Bài 18. Tính chất của kim loại. Dãy điện hóa của kim loại

BÀI 20
20
BÀI

DÃY
DÃY ĐIỆN
ĐIỆN HÓA
HÓA
CỦA
CỦA KIM
KIM LOẠI
LOẠI


I- KHÁI NIỆM VỀ CẶP OXI HÓA - KHỬ CỦA
KIM LOẠI
II- PIN ĐIỆN HÓA
III- THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN CỦA KIM LOẠI
IV. DÃY THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN CỦA KIM LOẠI
V.Ý NGHĨA CỦA DÃY THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN


I- KHÁI NIỆM VỀ CẶP OXI HÓA-KHỬ CỦA KIM LOẠI
VD 1:

Ag+ + 1e → Ag
Cu2+ + 2e → Cu

Ag+/Ag, Cu2+/Cu,

Al3+ + 3e → Al

Al3+/Al là các cặp

Dạng oxh

oxi hóa - khử

Dạng khử

 Dạng oxi hóa và dạng khử của cùng một nguyên tố
kim loại tạo nên cặp oxi hóa - khử :

Tổng quát: Mn+ + ne
(dạng oxi hóa)

M
(dạng khử)

⇒

Mn+/M


II- PIN ĐIỆN HÓA, SUẤT ĐIỆN ĐỘNG, THẾ ĐIỆN CỰC
1- Pin điện hóa
 Thí nghiệm:
- Mô tả: SGK
- Hiện tượng:

cực âm

Zn

+ Kim điện kế lệch
⇒ chênh lệch điện thế
giữa 2 điện cực
⇒ trên mỗi điện cực xuất hiện một thế

điện cực

+ Điện cực kẽm mòn dần
+ Có lớp kim loại bám trên cực Cu
+ Màu xanh cốc đựng CuSO4 nhạt dần

cực dương
Cu


II- PIN ĐIỆN HÓA, SUẤT ĐIỆN ĐỘNG, THẾ ĐIỆN CỰC
1- Pin điện hóa
 Khái niệm:
Pin điện hóa là thiết bị điện trong đó NL phản ứng
oxi hóa khử chuyển hóa thành điện năng.
+
VD2: Pin Vonta (Zn – Cu)
 Anot: ( - )
 Catot: ( + )


II- PIN ĐIỆN HÓA,
HÓA SUẤT ĐIỆN ĐỘNG, THẾ ĐIỆN CỰC

2. Suất điện động (Epin): là hiệu thế lớn nhất giữa 2 điện cực
 Khi nồng độ ion kim loại đều bằng 1M (ở 25oC) gọi là
suất điện động chuẩn , kí hiệu Eopin

Eopin = Eo+ -

Eo-

>0

+ E0pin luôn có trị số dương

o
E
 pin phụ thuộc vào:

+ Bản chất của kim loại làm điện cực
+ Nồng độ của dung dịch muối
+ Nhiệt độ


II- PIN ĐIỆN HÓA,
HÓA SUẤT ĐIỆN ĐỘNG, THẾ ĐIỆN CỰC
VD3: Cho pin điện hóa (Zn – Cu) có:

E

0
Zn 2+ /Zn

=

-0,76V

E

0
Cu 2+ /Cu

=

+0,34V

Thì:
0
pin

E =E

0
Cu 2+ / Cu

-E

0
Zn 2+ / Zn

= 0,34 - (- 0,76) = 1,1V

II- PIN ĐIỆN HÓA,
HÓA SUẤT ĐIỆN ĐỘNG, THẾ ĐIỆN CỰC
 Cơ chế phát sinh dòng điện trong pin điện hóa
 Cực Zn (cực âm hay anot):

Zn → Zn
⇒

2+

I

e2e-

+ 2e

sự oxi hóa nguyeân töû Zn

Zn2+(aq)
Zn

I

 Cực Cu (cực dương hay catot):

Cu 2+ + 2e → Cu
⇒

sự khử ion Cu2+

e2eCu2+(aq)

Cu


VD4: Trong pin điện hóa, sự oxi hóa
A.chỉ xảy ra ở cực âm.
B. chỉ xảy ra ở cực dương.
C. xảy ra ở cực âm và cực dương.
D. không xảy ra ở cực âm và cực dương .

22/09/17

9


VD5: Suất điện động chuẩn của pin điện
hóa Sn – Ag là
A.0,66 V.
B. 0,79 V.
C. 0,94 V.
D. 1,09 V.
Biết :
22/09/17

E

o
Sn 2 + / Sn

E

o
Ag + / Ag

= −0 ,14V
= +0 ,8V
10


II- PIN ĐIỆN HÓA,
HÓA SUẤT ĐIỆN ĐỘNG, THẾ ĐIỆN CỰC

 Cầu muối:

- Tác dụng: làm cân bằng điện tích trong dung dịch.


II- PIN ĐIỆN HÓA,
HÓA SUẤT ĐIỆN ĐỘNG, THẾ ĐIỆN CỰC

⇒ Phương trình tổng hợp:

Zn + Cu 
→ Cu + Zn
2+

chất khử chất oxi
mạnh
hóa mạnh

22/09/17

chất khử
yếu

2+

chất oxi
hóa yếu

12


IIĐIỆN
HÓA,
ĐIỆN
ĐỘNG,
III-PIN
THẾ
ĐIỆN
CỰCSUẤT
CHUẨN
CỦA
KIM THẾ
LOẠIĐIỆN CỰC

3- Điện cực hiđro chuẩn, thế điện cực chuẩn.
a, Điện cực hiđro chuẩn
 Mô tả: SGK

 Qui ước:

E

o
2H + /H 2

22/09/17

= 0,00V ở mọi nhiệt độ

13


III- THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN CỦA KIM LOẠI

b. Thế điện cực chuẩn của kim loại
- Điện cực chuẩn: điện cực kim loại mà nồng độ ion kim
loại trong dung dịch = 1M.
- Thế điện cực chuẩn của kim loại cần đo chính là suất
điện động của pin tạo bởi điện cực hiđro chuẩn và
điện cực chuẩn của kim loại.

22/09/17

14


III- THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN CỦA KIM LOẠI

* Lưu ý:
- Trình tự lắp pin điện hóa: điện cực hiđro chuẩn
luôn luôn đặt bên trái vôn kế, điện cực kim loại
cần xác định thế điện cực chuẩn đặt bên phải.
- Kim loại đóng vai trò cực âm ⇒ E0Mn+/M có giá trị
âm.
- Kim loại đóng vai trò cực dương ⇒ E0Mn+/M có giá
trị dương.
E02H+/H2
E0 < 0(v)

22/09/17

E0 > 0(v)

0

15


IV. DÃY THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN CỦA KIM LOẠI

- Dãy thế điện cực chuẩn của kim loại là dãy sắp
xếp các kim loại theo thứ tự tăng dần thế điện cực
chuẩn.
- Dãy thế điện cực chuẩn ở 250C của 1 số cặp oxi
hoá khử (SGK).
- Theo chiều E0Mn+/M tăng:
+ Tính oxi hoá của cation Mn+ càng mạnh.
+ Tính khử của các kim loại M càng yếu.

22/09/17

16


V. Ý NGHĨA CỦA DÃY THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN

1. So sánh tính oxi hoá khử
Trong dung môi nước: Thế điện cực chuẩn
E0Mn+/M càng lớn thì
 Tính oxi hoá của cation Mn+ càng mạnh
Tính oxh?
 Tính khử của kim loại M càng
yếu
và ngượcTính
lại.khử?
VD6:

Mg2+ < Fe2+ < Cu2+ < Fe3+ < Ag+
Mg > Fe > Cu > Fe2+ > Ag

22/09/17

17


V. Ý NGHĨA CỦA DÃY THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN

2. Xác định suất điện động chuẩn của pin điện hoá

E

0
pdh

=

E

0
(+)

-

E

0
(-)

E0
pdh

VD7: Cho thế điện cực chuẩn của 2 cặp oxi hóa –
khử
0

E Zn 2+ /Zn =

-0,76V

0
Pb 2+ /Pb

-0,13V

E

=

Thì:

E
22/09/17

0
pin(Zn - Pb)

= -0,13 - (- 0,76) = 6,3V
18


V. Ý NGHĨA CỦA DÃY THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN
3. Xác định thế điện cực chuẩn của cặp oxi hoá khử
VD8: Tính thế điện cực chuẩn E0 của những cặp oxi
hoá -khử sau:
a. E0Cr3+/Cr
b. E0Mn2+/Mn
- Cho suất điện động chuẩn của các pin điện hoá: Cr-Ni là
+0,51 và của pin Cd-Mn là +0,79.
o

ECd
= − 0,40 V
- Cho thế điện cực chuẩn
/ Cd
2+

o
E Ni
= − 0,26 V
2+
/ Ni

22/09/17

19


V. Ý NGHĨA CỦA DÃY THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN

4. Xác định chiều của phản ứng oxi hoá khử
* Qui tắc anpha (α )

Chất oxi hoá yếu

Chất oxi hoá mạnh

Chất khử mạnh

Chất khử yếu

22/09/17

20


V. Ý NGHĨA CỦA DÃY THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN
VD9: Hãy cho biết chiều của phản ứng hoá học xảy ra giữa
các cặp oxi hoá khử. Giải thích và viết phương trình hoá
học.
0
0

Cho E Cu 2+ /Cu = +0,34V; E Ag + /Ag = +0,8V
2+

Cu
Cu

α

+

Ag
Ag

- Cation Ag+ có tính oxi hoá mạnh hơn Cu2+.
- Kim loại Ag có tính khử yếu hơn Cu.
- Phản ứng xảy ra:
22/09/17

2Ag+ + Cu

2Ag + Cu2+

21


V. Ý NGHĨA CỦA DÃY THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN

b.Cho E

0
Mg 2+ /Mg

= −2,37V; E
2+

Mg
Mg

α

0
2H + /H 2

= +0, 00V
+

2H
H2

- Cation Mg2+ có tính oxi hoá yếu hơn H+.

- Kim loại Mg có tính khử mạnh hơn H2.
- Phản ứng xảy ra:

2H+ + Mg
22/09/17

H2 + Mg2+
22


VD1: Cho hỗn hợp X gồm 0,2 (mol) Al; 0,1 mol Mg tác
dụng với dung dịch Y gồm 0,2 mol HCl; 0,1 mol FeCl3.
Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được V(l) khí
đktc, dung dịch A, chất rắn B.
a, Tính V khí ?
b, Tính m chất rắn?
c, Cô cạn dung dịch A sau phản ứng thu được bao nhiêu
gam muối khan?
22/09/17

23


VD2: Cho hỗn hợp X gồm : 0,15 mol mỗi kim loại Al,
Fe, Zn tác dụng với dung dịch Y gồm 0,1 mol H2SO4;
0,2 mol CuSO4; 0,1 mol Fe(SO4)3. Sau khi phản ứng
hoàn toàn thu được V(l) khí H2 (đktc), dung dịch A và m

gam chất rắn B?
a, Tính VH2?
b, Tính m chất rắn B?
c, Cô cạn dung dịch A thu được bao nhiêu gam muối?

22/09/17

24


VD3: Cho hỗn hợp X gồm 0,03 mol Al; 0,02 mol Zn tác
dụng với dung dịch Y gồm 0,01 mol Fe(NO3)3 và 0,02 mol
Cu(NO3)2. Sau khi phản ứng hoàn toàn thu được m(g)
chất rắn và dung dịch A.
a, Tính m chất rắn?
b, Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được bao nhiêu
gam muối khan?

22/09/17

25