)
Zn

red
= Zn
2+
+ 2e
-
(sự oxi hóa)
2
Slide 3
PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬ
Điện cực và thế i ện cực:
Khi nhúng thanh kim loại vào dung dịch muối của nó thì
trên bề mặt phân chia giữa pha rắn và pha lỏng xuất
hiện một hiệu số thế gọi là thế i ện cực.
Thanh kim loại nhúng vào dung dịch muối của nó được
gọi là i ện cực hay còn gọi là bán pin.
Khi nối 2 bán pin lại với nhau ta được 1 pin i ện
Slide 4
PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬ
Cầu muối
Anode
(+)
Cathode
(-)
3
Slide 5
PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬ
Thế i ện cực tiêu chuẩn:
Là giá trị thế đo được khi nối điện cực (cathode) với
một điện cực hydro tiêu chuẩn trong điều kiện chuẩn.
P

H
2
= 1 atm
HCl 1M
Điện
cực Pt
Pt /H
2
(1 atm), 1M H
+
//
E
0
= 0,0000 V
Slide 6
PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬ
Phương trình Nerst:
Với bán phản ứng:
A
ox
+ ne
-
= A
red
Phương trình Nerst được viết như sau:
red
A
ox
A
0

a
a
ln
nF
RT
+E=E
Trong đó: E
0
: là thế i ện cực tiêu chuẩn
R: 8,314 J.mol
-1
.K
-1
F: 96500 C
4
Slide 7
PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬ
Tại 25
0
C, và dung dịch loãng thì phương trình Nerst
được viết như sau:
]
]
red
ox
0
[A
[A
lg
n

0,059
+E=E
Các yếu tố ảnh hưởng đến thế oxi hóa khử
Ảnh hưởng của pH dung dịch
Vd: MnO
-
4
+ 8H
+
+ 5e
-
® Mn
2+
+ 4H
2
O
]
]
]
8
+2
-
4
8+0
/Mn,8HMnO
+2
+-
4
0
/Mn,8HMnO

[Mn
][MnO
lg
5
0,059
+]lg[H
5
0,059
+E=E
[Mn
[H*][MnO
lg
5
0,059
+E=E
+2+-
4
+2+-
4
Slide 8
PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬ
]
]
8
+2
-
4
0'
/Mn,8HMnO
+0

/Mn,8HMnO
0'
[Mn
][MnO
lg
5
0,059
+E=E
lg[H
5
0,059
+E=E
+2+-
4
+2+-
4
+2
/Mn
+
,8H
-
4
MnO
E
0’
gọi là thế tiêu chuẩn điều kiện, E
0’
= E
0
khi [H

+
] = 1M
Ảnh hưởng của phản ứng tạo tủa
Vd: Ag
+
+ 1e
-
® Ag
]
+0
lg[Ag
1
0,059
+E=E
/Ag
+
Ag
Khi có mặt ion Cl
-
: Ag
+
+ Cl
-
⇌ AgCl K
sp
=10
-9,75
5
Slide 9
PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬ

Phương trình Nerst:
][Cl
1
lg
1
0,059
+E =E
V0,222 =0,577 - 0,799 =lgK
1
0,059
+E=E
][Cl
1
lg
1
0,059
+lgK
1
0,059
+E=E
[Cl
K
lg
1
0,059
+E=E
-
00'
sp
00

-
sp
0
-
sp
0
AgCl/AgAgCl/Ag
/Ag
+
Ag
AgCl/Ag
/Ag
+
Ag
/Ag
+
Ag
]
Slide 10
PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬ
Ảnh hưởng của phản ứng tạo phức
Vd: Co
3+
+ 1e
-
⇌ Co
2+
E
0
= 1,84 V

Khi có mặt NH
3
: Co(NH
3
)
6
3+
+ 1e
-
⇌ Co(NH
3
)
6
2+
]
]
+2
+3
0
[Co
[Co
lg
1
0,059
+E=E
+2
/Co
+3
Co
ox

red
00
)Co(NH)Co(NH
ox
red
+2
3
+3
3
0
lg
1
0,059
+E=E
)[Co(NH
)[Co(NH
lg
1
0,059
+E=E
+2
/Co
+3
Co
+2
6
3
+3
6
3

6
6
+2
/Co
+3
Co
6,1
6,1
6,1
6,1
/
*
]
]
β
β
β
β
6
Slide 11
PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬ
V0,022 =
10
10
lg
1
0,059
+1,84 =E
10 =10 =
35,21

4,39
0
)Co(NH)Co(NH
35,21
ox
4,39
red
+2
6
3
+3
6
3
/
6,16,1
ββ
Tính
cho biết:
0
AuAu(CN)
-
4
E
/
42 =lg có V Au(CN)1,5 =E
1,4
-
4
0
Au

Au
+3
β
/
Chiều của một phản ứng oxi hóa khử:
Xét phản ứng oxi hóa khử tổng quát:
n
2
ox
1
+ n
1
red
2
⇌ n
2
red
1
+ n
1
ox
2
Slide 12
PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬ
Phản ứng sẽ xảy ra theo chiều thuận nếu:
0'
/redox
0'
/redox
2

2
1
1
E > E
Hằng số cân bằng của phản ứng:
7 ≥
0,059
En
=lgK
0'
,
cb
Δ
Nguyên tắc chuẩn độ oxi hóa khử
Là phản ứng chuẩn độ dựa trên phản ứng oxi hóa khử,
trong đó nếu chất X ở dạng khử thì dung dịch chuẩn R
phải ở dạng oxi hóa. Phản ứng chuẩn độ tổng quát:
n
R
X
kh
+ n
ox
R
ox
⇌ n
R
X
ox
+ n

ox
R
red
7
Slide 13
PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬ
Các yêu cầu của một phản ứng oxi hóa khử được dùng
làm phản ứng chuẩn độ (tương tự các loại phản ứng
chuẩn độ khác)
Dạng đường chuẩn độ:
Slide 14
PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬ
Các phản ứng oxi hóa trước và khử trước:
Phản ứng oxi hóa trước:
NaBiO
3
:
oxi hóa Mn
2+
thành MnO
4
-
, rất ít tan trong nước nên có
thể loại bỏ lượng dư bằng pp lọc.
(NH
4
)
2
S
2

O
8
:
trong mt acid oxi hóa Cr
3+
→ Cr
2
O
7
2-
, Mn
2+
→ MnO
4
2-
,
Ce
3+
→ Ce
4+
. Lượng dư (NH
4
)
2
S
2
O
8
có thể loại trừ bằng
cách đun nóng với xúc tác Ag

+.
2S
2
O
8
2-
+ 2H
2
O → 4SO
2
+ O
2
+ 4H
+
Ag
+
8
Slide 15
PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬ
H
2
O
2
:
Không là chất oxi hóa mạnh như 2 trường hợp trên,
phản ứng xảy ra trong môi trường acid.
H
2
O
2

+ 2H
+
+ 2e
-
→ 2H
2
O
Lượng dư H
2
O
2
có thể loại bỏ bằng cách đun sôi dung
dịch.
Sự khử trước:
ống khử Jones:
Là ống thủy tinh hình trụ có gắn khóa bên trong có chứa
hỗn hống Zn(Hg).
Slide 16
PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬ
Phản ứng xảy ra trong ống khử Jones:
Zn(Hg) → Zn
2+
+ Hg + 2e
-
Hỗn hống Zn(Hg) giúp ngăn ngừa phản ứng
hòa tan Zn:
Zn + 2H
+
→ Zn
2+

+ H
2
Phản ứng xảy ra trong ống khử Vandel:
-
e + AgCl→ Ag
HCl
Tùy theo nồng độ của Cl
-
mà thế oxi hóa của
ống khử sẽ có các giá trị khác nhau.
9
Slide 17
PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬ
Chất khử SnCl
2
:
Khử Fe
3+
→ Fe
2+
, lượng dư SnCl
2
được loại trừ bằng
HgCl
2
.
2Fe
3+
+ Sn
2+

→ 2Fe
2+
+ Sn
4+
SnCl
2
+ HgCl
2
→ SnCl
4
+ Hg
2
Cl
2
Hydroxylamine: NH
2
OH.HCl
Khử Fe
3+
→ Fe
2+
.
Hydrazin:
Khử As(V) → As(III), Sb(V) → Sb(III)
Slide 18
PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬ
Các phương pháp chuẩn độ oxi hóa khử:
Phương pháp permanganate: dung dịch chuẩn KMnO
4
Phương pháp dicromate: dung dịch chuẩn K

2
Cr
2
O
7
Phương pháp Iod – Thiosulphate: dung dịch chuẩn
Na
2
S
2
O
3
.
Phương pháp Iodate.
Phương pháp Ce: Ce(SO
4
)
2
ứng dụng cụ thể của các phương pháp (nghe giảng trên
lớp)