Bài giảng Dãy điện hóa của kim loại

Nội dung text: Bài giảng Dãy điện hóa của kim loại

1. Chào mừng quý Thầy Cơ đến dự giờ lớp 12A7
2. NỘI DUNG BÀI HỌC I. KHÁI NIỆM CẶP OXI HĨA- KHỬ CỦA KIM LOẠI II. PIN ĐIỆN HĨA III. THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN CỦA KIM LOẠI IV. DÃY THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN CỦA KIM LOẠI V. Ý NGHĨA CỦA DÃY THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN CỦA KIM LOẠI
3. -Cho Cu tác dụng với dung dịch AgNO3 (1) -Cho Fe tác dụng với dung dịch CuSO4 (2) Yêu cầu: -Viết phương trình phân tử và phương trình ion thu gọn. -Xác định vai trị của Cu trong phản ứng (1) và Cu2+ trong phản ứng (2)
4. I. KHÁI NIỆM VỀ CẶP OXI HĨA - KHỬ. ▪ Cu + 2 AgNO3 → Cu(NO3)2 +2Ag Cu + 2 Ag+ → Cu2+ +2Ag Cu → Cu2+ +2e : Quá trình oxi hĩa Cu Cu là chất khử ▪ Fe + CuSO4 → FeSO4+ Cu Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu Cu2+ +2e → Cu : Quá trình khử Cu2+ Cu2+ là chất oxi hoá
5. n+ Tổng quát : M + ne M (dạng oxi hĩa) (dạng khử) Cặp oxi hĩa- khử: Dạng oxi hóa và dạng khử của cùng một nguyên tố kim loại ký hiệu Mn+/M (chất oxi hoá/ chất khử) TD: cặp oxi hóa khử: Cu2+/Cu Cu2+ +2e Cu Fe3+/Fe2+ Fe3+ +1e Fe2+
6. II. PIN ĐIỆN HOÁ 1. Khái niệm pin điện hĩa, suất điện động và thế điện cực 1,10V0,00V e → Cầu muối - + NO3 NH4 Zn -+ Cu Sơ đồ pin điện hóa Zn-Cu dd ZnSO4 dd CuSO4 1M dd CuSO1M 4
7. Hiện tượng quan sát -Kim vơn kế lệch => xuất hiện dịng điện trong pin -Lá Zn bị ăn mịn dần -Cĩ Cu sinh ra bám trên lá Cu -Cĩ sự duy chuyển ion từ cầu muối vào 2 dung dịch
8. Sự xuất hiện dịng điện => chênh lệch điện thế giữa 2 điện cực=> trên mỗi điện cực xuất hiện một thế điện cực Suất điện động của pin: hiệu điện thế lớn nhất giữa 2 điện cực. Epin = E+ - E- Epin phụ thuộc: + Bản chất của kim loại làm điện cực + Nồng độ của dung dịch muối + Nhiệt độ Khi nồng độ ion kim loại đều bằng 1M (ở 25oC) gọi là o suất điện động chuẩn , kí hiệu E pin o o o E pin = E + - E -
9. 2. Cơ chế phát sinh dịng điện trong pin điện hĩa. I e- I e- 2e- 2e- Zn2+ Cu2+ Zn Cu
10. CỰC ÂM CỰC DƯƠNG anot catot (điện cực xảy ra sự oxi hĩa) ĐIỆN CỰC (điện cực xảy ra sự khư) Điện cực kẽm Điện cực đồng (Zn trong dd ZnSO4 ) (Cu trong dd CuSO4 ) CÂN BẰNG trong dd Zn → Zn2+ + 2e Cu2+ + 2e → Cu NGUYÊN NHÂN Khi nối hai điện cực với nhau bằng1,10V0,00V dây dẫn điện , SỰ vì cĩ sự chênh lệch eđiện → thế, e di chuyển từ DI CHUYỂN e Zn sang Cu tạo nên dịng điện ▪ Zn → Zn2+ + 2e ▪ Cu2+ + 2e → Cu QÚA TRÌNH OXI ▪ Ion phân tán vào dd, ▪ Ion lấy electron và  , bản HĨA KHỬ TRÊN electron ở lại trên bản kim kimCầu loại tíchmuối điện dương và BỀ MẶT ĐIỆN loại làm bản kim loại tích có thếNO dương- K+ CỰC 3 điện âm và có thế âm Zn Cu ▪ Zn bị oxi hĩa tan dần thành Zn2+ ▪ Ion Cu2+ bị khử thành Cu đi vào dd , nồng độ Zn2+ tăng bám trên lá đồng, nồng độ SỰ THAY ĐỔI - Cu2+ giảm ▪ Ion NO3 từ cầu muối di chuyển TRONG DD + vào dd ZnSO4 làm dd muối luơn ▪ Ion NH4 từ cầudd muối CuSO di dd ZnSO4 4 trung hịa điện chuyển vào dd CuSO4 làm Sơ đồddpin muối đ iluơnện hóatrung Znhịa- Cu điện
11. Kí hiệu pin: Zn - Cu Cực Zn (-): Anot Zn → Zn2+ +2e (quá trình oxi hĩa) Cực Cu (+): Catot Cu2+ + 2e → Cu (quá trình khử) PT ION RÚT GỌN Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu NHẬN XÉT Phản ứng oxi hĩa- khử trong pin điện hĩa đã sinh ra dịng điện một chiều. Kí hiệu pin điện hĩa: M - N Kim loại cĩ tính Kim loại cĩ tính khử khử mạnh hơn yếu hơn
12. Pin điện hĩa Zn - Cu
13. Cấu tạo 1 pin điện hĩa thơng dụng
14. Cho pin điện hĩa Sn –Ag Biết: -Thế điện cực chuẩn của Sn: - 0,14 V -Thế điện cực chuẩn của Ag: + 0,80 V Hãy: - Viết các quá trình xãy ra ở các điện cực. - PTHH của pin ở dạng ion thu gọn - Tính suất điện động chuẩn của pin.
15. Sn cĩ tính khử mạnh hơn Ag nên: Cực âm (anot): Sn → Sn2+ + 2e Cực dương (catot): Ag+ + 1e → Ag PTHH của pin: Sn + 2Ag+ → Sn2+ + 2Ag Suất điện động chuẩn của pin: o o o E pin = E + - E - = 0, 80 – (-0,14) = 0,94 V
16. III. THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN CỦA KIM LOẠI ◼ 1. ĐIỆN CỰC HIDRO CHUẨN: -Gồm một bản platin phủ muội (bột mịn) platin, nhúng trong dung dịch có nồng độ ion H+ là 1M, hấp phụ dịng khí H2 ở áp suất 1atm liên tục đi qua. -Vậy điện cực hiđrơ chuẩn là cặp oxi + hĩa – khử 2H /H2 + 2H + 2e ⇄ H2 có E + = 0.00V 2H /H2
17. 2. THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN CỦA KIM LOẠI :  Định nghĩa: thế điện cực chuẩn của kim loại chấp nhận bằng suất điện động của pin tạo bởi điện cực hiđrơ chuẩn và điện cực chuẩn của kim loại cần đo  Cách xác định: - Lập pin điện hố gồm: +điện cực chuẩn của kim loại +điện cực hiđrơ chuẩn nối với nhau qua một vơn kế -Hiệu điện thế đọc được trên vơn kế cũng là hiệu thế chuẩn của kim loại. Điện cực kim loại Điện cực cần xác hiđro định chuẩn
18. TD pin kẽm – hiđrơ Cĩ hiệu điện thế trên vơn kế là 0,76V Cực (-) Zn → Zn2+ + 2e Cực (+) + 2H + 2e → H2 PTHH trong pin + 2+ Zn + 2H → Zn + H2 =>EO (Zn2+/Zn) = -0,76 (V) Pin Zn –H2
19.  Qui ước: - Thế điện cực chuẩn của kim loại cĩ 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 cĩ 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)
20. KÍNH CHÚC SỨC KHỎE QUÝ THẦY CƠ CHÚC CÁC EM HỌC TỐT
21. IV.DÃY ĐIỆN HĨA CHUẨN CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI là dãy xếp các cặp chất oxi hóa khử của kim loại theo chiều thế điện cực chuẩn của các cặp oxi hĩa-khử tăng dần. Li+ K+ Ba2+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Mn2+ Zn2+ Cr3+ Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ H+ Cu2+ Fe3+ Ag+ Hg2+ Pt2+ Au3+ 2+ Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H2 Cu Fe 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 hĩa khử theo chiều giảm dần tính khử của kim loại, chiều tăng dần tính oxi hĩa của các ion kim loại
22. Li+ K+ Ba2+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Mn2+ Zn2+ Cr3+ Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ H+ Cu2+ Fe3+ Ag+ Hg2+ Pt2+ Au3+ 2+ Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H2 Cu Fe 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 HỐ CHUẨN của kim loại 1. So sánh tính oxi hố khử: thế điện cực càng lớn thì tính oxi hố của chất oxi hố (ion kim loại) càng mạnh, tính khử của chất khử (kim loại) càng yếu 2. Xác định suất điện động chuẩn của pin điện hĩa tạo nên bởi hai điện cực bất kỳ hoặc thế điện cực chuẩn của một cặp oxi hố 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)
23. Li+ K+ Ba2+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Mn2+ Zn2+ Cr3+ Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ H+ Cu2+ Fe3+ Ag+ Hg2+ Pt2+ Au3+ 2+ Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H2 Cu Fe 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 HỐ CHUẨN của kim loại 1. So sánh tính oxi hố khử: thế điện cực càng lớn thì tính oxi hố của chất oxi hố (ion kim loại) càng mạnh, tính khử của chất khử (kim loại) càng yếu 2. Xác định suất điện động chuẩn của pin điện hĩa tạo nên bởi hai điện cực bất kỳ hoặc thế điện cực chuẩn của một cặp oxi hố khử 3. Cho phép dự đốn chiều phản ứng giữa hai cặp oxi hóa khử: ❖ kim loại của cặp oxi hĩa - khử cĩ thế điện cực nhỏ hơn khử được cation kim loại của cặp oxi hĩa – khử cĩ thế điện cực lớn hơn ra khỏi dung dịch muối. ▪ Hay cation kim loại trong cặp oxi hĩa – khử cĩ thế điện cực lớn hơn cĩ thể oxi hĩa được kim loại trong cặp cĩ thế điện cực nhỏ hơn. ▪ Chất oxi hĩa mạnh nhất oxi hĩa chất khử mạnh nhất để tạo thành chất oxi hĩa 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 cịn dư thì Mg + FeCl2 →MgCl2 + Fe
24. Li+ K+ Ba2+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Mn2+ Zn2+ Cr3+ Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ H+ Cu2+ Fe3+ Ag+ Hg2+ Pt2+ Au3+ 2+ Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H2 Cu Fe 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 HỐ CHUẨN của kim loại 3+ 2+ 2+ ▪ Cu + 2Fe3+ → 2Fe2+ + Cu2+ ▪ Ni + Fe → Ni + Fe Ni + FeCl → FeCl + NiCl Cu + 2FeCl3 → 2FeCl2 + CuCl2 3 2 2 2+ ▪ Fe + 2Fe3+ → 3Fe2+ ▪ Ni + Fe → ▪ Mg + Fe3+dư→ Mg2++ Fe2+ Fe + 2Fe2(SO4)3 → 3FeSO4 2+ 2+ ▪ Fe2+ + Ag+ → Fe3+ + Ag ▪ Mg dư + Fe → Mg + Fe ▪ Fe dư + Ag+ → Ag + Fe2+ Fe(NO3)2 + AgNO3 → Fe(NO3)3 + Ag ▪ Fe + Ag+ dư→ Ag + Fe2+ Ag+ dư + Fe2+ → Ag+ + Fe2+ ▪ Các kim loại giữa Fe và Fe2+ khơng 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 cĩ thể tạo muối Fe(III) nếu muối dư