Bài 17. Phản ứng oxi hoá - khử

Thế oxi hóa khử
Lớp 10A5
Gv: Trần Đức Thanh
Trường chuyên Trần Đại Nghĩa
Phản ứng oxi hóa khử
Xét phản ứng oxi hóa khử sau :
CuSO4 + Zn  Cu + ZnSO4
Dạng ion
Cu2+ + Zn  Cu + Zn2+
Cu2+ +2e  Cu Ox2 +ne  Kh2
Zn -2e  Zn+2 Kh1 - ne  Ox1
Ox2 + 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 âm
Mang 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 dương
Ví dụ: Zn ( rắn) -2e  Zn2+ tan vào dung dịch
Quá trình oxh
Ví dụ: Cu2+ (dung dịch) +2e  Cu ( rắn, bám lên kl)
Quá trình khử
Zn ( 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 cực
Thế 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/kh1
Ox2 + Kh 1  Kh2 + ox1
Cu2+ +2e  Cu Ox2 +ne  Kh2
Zn -2e  Zn+2 Kh1 - ne  Ox1
Cu2+ + 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 mạnh
Nguyên tắc họat động
- Tại điện cực Zn+2/Zn xảy ra
Zn -2e  Zn2+
( tan vào dung dịch )
Phản ứng trên các điện cực:
anot
Anot 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 âm
Tại điện cực đồng xảy ra
Cu2+ +2e  Cu
(Cu bám lên điện cực)
catot
Điện cực Cu2+/Cu thành cực dương và xảy ra quá trình khử được gọi là catot
catot 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 tại
các 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 chuẩn
Sức điện động tiêu chuẩn rất quan trọng , nó cho phép dự
đoán, là thước đo để xét khuynh hướng phản ứng oxi
xảy ra hay không!
Phản ứng trực tiếp
trong dung dịch
Phản ứng trên các
điện cực
Biến thành nhiệt năng
Biến thành điện năng
So sánh phản ứng oxh khử trong dung dịch và pin
Kí hiệu của pin:
Quy u?c: anot (-) Zn?Zn2+ ?? Cu2+? Cu (+) catot
Anot b�n tr�i ?? Catot b�n ph?i

Pin ch? du?c m?c d�ng khi th? catot > th? c?a Anot.
E0 pin = ε0 Catot - ε0 anot > 0
Cách 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 250C
Cu2+ +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 -0,76V
vậy 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+ /Ag
Có thể thiết lập những loại pin như thế nào.
Tính sức điện động của mỗi pin dựa vào thế chuẩn bảng trong bài ghi
Ghi 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:
Kết 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 Au
Tính oxi hóa tăng
Tính khử tăng
Dựa trên thế oxi hóa khử (hay thế điện cực chuẩn) ta có sự sắp
Xếp dãy điện hóa
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+
Zn
Zn2+
Cu2+
Hay là quy tắc anpha α
Ví dụ: phản ứng Ag+ và Fe
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+/Ag
Từ 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.