bài tập điện li và điện hóa

Khi biết tích số tan T có thể tính được độ tan S của chất điện li
khó tan
Ví dụ : Cho tích số tan của Zn(OH)
2
ở 25
o
C bằng 1.10
−17
. Tính độ
tan (theo mol/lit) của Zn(OH)
2
ở 25
o
C trong nước và trong dung
dòch ZnCl
2
0,1 mol/lit
1MaMH - Chuong V

•
Khi biết độ tan có thể tính tích số tan của chất điện li :
Ví dụ : Tính tích số tan của CaSO
4
ở 20
o
C, biết độ tan của nó
ở nhiệt độ trên là 1,5.10
−2
mol/lit .
2MaMH - Chuong V
•

Điều kiện kết tủa và hòa tan chất điện li khó tan :
Hòa tan : Tích số nồng độ các ion (với số mũ tương ứng) của chất
điện li trong dung dòch nhỏ hơn tích số tan của nó ở nhiệt độ
khảo sát
nm
BA
nmmn
T]B.[]A[
>
−+
⇒ Hình thành kết tủa
nm
BA
nmmn
T]B.[]A[
<
−+
⇒ Chưa hình thành kết tủa
3MaMH - Chuong V
Ví dụ : Có kết tủa CaSO
4
tạo thành hay không khi trộn lẫn
những thể tích bằng nhau của 2 dung dòch CaCl
2
và H
2
SO
4
có
nồng độ tương ứng bằng 0,5 và 0,1 mol/lit (ở 20

o
C) ?
4MaMH - Chuong V
CHƯƠNG VI : ĐIỆN HÓA HỌC
I. PHẢN ỨNG OXY HÓA KHỬ :
II. PHẢN ỨNG HÓA HỌC VÀ DÒNG ĐIỆN :
III. SỰ ĐIỆN PHÂN
MaMH - Chuong VI
6
CHƯƠNG VII : ĐIỆN HÓA HỌC
I. PHẢN ỨNG OXY HÓA KHỬ :
1. Đònh nghóa :
Là các phản ứng xảy ra có kèm theo sự thay đổi số oxy hóa của
các nguyên tố tham gia phản ứng .
Oxy hóa (I) + khử (II) ↔ khử (I) + oxy hóa (II).
Ví dụ : Cu
2+
+ Zn → Cu + Zn
2+
(*)
Zn
Zn
2+
2H
+
H
2
- 2e
+ 2e
Quá trình oxy hóa

Quá trình khử
Zn và Cu được gọi là dạng khử, Zn
2+
và Cu
2+
được gọi là
dạng oxy hóa .
chất khử là Zn và oxy hóa là Cu
2+

2. Chất khử, chất oxy hóa, quá trình oxy hóa, chất khử :
MaMH - Chuong VI
7
MaMH - Chuong VI
8
3. Cặp oxy hóa khử :
Trong phản ứng oxy hóa khử, dạng oxy hóa có thể biến thành
dạng khử và ngược lại gọi là cặp oxy hóa khử. Ký hiệu ox/kh
Fe
3+
Fe
2+
oxh
kh
Fe
3+
Fe
2+
II. PHẢN ỨNG HÓA HỌC VÀ DÒNG ĐIỆN :
- Nếu tiến hành phản ứng oxy hóa-khử, bằng cách cho chất oxy

hóa và chất khử tiếp xúc trực tiếp một cách bình thường thì
hóa năng của phản ứng chuyển thành nhiệt năng
- Nếu không cho các chất oxy hóa và khử tiếp xúc trực tiếp, mà
xảy ra ở 2 nơi khác nhau trong không gian, còn electron sẽ
không chuyển trực tiếp mà qua dây dẫn kim loại
→ sẽ có một dòng điện xuất hiện chạy qua dây dẫn, nghóa là
trong trường hợp này hoá năng của phản ứng chuyển thành điện
năng g
MaMH - Chuong VI
9
2. Nguyên tố galvanic :
a. Cấu tạo và hoạt động :
- Nguyên tố galvanic được cấu tạo từ 2 điện cực nối với nhau
bằng một dây dẫn kim loại .
Điện cực đơn giản gồm 1 thanh kim loại nhúng trong dung dòch
chất điện li của nó
Ví dụ : Khảo sát nguyên tố galvanic Cu−Zn (pin Jacobi−Daniell)
gồm 2 điện cực đồng và kẽm ( 2 dung dòch CuSO
4
, ZnSO
4
được
ngăn cách với nhau bằng màng xốp; 2 thanh Cu, Zn được nối với
nhau bằng dây dẫn .
MaMH - Chuong VI
10
- Hoạt động của nguyên tố Cu−Zn :
Zn
Cu
(+)

(-)
CuSO
4
ZnSO
4
* Ở điện cực kẽm : kẽm hoạt động hơn đồng nên thanh kẽm bò
hòa tan, nghóa là xảy ra quá trình oxyhóa kẽm
Zn − 2e ⇔ Zn
2+

* Ở điện cực đồng : diễn ra quá trình kết tủa đồng trên thanh
đồng , nghóa là xảy ra quá trình khử ion đồng
Cu
2+
+ 2e ⇔ Cu
⇒ quá trình điện hóa hay quá trình điện cực
MaMH - Chuong VI
11
Nguyên tố galvanic hoạt động :
Trên các điện cực xảy ra các quá trình điện hóa; điện cực có
quá trình oxyhóa xảy ra là điện cực âm,
electron từ điện cực kẽm chuyển sang điện cực đồng
còn điện cực có quá trình khử xảy ra là điện cực dương ;
- Ký hiệu nguyên tố galvanic :
Nguyên tố Cu−Zn : (−) Zn  Zn
2+
 Cu
2+
 Cu (+)
Tổng quát : (−) M

I
 M
I

n+
 M
II
m+
 M
II
(+)
MaMH - Chuong VI
12
Sức điện động E của nguyên tố galvanic :
a- Khái niệm về thế điện cực :
- Thế điện cực là đại lượng thế hiệu đặc trưng cho quá trình
điện cực hay điện cực và thường được ký hiệu là ϕ
- Giữa ϕ và ∆G cũng có mối quan hệ :
∆G = − nF ϕ và ∆Go = − nF ϕ
o


ϕ
o
: thế điện cực tiêu chuẩn ứng với nồng độ các chất tham gia quá
trình điện cực đều bằng 1 đơn vò ; n : số electron trao đổi trong quá
trình điện cực .
- Sức điện động của nguyên tố galvanic :
E = ϕ
(+)

− ϕ
(−)
và E
o
= ϕ
o
(+)
− ϕ
o
(-)

MaMH - Chuong VI
13
Ví dụ : Sức điện động tiêu chuẩn của nguyên tố galvanic
Cu−Zn
V1,1)76,0(34,0E
o
Zn
o
Cu
o
)(
o
)(
o
ZnCu
=−−=−=−=
−+−
ϕϕϕϕ
b- Phương trình Nernst :

]kh[
]oxh[
ln
nF
RT
o
+=
ϕϕ
Phương trình Nernst
n : số electron trao đổi trong quá trình điện cực
T : nhiệt độ tuyệt đối .
R : hằng số khí
F : số Faraday
[Ox], [Kh] : tích nồng độ các chất tham gia dạng oxyhóa dạng khử
MaMH - Chuong VI
14
ϕ phụ thuộc vào bản chất chất tham gia quá trình điện cực (
ϕ
o
),
nhiệt độ (T) và nồng độ các chất tham gia quá trình điện cực ([ ])
(*) Khi thay R = 1,987 cal/mol.độ (8,31J/mol.độ),
F = 23062 (96500), T = 298
o
K
]kh[
]oxh[
lg
n
059,0

o
+=
ϕϕ
Thế điện cực tiêu chuẩn
ϕ
o
là thế của quá trình điện cực đã cho
khi nồng độ các chất tham gia quá trình đó đều bằng 1 đơn vò
- Đối với kim loại thì dạng khử là kim loại rắn, dạng oxy hóa là
ion kim loại nên phương trình Nernst đối với kim loại có thể
viết :
ϕ = ϕ
0
+ (0,059/n)lg[M
n+
]
MaMH - Chuong VI
15
• Zn ⇔ Zn
2+
+ 2e :
]Zn[
]Zn[
lg
2
059,0
2
o
ZnZn
+

+=
ϕϕ
Ví dụ : Cu
2+
+ Zn → Cu + Zn
2+
(*)
-Chiều của phản ứng được xác đònh theo quy tắc: dạng oxy hóa của
cặp oxy hóa khử có ϕ lớn hơn sẽ oxy hóa dạng khử của cặp oxy
hóa khử có ϕ nhỏ hơn.
Ví dụ : ϕ
Cu
2+
/Cu
= 0,34 V ; ϕ
Zn
2+
/Zn
= - 0,76V. Do đó Cu
2+
sẽ oxy
hóa Zn và phản ứng xảy ra theo chiều của phương trình (*).
MaMH - Chuong VI
16
VD : Pin niken – kẽm được cấu tạo từ điện cực Ni (+) và điện cực Zn
(–) , được ký hiệu:
(–) Zn / Zn
2+
// Ni
2+

/ Ni(+)
MaMH - Chuong VI
17
Tính sức điện động của pin
Tính sức điện động và cho biết các quá trình điện cực, phản ứng
oxy hoá - khử xảy ra trong pin (–) Mg / Mg
2+
// Zn
2+
/ Zn (+) :
a) Ở điều kiện chuẩn :
MaMH - Chuong VI
18
b) Khi [Mg
2+
] = 0,1 mol/ lit ; [Zn
2+
] = 0,01 mol/ lit.
Ví dụ : Cho nguyên tố Galvanic (-) Zn/ ZnSO
4
// CuSO
4
/ Cu (+)
a) Hãy viết các phản ứng xảy ra ở các điện cực
b) Xác định sức điện động tiêu chuẩn của nguyên tố Galvanic trên.
Cho biết thế điện cực tiêu chuẩn của Cu
2+
/ Cu và Zn
2+
/ Zn có giá trị

lần lượt là 0,34 V ; - 0,76 V
MaMH - Chuong VI
19
- Điện phân là quá trình phản ứng oxy hóa khử xảy ra trên
các bề mặt điện cực khi có dòng điện đi qua trong đó tại catod
xảy ra quá trình khử (nhận e), còn anod xảy ra quá trình oxi
hóa (cho e).
III. SỰ ĐIỆN PHÂN
Do ở catod sẽ xảy ra quá trình khử các cation và anod xảy ra
quá trình oxi hóa các anion.
- Đối với quá trình oxy hóa ở anod (+) chất nào có tính khử
mạnh hơn (thế điện cực nhỏ hơn) sẽ ưu tiên phản ứng trước.
Đối với quá trình khử ở catod (-) chất nào có tính oxy hóa mạnh
hơn (ϕ lớn hơn) sẽ ưu tiên phản ứng trước.
MaMH - Chuong VI
20