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

Bài 20
Dãy điện hóa của kim loại
Hóa học 12
nâng cao
Kiểm tra bài cũ:
Viết phương trình phản ứng dạng phân tử và ion xảy ra khi cho:
a/Zn tác dụng với dung dịch CuSO4
b/Cu tác dụng với dung dịch AgNO3
Cho biết chất khử, chất oxihóa trong từng phản ứng?
Bài giải:
a/Phương trình phân tử: Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu
Phương trình ion: Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu
Chất khử: Zn; Chất oxi hóa: Cu2+
b/Phương trình phân tử: Cu + 2AgNO3 Cu(NO3)2 + 2Ag
Phương trình ion: Cu + 2Ag+ Cu2+ + 2Ag
Chất khử: Cu; Chất oxi hóa Ag+
Nội dung:

Khái niệm về cặp oxihóa - khử của kim loại
Pin điện hóa
Thế điện cực chuẩn của kim loại
Dãy thế điện cực chuẩn của kim loại
ý nghĩa của dãy thế điện cực chuẩn của kim loại
bài 20 - Dãy điện hóa của kim loại
Khái niệm về cặp oxi hóa- khử của kim loại
*Khái niệm:
Một cặp gồm dạng oxi hóa và dạng khử của cùng một nguyên tố kim loại được gọi là cặp oxi hóa khử của kim loại.
Sơ đồ: Mn+ + ne M

*Kí hiệu:
Dạng oxi hóa / dạng khử ( Mn+/M)
*Ví dụ: Fe2+/Fe; Cu2+/Cu; Ag+/Ag...

Dạng oxihóa
Dạng khử
II. Pin điện hóa
1/Khái niệm về pin điện hóa, suất điện động và thế điện cực
* Pin điện hóa:
.Cấu tạo:
Sơ đồ pin: Zn| ZnSO4 || CuSO4 |Cu
.Hiện tượng:
Xuất hiện dòng điện từ cực Cu sang cực Zn có sự chênh lệch điện thế giữa 2 điện cực mỗi điện cực xuất hiện thế điện cực.
*Suất điện động:
E pin= E+ - E-
Chú ý:
. Epin 0.
Epin phụ thuộc vào bản chất của kim loại làm điện cực, nồng độ, nhiệt độ.
. ở 250C, nồng độ ion kim loại là 1M thì E0pin= E0+ - E0-
*2/ Cơ chế phát sinh dòng điện trong pin
Cực - ( Zn ):
Sự oxi hóa các nguyên tử Zn: Zn Zn2+ + 2e
Cực + ( Cu ):
Sự khử các ion Cu2+: Cu2+ + 2e Cu
Cầu muối:
NO3- di chuyển về cực âm. Ion NH4+ di chuyển về cực dương.
.Mạch ngoài :
Dòng điện đi từ cực Cu đến cực Zn
Catot: cực dương(Cu) ; anot: cực âm (Zn).
Phản ứng:
Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu
Nguyên tắc:
Chất oxihóa mạnh hơn đã oxihóa chất khử mạnh hơn tạo thành chất oxihóa yếu hơn và chất khử yếu hơn.
Kết quả:
Năng lượng hóa học của phản ứng oxihóa- khử đã chuyển thành điện năng.
III- Thế điện cực chuẩn của kim loại.
1- Điện cực hiđro chuẩn.
*H2 2H+ + 2e
*E02H+/ H2 = 0,00 V
2- Thế điện cực chuẩn của kim loại.
Điện cực chuẩn trong đó nồng độ ion kim loại bằng 1M.
Cách đo:
Lập 1 pin điện trong đó 1 điện cực là điện cực hiđro chuẩn còn 1 điện cực còn lại là điện cực kim loại chuẩn. Khi đó E0 pin = E0Mn+/M.
.Trong pin điện hóa:
-Điện cực kim loại là cực âm thì E0Mn+/M < 0.
-Điện cực kim loại là cực dương thì E0Mn+/M >0 .
Ví dụ1: Xác định thế điện cực chuẩn của cặp Zn2+/Zn.
Lập pin điện:
Zn | Zn2+(1M) || H+(1M) | (H2)Pt
*Dòng điện đi từ điện cực hiđro chuẩn sang điện cực Zn.
- Zn: Cực âm (anot): Zn Zn2+ + 2e.
- Pt ( H2): Cực dương (catot): 2H+ + 2e H2
Khi đó: E0Zn2+/Zn = - 0,76 V.
*Phản ứng trong pin: Zn + 2H+ Zn2+ + H2 .
Ví dụ 2: xác định thế điện cực chuẩn của cặp Ag+/Ag
Lập pin điện:
Pt (H2) | H+ (1M) || Ag+(1M) | Ag
*Dòng điện đi từ điện cực Ag sang điện cực hiđro chuẩn.
Pt(H2) cực âm (anot): H2 2H+ + 2e
Ag cực dương (catot): Ag+ + 1e Ag
Khi đó: E0Ag+/Ag= + 0,8 V.
*Phản ứng trong pin điện: H2 + 2Ag+ 2H+ + 2Ag.
Câu hỏi trắc nghiệm khách quan
chọn đáp án đúng
Câu1: Trong pin điện hóa Cu-Zn thì:
Zn là cực âm và Cu là cực dương;
Zn bị oxihoa thành Zn2+ và Cu bị khử thành Cu2+;
Cu2+bị khử thành Cu; Cu là cực âm.
Zn bị oxihoa thành Zn2+ và Zn là cực dương.
Câu2: Trong cầu muối của pin điện hóa Zn-Cu có sự di chuyển của:
Các electron.
Các nguyên tử Cu;
Các nguyên tử Zn;
Các ion.


Câu3: Trong pin điện hóa, sự oxihóa:
Chỉ xảy ra ở cực dương;
chỉ xảy ra ở cực âm;
Xảy ra ở cực âm và cực dương;
Không xảy ra ở cực âm và cực dương;
Câu4: trong pin điện hóa H2 - Ag thì:
Ag là anot.
Ag bị oxihóa thành Ag+.
Cực âm xảy ra quá trình oxihóa H2 thành H+.
Điện cực hiđro là catot.

Câu 5: Trong pin điện hóa Zn-Cu cặp chất nào sau đây phản ứng được với nhau:
A.Zn2++ Cu2+
B.Zn2++ Cu
C.Zn + Cu2+
D.Zn + Cu
Bài tập về nhà: bài 3,4,5- trang 122-SGK.
1.10
Dd đồng (II) sunfat
(Cu2+ + SO42-)
Dd Kẽm sunfat
Zn2+ + SO42-
Cầu muối
Lá đồng (Cu)
Lá kẽm (Zn)
Pin điện hoá Zn - Cu
2e-
Zn2+ (aq)
Zn
I
e-
Kẽm bị oxi hoá thành Zn2+
Sự mất electron xảy ra trên bề mặt lá kẽm
2e-
Cu2+ (aq)
Cu
I
e-
Ion Cu2+ bị khử thành Cu
Sự nhận electron xảy ra trên bề mặt lá đồng
Zn2+ + SO42-
Cu2+ + SO42-
Zn2+
NO3-
SO42-
NH4+
NH4+
NO3-
Sự di chuyển của các Ion trong cầu muối khi pin hoạt động
Dd Axit
Tấm Platin
H2
Sơ đồ của điện cực Hiđro chuẩn
0.76
H2
(1atm)
Dd Axit 1M
(pH = 0)
Tấm Platin
Dd ZnSO4 1M
Lá Kẽm
+
Thí nghiệm xác định thế điện cực chuẩn của cặp Zn2+ / Zn
+0.80
H2
(1atm)
Dd Axit 1M
(pH = 0)
Tấm Platin
Dd AgNO3 1M
Lá Bạc
+
Thí nghiệm xác định thế điện cực chuẩn của cặp Ag+/Ag