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

TRƯỞNG THPT NGUYỄN HỮU HUÂN
Giáo án HÓA
Gv: Ngoâ thò Thöù
của
I. KHÁI NIỆM VỀ CẶP OXI HÓA KHỬ.

Xét phản ứng
Cu + 2 AgNO3 ? Cu(NO3)2 +2Ag
Cu + 2 Ag+ ? Cu2+ +2Ag
Cu ? Cu2+ +2e
Cu là chất khử
Fe + CuSO4 ? FeSO4+ Cu
Fe + Cu2+ ? Fe2+ + Cu
Cu2+ +2e ? Cu
Cu2+ là chất oxi hoá

: Quá trình oxi hóa Cu
: Quá trình khử Cu2+
CẶP CHẤT OXI HÓA KHỬ là cặp chất oxi hóa và chất khử của cùng một nguyên tố hóa học:
ký hiệu Mn+/M (chất oxi hoá/ chất khử)
TD: cặp oxi hóa khử:
Cu2+/Cu
Fe3+/Fe2+
Cu2+ ? Cu
Fe3+ ? Fe2+

+2e
+1e

I. KHÁI NIỆM VỀ CẶP OXI HÓA KHỬ.

II. PIN ĐIỆN HOÁ
1.THÍ NGHIỆM: thiết bị như hình vẽ
(ống thủy tinh chữ U đựng dd NH4NO3)

Cầu muối
NO3- NH4+
0,00V
So d? pin di?n hóa Zn-Cu
e →
1,10V
dd CuSO4
Zn
dd ZnSO4
Cu
dd CuSO4
Giải thích
ĐIỆN CỰC
CÂN BẰNG trong dd
NGUYÊN NHÂN SỰ
DI CHUYỂN e
QÚA TRÌNH OXI HÓA KHỬ TRÊN BỀ MẶT ĐIỆN CỰC
SỰ THAY ĐỔI TRONG DD
CỰC ÂM


Điện cực kẽm
(Zn trong dd ZnSO4 )
CỰC DÖÔNG


Điện cực ñoàng
(Cu trong dd CuSO4 )
Cu2+ + 2e ? Cu
Ion lấy electron v� ? , bản kim loại tích điện dương và có thế dương
-Ion Cu2+ bị khử thành Cu bám trên lá đồng, nồng độ Cu2+ giảm
-Ion NH4+ từ cầu muối di chuyển vào dd CuSO4 làm dd muối luôn trung hòa điện
e
e
e
e
e
e
e
e
e
e
e
e
ĐIỆN CỰC
CÂN BẰNG trong dd
NGUYÊN NHÂN SỰ
DI CHUYỂN e
QÚA TRÌNH OXI HÓA KHỬ TRÊN BỀ MẶT ĐIỆN CỰC
SỰ THAY ĐỔI TRONG DD
CỰC ÂM


Điện cực kẽm
(Zn trong dd ZnSO4 )
CỰC DÖÔNG


Điện cực ñoàng
(Cu trong dd CuSO4 )
Zn ⇄ Zn2+ + 2e
Cu ⇄ Cu2+ + 2e
Khi nối hai điện cực với nhau bằng dây dẫn điện , vì có sự chênh lệch điện thế, e di chuyển từ Zn sang Cu tạo nên dòng điện
Zn ? Zn2+ + 2e
Ion phân tán vào dd, electron ở lại trên bản kim loại làm bản kim loại tích điện âm và có thế âm
Cu2+ + 2e ? Cu
Ion lấy electron v� ? , bản kim loại tích điện dương và có thế dương
- Zn bị oxi hóa tan dần (ĐIỆN CỰC TAN) thành Zn2+ đi vào dd , nồng độ Zn2+ tăng
-Ion NO3- từ cầu muối di chuyển vào dd ZnSO4 làm dd muối luôn trung hòa điện
-Ion Cu2+ bị khử thành Cu bám trên lá đồng, nồng độ Cu2+ giảm
-Ion NH4+ từ cầu muối di chuyển vào dd CuSO4 làm dd muối luôn trung hòa điện
(anod :
điện cực xảy ra sự oxi hóa)
(catod:
(điện cực xảy ra sự khö)
II. PIN ĐIỆN HOÁ
Zn
Cu
dd ZnSO4
Cầu muối
NO3- NH4+
0,00V
So d? pin di?n hóa Zn-Cu
e →
1,10V
PT ION RÚT GỌN
Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu
NHẬN XÉT
Phản ứng oxi hóa- khử trong pin điện hóa đã sinh ra dòng điện một chiều.

dd CuSO4
2.Định nghĩa: Pin điện là một hệ gồm hai điện cực ghép lại với nhau
3.Hoạt động của pin làm bằng điện cực kim loại A-B
(tính kh? A > B)
phản ứng hóa học xảy ra trong pin
Cực âm (anod):
Cực dương (Catod):
Ptpu trong pin
Có sự di chuyển electron từ điện cực kim loại A qua dây dẫn đến điện cực kim loại B làm phát sinh dòng điện
4.Hiệu thế của pin: A-B (suất diện động của pin)
E = Ecực dương - Ecực âm = E - E
(chất oxi hóa) (chất khử)
Hai điện cực trong pin càng chênh lệch về thế, pin có hiệu thế càng lớn
Hiệu thế phụ thuộc vào phản ứng hóa học xảy ra trong pin, nồng độ của chất phản ứng và sản phẩm, nhiệt độ của pin

Bm+/B
An+/A
A ? An+ + ne
Bm+ + me ? B
mA + nBm+ ? mAn+ + nB
x m
x n
III. THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN CỦA KIM LOẠI

1.ĐIỆN CỰC: Khi nhúng một bản kim loại M vào dd muối của nó ta có một điện cực
- Điện cực chuẩn: điện cực với nồng độ ion Mn+ là 1M ở 250C
- Điện cực âm: điện cực của kim loại dễ nhường electron hon
- Điện cực dương : điện cực của kim loại khĩ nhường electron hon
2.ĐIỆN CỰC HIDRO CHUẨN:
Gồm một bản platin phủ muội (bột mịn) platin,
nhúng trong dung dịch có nồng độ ion H+ là 1M,
h?p ph? dịng khí H2 ở áp suất 1atm li�n t?c di qua.
V?y di?n c?c hidrơ chu?n l� c?p oxi hĩa - kh? H+/H2
2H+ + 2e ? H2 có E = 0.00V
H+/H2
III. THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN CỦA KIM LOẠI

3. THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN CỦA KIM LOẠI :
 Định nghĩa: theá ñieän cöïc chuaån cuûa kim loaïi ù chấp nhận bằng suất điện động của pin tạo bởi điện cực hiđrô chuẩn và điện cực chuẩn của kim loại cần đo
 Cách xác định:
- Lập pin điện hoá gồm: -điện cực chuẩn của kim loại
-điện cực hiđrô chuẩn
nối với nhau qua một vôn kế
-Hiệu điện thế đọc được trên vôn kế cũng là hiệu thế chuẩn của kim loại.

TD pin hiđrô – đồng


TD pin hiđrô – đồng

Cực (-) H2 → 2H+ + 2e
Cực (+) Cu2+ + 2e → Cu
hiệu điện thế trên vôn kế là 0, 34V
→ EO (Cu2+/Cu) = + 0,34 (V)
PU oxi hóa – khử trong pin
H2 + Cu2+ → 2H+ + Cu

TD pin kẽm - hiđrô
hiệu điện thế trên vôn kế là 0,76V → ?
Cực (-)
Cực (+)
PU oxi hóa – khử trong pin
Zn → Zn2+ + 2e → EO (Zn2+/Zn) = -0,76 (V)
2H+ + 2e → H2

Zn + 2H+ → Zn2+ + H2

III. THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN CỦA KIM LOẠI

3. THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN CỦA KIM LOẠI :
 Định nghĩa: theá ñieän cöïc chuaån cuûa kim loaïi ù chấp nhận bằng suất điện động của pin tạo bởi điện cực hiđrô chuẩn và điện cực chuẩn của kim loại cần đo
 Cách xác định:
- Lập pin điện hoá gồm: -điện cực chuẩn của kim loại
-điện cực hiđrô chuẩn
nối với nhau qua một vôn kế
-Hiệu điện thế đọc được trên vôn kế, cũng là suất điện động của pin, là thế điện cực chuẩn của kim loại cần đo
 Qui ước:
- Thế điện cực chuẩn của kim loại có giá trị âm khi điện cực kim loại là cực âm của pin : tính khử của kim loại mạnh hơn H2
TD EO (Zn2+/Zn) = - 0,76 (V)
- Thế điện cực chuẩn của kim loại có giá trị dương khi điện cực kim loại là cực dương của pin : tính khử của kim loại yếu hơn H2 EO (Cu2+/Cu) = + 0,34 (V)
IV.DÃY ÑIEÄN HÓA CHUAÅN CUÛA MOÄT SOÁ KIM LOAÏI
laø daõy xeáp caùc caëp chaát oxi hoùa khử cuûa kim loaïi theo chieàu thế điện cực chuẩn cuûa các cặp oxi hóa-khử tăng dần.
Li+ K+ Ba2+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Mn2+ Zn2+ Cr3+ Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ H+ Cu2+ Fe3+ Ag+ Hg2+ Pt2+ Au3+
Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H2 Cu Fe2+ Ag Hg Pt Au
-3,04 -2,92 -2,9 - 2,84 -2,71 -2,35 -1,66 -1,19 -0,76 -0,74 -0,44 -0,26 -0,14 –0,13 0,00 +0,34 +0,77 +0,80 +0,85 +1,2 +1,5
Là dãy xếp các cặp oxi hóa khử theo chiều giảm dần tính khử của kim loại, chiều tăng dần tính oxi hóa của các ion kim loại
III. Ý NGHĨA của DÃY ĐIỆN HOÁ CHUẨN của kim loại
So sánh tính oxi hoá khử: thế điện cực càng lớn thì tính oxi hoá của chất oxi hoá (ion kim loại) càng mạnh, tính khử của chất khử (kim loại) càng yếu
Cho phép dự đoán chiều phaûn öùng giữa hai cặp oxi hoùa khöû: Chất oxi hóa mạnh nhất oxi hóa chất khử mạnh nhất để tạo thành chất oxi hóa yếu hơn và chất khử yếu hơn
TD: Mg + dd hh FeCl2 và CuCl2
Mg + Cu2+  Mg2+ + Cu
khM oxhM OxhY khY
Hết CuCl2 mà Mg còn dư thì
Mg + FeCl2 MgCl2 + Fe
kim loại của cặp oxi hóa - khử có thế điện cực nhỏ hơn khử được cation kim loại của cặp oxi hóa – khử có thế điện cực lớn hơn ra khỏi dung dịch muối.
Hay cation kim loại trong cặp oxi hóa – khử có thế điện cực lớn hơn có thể oxi hóa được kim loại trong cặp có thế điện cực nhỏ hơn.
Li+ K+ Ba2+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Mn2+ Zn2+ Cr3+ Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ H+ Cu2+ Fe3+ Ag+ Hg2+ Pt2+ Au3+
Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H2 Cu Fe2+ Ag Hg Pt Au
-3,04 -2,92 -2,9 - 2,84 -2,71 -2,35 -1,66 -1,19 -0,76 -0,74 -0,44 -0,26 -0,14 –0,13 0,00 +0,34 +0,77 +0,80 +0,85 +1,2 +1,5
III. Ý NGHĨA của DÃY ĐIỆN HOÁ CHUẨN của kim loại
Cu + 2Fe3+ → 2Fe2+ + Cu2+
Cu + 2FeCl3 → 2FeCl2 + CuCl2
Fe + 2Fe3+ → 3Fe2+
Fe + 2FeCl3 → 3FeCl2
Fe2+ + Ag+ → Fe3+ + Ag
Fe(NO3)2 + AgNO3 → Fe(NO3)3 + Ag

Các kim loại giữa Fe và Fe2+ không tác dụng với muối Fe2+ nhưng tác dụng với muối Fe3+ tạo hai muối mới.
Các kim loại trước Fe khử Fe3+ → Fe2+ → Fe
Fe tác dụng với muối của kim loại sau Cu có thể tạo muối Fe(III) nếu muối dư


Li+ K+ Ba2+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Mn2+ Zn2+ Cr3+ Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ H+ Cu2+ Fe3+ Ag+ Hg2+ Pt2+ Au3+
Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H2 Cu Fe2+ Ag Hg Pt Au
-3,04 -2,92 -2,9 - 2,84 -2,71 -2,35 -1,66 -1,19 -0,76 -0,74 -0,44 -0,26 -0,14 –0,13 0,00 +0,34 +0,77 +0,80 +0,85 +1,2 +1,5
Ni + Fe3+ → Ni2+ + Fe2+
Ni + FeCl3 → FeCl2 + NiCl2
Ni + Fe2+ →
Mg + Fe3+dư→ Mg2++ Fe2+
Mg dư + Fe3+ → Mg2++ Fe
Fe dư + Ag+ → Ag + Fe2+
Fe + Ag+ dư→ Ag + Fe3+
1. So sánh tính oxi hoá khử:
2. Cho phép dự đoán chiều phaûn öùng giữa hai cặp oxi hoùa khöû:
kim loại của cặp oxi hóa - khử có thế điện cực nhỏ hơn khử được cation kim loại của cặp oxi hóa – khử có thế điện cực lớn hơn ra khỏi dung dịch muối.
Hay cation kim loại trong cặp oxi hóa – khử có thế điện cực lớn hơn có thể oxi hóa được kim loại trong cặp có thế điện cực nhỏ hơn.
. Kim loaïi trong cặp oxi hóa – khử coù theá ñieän cöïc nhỏ hơn 0,00V (thế âm) ñaåy được khí H2 ra khoûi dung dịch axit.
Hay cation H+ trong cặp H+/H2 có thể oxi hóa được kim loại trong cặp oxi hóa – khử có thế điện cực nhỏ hơn ( thế điện cực âm)
TD
Mg + 2H+ → Mg2+ + H2
Mg2+ H+
Mg H2
-2,35 0,00
Li+ K+ Ba2+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Mn2+ Zn2+ Cr3+ Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ H+ Cu2+ Fe3+ Ag+ Hg2+ Pt2+ Au3+
Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H2 Cu Fe2+ Ag Hg Pt Au
-3,04 -2,92 -2,9 - 2,84 -2,71 -2,35 -1,66 -1,19 -0,76 -0,74 -0,44 -0,26 -0,14 –0,13 0,00 +0,34 +0,77 +0,80 +0,85 +1,2 +1,5
III. Ý NGHĨA của DÃY ĐIỆN HOÁ CHUẨN của kim loại
1. Cho phép dự đoán chiều phaûn öùng giữa hai cặp oxi hoùa khöû:
kim loại của cặp oxi hóa - khử có thế điện cực nhỏ hơn khử được cation kim loại của cặp oxi hóa – khử có thế điện cự lớn hơn ra khỏi dung dịch muối.
Hay cation kim loại trong cặp oxi hóa – khử có thế điện cực lớn hơn có thể oxi hóa được kim loại trong cặp có thế điện cực nhỏ hơn.
2. Kim loaïi trong cặp oxi hóa – khử coù theá ñieän cöïc nhỏ hơn 0,00V ñaåy được khí H2 ra khoûi dung dịch axit.
Hay cation H+ trong cặp H+/H2 có thể oxi hóa được kim loại trong cặp oxi hóa – khử có thế điện cực nhỏ hơn ( thế điện cực âm)
3. Xaùc ñònh suất điện động chuaån cuûa pin ñieän hóa taïo neân bôûi hai ñieän cöïc baát kyø hoặc thế điện cực chuẩn của một cặp oxi hoá khử
Eopin = Eocực dương - Eocực âm
TD pin Pb-Ag
Eopin = +0,80 – (-0,13 ) = 0,93 (V)
TD pin Cu-Ag
Eopin = +0,80 – (0,34 ) = 0,66 (V)


Li+ K+ Ba2+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Mn2+ Zn2+ Cr3+ Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ H+ Cu2+ Fe3+ Ag+ Hg2+ Pt2+ Au3+
Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H2 Cu Fe2+ Ag Hg Pt Au
-3,04 -2,92 -2,9 - 2,84 -2,71 -2,35 -1,66 -1,19 -0,76 -0,74 -0,44 -0,26 -0,14 –0,13 0,00 +0,34 +0,77 +0,80 +0,85 +1,2 +1,5
III. Ý NGHĨA của DÃY ĐIỆN HOÁ CHUẨN của kim loại
Cảm ơn bạn đã xem.
Xin góp ý cho tôi theo email :
[email protected]