Bài giảng Hóa học đại cương - Chương 6: Điện hóa

Chương IV:

I.

ĐIỆN HÓA

PHẢN ỨNG OXY HÓA - KHỬ

II. NGUYÊN TỐ GANVANIC VÀ SỨC ĐIỆN
ĐỘNG
III. THẾ ĐIỆN CỰC TIÊU CHUẨN VÀ CHIỀU
CỦA PHẢN ỨNG OXY HÓA - KHỬ


I. PHẢN ỨNG OXY HÓA - KHỬ
1. Phản ứng oxy hóa - khử và cặp oxy
hóa - khử liên hợp
2. Cân bằng phản ứng oxy hóa - khử


1. Phản ứng oxy hóa - khử và cặp oxy hóa khử liên hợp.
+ne
aOXH1 + bKh2 ⇌ cKh1 + dOXH2
-ne
OXH1/Kh1, OXH2/Kh2 - cặp oxi hóa - khử liên hợp
-nH+
aAx1 + bBaz2 ⇌ cBaz1 + dAx2
+ nH+
Ax1/Baz1, Ax2/Baz2 – Cặp axit – baz liên hợp

2. Cân bằng phản ứng oxy hóa - khử.


Nguyên tắc chung: trong phản ứng oxi hoá khử:






∑e nhường = ∑e nhận
Cân bằng về vật chất
Cân bằng về điện tích

Ví dụ:

KMnO4 + KNO2 + H2SO4 → MnSO4 + KNO3 + K2SO4 + H2O

2
5

MnO 4  8H   5e  Mn 2  4H 2 O
NO 2  H 2 O  2e  NO 3  2H 
2MnO 4  5 NO 2  6H   2Mn 2  5 NO 3  3H 2 O
+2K+ + 5K+ + 3SO42-

+2SO42- + 5K+ + 2K+ + SO42-

2KMNO4  5KNO2  3H2SO4  2MnSO4  5KNO3  K2SO4  3H2O

Cân bằng phản ứng OXH - K
Môi trường

Lấy O từ MT

Đẩy O ra MT

Axit (H+, H2O)

H2O  O + 2H+

O + 2H+  H2O

Trung tính(H2O)

H2O  O + 2H+

O + H2O  2OH-

Baz (OH-, H2O)

2OH-  O + H2O

O + H2O  2OH-


II. NGUYÊN TỐ GANVANIC VÀ SỨC
ĐIỆN ĐỘNG.
1. Điện cực và thế oxy hóa - khử

2. Nguyên tố Ganvanic (pin điện hóa học)
3. Quy ước về dấu của thế điện cực
4. Sức điện động của nguyên tố Ganvanic


1. Điện cực và thế oxy hóa - khử.
a. Điện cực kim loại.
Zn Zn2+

b. Điện cực kim loại phủ muối
AgAgCl Cl-

c. Điện cực khí
Pt H2 H+

d. Điện cực oxy hóa - khử.
Pt  Fe2+, Fe3+


Zn  Zn2+

a. Điện cực kim loại.

Zn dc  2e dc  Zn

2
dd

Zn

2
dd

 2e dc  Zn dc


2. Nguyờn t Ganvanic (pin in húa hc).
Zn + 2H+ Zn2+ + H2

eMaứng ngaờn
e-

Zn2+aq

e-

Cht oxi húa v cht kh
tip xỳc trc tip vi nhau

H+aq

Chaỏt khửỷ Chaỏt
oxh
Cathode
Anode
Zn 2e Zn2+ 2H+ +2e H2

Cht oxi húa v cht kh
hai ni khỏc nhau

e truyn trc tip t cht kh
sang cht oxi húa

e truyn qua dõy dn

Húa nng nhit nng

Húa nng in nng



3. Quy ước về dấu của thế điện cực


Quy ước của Châu Mỹ


Bán phản ứng khử



Thế khử



Đổi chiều bàn phản ứng → đổi dấu thế điện cực


4. Sức điện động của nguyên tố Ganvanic
aKh1 + bOXH2  cOXH1 + dKh2

-G = A’ = nFE
c
d
OXH
Kh
0
1
2
G  G  RT ln
a
b
Kh1 OXH 2

OXH1c Kh d2
 nFE   RT ln K  RT ln
Kh1a OXH b2
c
1

RT
RT OXH Kh
E
ln K 
ln
a
nF
nF Kh1 OXH

RT
0

E 
ln K
nF
G0 = -nFE0

d
2
b
2

c
1

RT OXH Kh
EE 
ln
a
nF Kh1 OXH
0

d
2
b
2


III. THẾ ĐIỆN CỰC TIÊU CHUẨN VÀ
CHIỀU CỦA PHẢN ỨNG OXY HÓA - KHỬ
1. Thế điện cực tiêu chuẩn và phương
trình Nernst

2. Chiều của phản ứng oxy hóa - khử


1. Thế điện cực tiêu chuẩn và pt Nernst.
0

E    

0


E   
c
1

0


d
2
b
2

RT OXH Kh
EE 
ln
a
nF Kh1 OXH
0

c
1

RT OXH Kh
       
ln
a
nF Kh1 OXH
0


0


d
2
b
2

 0 RT OXH 2c   0 RT OXH1b 
        
ln
   
ln
a 
d 
nF
Kh2  
nF
Kh1 



RT OXH
 
ln
nF
Kh
0

0.059 OXH
 
lg
n
Kh
0


2. Chiều của phản ứng oxy hóa - khử.
OXH1 + ne  Kh1
OXH2 + ne  Kh2
Kh1 + OXH2  OXH1 + Kh2

1
2
G < 0

G = -nFE = -nF(2 - 1) < 0
2 - 1 > 0

2 > 1

OXH > + Kh <  Kh > + OXH <