Bài 33. Điều chế khí hiđro - Phản ứng thế

1
CHƯƠNG I
MỘT SỐ KIẾN THỨC VỀ PHẢN ỨNG HÓA HỌC
CHIỀU PHẢN ỨNG
Department of Inorganic Chemistry - HUT
Khái niệm
Chất điện li mạnh và yếu
Phương trình ion của phản ứng xảy ra trong dung dịch nước
Hóa trị và số oxi hóa của nguyên tố
Phương pháp cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử
Chiều và giới hạn phản ứng oxi hóa khử xảy ra trong dung dịch nước
Giản đồ thế khử và ứng dụng
Mối liên hệ giữa thế khử và năng lượng liên kết
Chiều phản ứng không đổi số oxi hóa trong dung dịch chất điện ly
CHIỀU PHẢN ỨNG
Oxi hóa khử
Trao đổi ion
2
Department of Inorganic Chemistry - HUT
Khái niệm
Chất điện li mạnh và yếu
Phương trình ion của phản ứng xảy ra trong dung dịch nước
Hóa trị và số oxi hóa của nguyên tố
Phương pháp cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử
Chiều và giới hạn phản ứng oxi hóa khử xảy ra trong dung dịch nước
Giản đồ thế khử và ứng dụng
Mối liên hệ giữa thế khử và năng lượng liên kết
Chiều phản ứng không đổi số oxi hóa trogn dung dịch chất điện ly
3
4
5
6
Department of Inorganic Chemistry - HUT
Chất điện li
Độ điện li α
Chất điện li mạnh
Chất điện li yếu
Quá trình thuận nghịch
Quá trình bất thuận nghịch
Cân bằng hóa học
Độ điện li biểu kiến
7
Department of Inorganic Chemistry - HUT
Axit mạnh
HX (X = Cl, Br, I)
OmX(OH)n (m số nguyên tử O liên kết trực tiếp X, m ≥ 2)
Bazơ mạnh
XOH (X = kim loại kiềm, Tl)
X(OH)2 (X = Ba, Sr, Ca)
Muối trung hòa
Phân tử không còn nhóm H axit hoặc nhóm OH bazơ
8
Department of Inorganic Chemistry - HUT
Axit yếu
Bazơ yếu
Muối trung hòa Hg(CN)2, HgCl2
Muối của axit và bazơ yếu
Phức chất
9
Department of Inorganic Chemistry - HUT
Khái niệm
Chất điện li mạnh và yếu
Phương trình ion của phản ứng xảy ra trong dung dịch nước
Hóa trị và số oxi hóa của nguyên tố
Phương pháp cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử
Chiều và giới hạn phản ứng oxi hóa khử xảy ra trong dung dịch nước
Giản đồ thế khử và ứng dụng
Mối liên hệ giữa thế khử và năng lượng liên kết
Chiều phản ứng không đổi số oxi hóa trogn dung dịch chất điện ly
10
Department of Inorganic Chemistry - HUT
11
Department of Inorganic Chemistry - HUT
12
Department of Inorganic Chemistry - HUT
13
Department of Inorganic Chemistry - HUT
Khái niệm
Chất điện li mạnh và yếu
Phương trình ion của phản ứng xảy ra trong dung dịch nước
Hóa trị và số oxi hóa của nguyên tố
Phương pháp cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử
Chiều và giới hạn phản ứng oxi hóa khử xảy ra trong dung dịch nước
Giản đồ thế khử và ứng dụng
Mối liên hệ giữa thế khử và năng lượng liên kết
Chiều phản ứng không đổi số oxi hóa trogn dung dịch chất điện ly
14
Department of Inorganic Chemistry - HUT
Hóa trị của nguyên tố: số cặp electron liên kết của nguyên tố đó liên kết trực tiếp với các nguyên tử xung quanh ở trong phân tử
Số oxi hóa của nguyên tố: có giá trị đại số khác với hóa trị
Đối với hợp chất ion: số oxi hóa của nguyên tố bằng điện tích mà một ion của nguyên tố đó mang
15
Department of Inorganic Chemistry - HUT
Số oxi hóa của nguyên tố: có giá trị đại số khác với hóa trị
Số OXH của nguyên tố trong đơn chất bằng 0
Trong hợp chất, số OXH các nguyên tố sau luôn không đổi:
Kim loại kiềm: số OXH bằng +1
Kim loại IIA: số OXH bằng +2
Al: số OXH bằng +3
F: số OXH bằng -1
Trong hợp chất có H:
Hầu hết: số OXH bằng +1
Hidrua kim loại: số OXH bằng -1
Trong hợp chất có O:
Hầu hết: số OXH bằng -2
OF2: số OXH bằng +2
H2O2: số OXH bằng -1
- Đảm bảo tính cân bằng điện tích trong phân tử và ion
16
Department of Inorganic Chemistry - HUT
17
Department of Inorganic Chemistry - HUT
S7+ số oxi hóa giả
S6+ số oxi hóa thật
18
Department of Inorganic Chemistry - HUT
Khái niệm
Chất điện li mạnh và yếu
Phương trình ion của phản ứng xảy ra trong dung dịch nước
Hóa trị và số oxi hóa của nguyên tố
Phương pháp cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử
Chiều và giới hạn phản ứng oxi hóa khử xảy ra trong dung dịch nước
Giản đồ thế khử và ứng dụng
Mối liên hệ giữa thế khử và năng lượng liên kết
Chiều phản ứng không đổi số oxi hóa trogn dung dịch chất điện ly
19
Department of Inorganic Chemistry - HUT
Phương pháp ion-electron: tính thế khử của cặp OXH/KH phụ thuộc môi trường
Thay đổi pH: [H+] = 10-2 M
20
Department of Inorganic Chemistry - HUT
x 2
x 5
21
Department of Inorganic Chemistry - HUT
Nguyên tắc:
Phản ứng trong môi trường axit  có thể thêm vế phải hoặc vế trái H+ để cân bằng điện tích và sản phẩm không thể có OH-.
Phản ứng trong môi trường kiềm  thêm OH-.
Phản ứng trong môi trường trung tính  chỉ thêm bên vế phải H+ hoặc OH-.
Phản ứng không xảy ra sự phân ly các chất thành ion  cân bằng theo sự số e trao đổi giữa chất OXH và chất KH.
22
Department of Inorganic Chemistry - HUT
Khái niệm
Chất điện li mạnh và yếu
Phương trình ion của phản ứng xảy ra trong dung dịch nước
Hóa trị và số oxi hóa của nguyên tố
Phương pháp cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử
Chiều và giới hạn phản ứng oxi hóa khử xảy ra trong dung dịch nước
Giản đồ thế khử và ứng dụng
Mối liên hệ giữa thế khử và năng lượng liên kết
Chiều phản ứng không đổi số oxi hóa trogn dung dịch chất điện ly
23
Mối liên hệ giữa ΔG của phản ứng hóa học với các đại lượng nhiệt động khác

Công thức tính ΔG cho phản ứng oxi hóa-khử xảy ra trong dung dịch nước
n – số e trao đổi giữa chất OXH và chất KH trong phản ứng
F – hằng số Faraday, F ~ 96500 C/mol
E = εOXH – εKH, εOXH thế khử của cặp OXH-KH có dạng OXH tham gia phản ứng
εKH thế khử của cặp OXH-KH có dạng KH tham gia phản ứng
24
Mối liên hệ giữa ΔG của phản ứng hóa học với các đại lượng nhiệt động khác

Ở điều kiện chuẩn: P = 1 atm, C = 1M
R = 0.082 latm/molK
P – áp suất chung hệ phản ứng khi cân bằng [atm]
Σni – tổng số mol khí có mặt trong phản ứng khi cân bằng
Δn – hiệu số mol khí của sản phẩm và số mol khí của chất tham gia
Kp, Kc – chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ
Phản ứng thuận nghịch
25
Department of Inorganic Chemistry - HUT
Khái niệm
Chất điện li mạnh và yếu
Phương trình ion của phản ứng xảy ra trong dung dịch nước
Hóa trị và số oxi hóa của nguyên tố
Phương pháp cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử
Chiều và giới hạn phản ứng oxi hóa khử xảy ra trong dung dịch nước
Giản đồ thế khử và ứng dụng
Mối liên hệ giữa thế khử và năng lượng liên kết
Chiều phản ứng không đổi số oxi hóa trogn dung dịch chất điện ly
26
Ý nghĩa của Thế điện cực (thế khử) chuẩn
Thế khử chuẩn: trong môi trường acid pH = 0
Thế khử chuẩn: trong môi trường bazo pH = 14
Thế khử chuẩn càng lớn thì chất oxi hóa sẽ càng mạnh và chất khử sẽ càng yếu
Sức điện động của pin = thế của điện cực dương – thế của điện cực âm.
Kim loại có thế điện cực chuẩn < 0 có thể tan trong dung dịch acid loãng giải phóng hydro.
Kim loại có thế điện cực chuẩn bé đẩy được kim loại có thế điện cực chuẩn lớn hơn ra khỏi dung dịch muối của nó.
27
Department of Inorganic Chemistry - HUT
(0.56 . 1 + 2.26 . 2)/3 = 1.69 V
(0.95 . 1 + 1.51 . 1)/2 = 1.23 V
Biết được chất không bền trong dung dịch
Tính thế khử của cặp OXH/KH chưa biết
Dự đoán sản phẩm phản ứng
???
28
Department of Inorganic Chemistry - HUT
Khái niệm
Chất điện li mạnh và yếu
Phương trình ion của phản ứng xảy ra trong dung dịch nước
Hóa trị và số oxi hóa của nguyên tố
Phương pháp cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử
Chiều và giới hạn phản ứng oxi hóa khử xảy ra trong dung dịch nước
Giản đồ thế khử và ứng dụng
Mối liên hệ giữa thế khử và năng lượng liên kết
Chiều phản ứng không đổi số oxi hóa trogn dung dịch chất điện ly
29
Department of Inorganic Chemistry - HUT
ΔGh0-biến thiên thế đẳng áp chuẩn hidrat hóa ion Mn+
ΔGI0-biến thiên thế đẳng áp chuẩn ion hóa nguyên tử M
ΔGa0-biến thiên thế đẳng áp chuẩn nguyên tử hóa kim loại M
ΔGe0-biến thiên thế đẳng áp chuẩn chuỷen ne trong kim loại rắn thành ne ở thể khí
ε*0-thế khử chuẩn tuyệt đối cặp Mn+.aq/M(r)
30
Department of Inorganic Chemistry - HUT
Khái niệm
Chất điện li mạnh và yếu
Phương trình ion của phản ứng xảy ra trong dung dịch nước
Hóa trị và số oxi hóa của nguyên tố
Phương pháp cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử
Chiều và giới hạn phản ứng oxi hóa khử xảy ra trong dung dịch nước
Giản đồ thế khử và ứng dụng
Mối liên hệ giữa thế khử và năng lượng liên kết
Chiều phản ứng không đổi số oxi hóa trong dung dịch chất điện ly
31
Department of Inorganic Chemistry - HUT
Phản ứng làm
giảm nồng độ ion
trong dung dịch
Phản ứng tạo chất kết tủa
Phản ứng tạo chất bay hơi
Phản ứng tạo chất điện li yếu
32
Department of Inorganic Chemistry - HUT