Bài giảng môn cơ sở lý thuyết hoá học - Chương VIII - Các quá trình điện hoá

Tham khảo tài liệu bài giảng môn cơ sở lý thuyết hoá học - chương viii - các quá trình điện hoá, tài liệu phổ thông, hóa học phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng môn cơ sở lý thuyết hoá học - Chương VIII - Các quá trình điện hoá Bài giảng cơ sở lý thuyết hoá học Ch¬ng VIII: c¸c qu¸ tr×nh ®iÖn ho¸I.Nguyªn t¾c biÕn hãa n¨ng thµnh ®iÖn n¨ng1. Ph¶n øng oxy ho¸ khö VÝ dô: XÐt ph¶n øng oxy ho¸ khö th«ng thêng x¶y ra trong dung dÞch khi nhóng thanhZn vµo dd CuSO4 Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu Zn + Cu2+ ® Zn2+ + Cu DHo = -230 KJ 2e Cu2+ trùc tiÕp ®Õn thanh Zn nhËn e Zn-2e =Zn2+ Qu¸ tr×nh «xi hãa Cu2+ +2e = Cu Qu¸ tr×nh khö è §Æc ®iÓm cña ph¶n øng «xi hãa khö: - e trùc tiÕp tõ chÊt khö sang chÊt «xi hãa. - N¨ng lîng ph¶n øng «xi hãa khö gi¶i phãng díi d¹ng nhiÖt. Trong ph¶n øng oxy ho¸ khö nµy chÊt khö vµ chÊt oxy ho¸ ®îc tiÕp xóc víi nhau, c¸celectron sÏ ®îc chuyÓn trùc tiÕp tõ chÊt khö sang chÊt oxy ho¸ vµ n¨ng lîng cña ph¶n øngho¸ häc ®îc to¶ ra díi d¹ng nhiÖt. Nhng nÕu ta thùc hiÖn qu¸ tr×nh oxy ho¸ Zn vµ qu¸tr×nh khö Cu2+ ë 2 n¬i riªng biÖt vµ cho e chuyÓn tõ Zn sang Cu2+ b»ng 1 d©y dÉn ®iÖn, cãnghÜa lµ t¹o nªn mét dßng e nhÊt ®Þnh th× n¨ng lîng cña ph¶n øng nµy ®îc chuyÓn thµnh®iÖn n¨ng, lµm xuÊt hiÖn trong d©y dÉn 1 dßng ®iÖn ngîc chiÒu víi dßng electron. §ã cònglµ qu¸ tr×nh x¶y ra trong mäi pin.2. Nguyªn t¾c biÕn hãa n¨ng thµnh ®iÖn n¨ng - Thùc hiÖn qu¸ tr×nh «xi hãa ë 1 n¬i, qu¸ tr×nh khö ë mét n¬i kh¸c. - Cho e chuyÓn tõ chÊt khö sang chÊt «xi hãa nhê d©y dÉn ®iÖn th× n¨ng lîng cña ph¶n øng hãa häc (gi¶i phãng díi d¹ng nhiÖt) sÏ biÕn thµnh ®iÖn n¨ng à ®îc gäi lµ 1 pin. Pin lµ 1 dông cô thùc hiÖn nguyªn t¾c biÕn hãa n¨ng thµnh ®iÖn n¨ng.3.CÊu t¹o ho¹t ®éng cña pin Cu-Zna. CÊu t¹o: gåm 2 ®iÖn cùc + Mét cùc lµ Zn nhóng vµo dung dÞch ZnSO4 + Mét cùc lµ Cu nhóng vµo dung dÞch CuSO4 Hai ®iÖn cùc nµy ®îc nèi víi nhau b»ng 1 d©y dÉn ®iÖn. Hai dung dÞch ZnSO4 vµ CuSO4®îc nèi víi nhau b»ng mét mµng ng¨n. thinhbk@gmail.com Bài giảng cơ sở lý thuyết hoá học Thanh Zn cã d e ( d ®tÝch -) h¬n thanh Cu => thanh Zn lµ cùc ©m (-),, thanh Cu lµ ®iÖncùc d¬ng (+).b. Ho¹t ®éng Cùc (-):x¶y ra qu¸ tr×nh oxy ho¸: Zn - 2e ® Zn2+ ð ®iÖn cùc Zn bÞ ¨n mßn dÇn (®iÖn cùc mßn dÇn) vµ Zn2+ t¨ng dÇn. Cùc (+): x¶y ra qu¸ tr×nh khö: Cu2+ + 2e ® Cu2+ . ð ®iÖn cùc Cu dµy thªm , nång ®é Cu2+ gi¶m Ph¶n øng tæng céng x¶y ra trong pin: Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu * KÝ hiÖu pin: VËt liÖu lµm Dd nhóng Dd nhóng VËt liÖu ®iÖn cùc 1 ®iÖn cùc 1 ®iÖn cùc 2 lµm ®iÖn cùc 2 => s¬ ®å pin Cu-Zn: (-)Zn | ZnSO4 || CuSO4 | Cu (+) Khi nèi ®iÖn cùc Cu vµ Zn b»ng 1 d©y dÉn, c¸c e sÏ chuyÓn tõ cùc Zn (-) sang cùc (+) dogi÷a 2 cùc cã sù chªnh lÖch thÕ, lµm xuÊt hiÖn mét dßng ®iÖn di chuyÓn ngîc chiÒu víidßng electron. Nh vËy, ®Ó t¹o dßng ®iÖn trong pin th× gi÷a 2 ®iÖn cùc ph¶i xuÊt hiÖn méthiÖu sè ®iÖn thÕ.II. C¸c lo¹i ®iÖn cùc 1. §iÖn cùc kim lo¹i: Khi nhóng thanh kim lo¹i M vµo níc th× do t¬ng t¸c cña M c¸c ph©n tö níc cã cùc ->c¸c ion kim lo¹i bÞ t¸ch ra khái bÒ mÆt kim lo¹i ®i vµo dung dÞch cßn c¸c e ë l¹i trong thanh kim lo¹i. KÕt qu¶ thanh kim lo¹i sÏ tÝch ®iÖn ©m, cßn dung dÞch s¸t kim lo¹i sÏ tÝch ®iÖn d¬ng, t¹o thµnh mét líp ®iÖn + + tÝch kÐp. + + Trong dung dÞch tån t¹i c©n b»ng: M ⇄ Mn+ + neNÕu thªm muèi chøa ion Mn+ vµo dung dÞch trªn th× c©n b»ng chuyÓn dÞch theo chiÒu nghÞchvµ sÏ cã mét sè ion Mn+ tõ dung dÞch chuyÓn vµo thanh kim lo¹i vµ c©n b»ng trªn vÉn ®îcthiÕt lËp. Khi c©n b»ng, gi÷a bÒ mÆt kimlo¹i- dung dÞch xuÊt hiÖn 1 hiÖu sè ®iÖn thÕ à gäi lµ thÕ®iÖn cùc kim lo¹i. ThÕ ®iÖn cùc kim lo¹i phô thuéc vµo: b¶n chÊt cu¶ KL vµ dung m«i, nång®é ion kim lo¹i M vµ nhiÖt ®é.NÕu xÐt ë cïng 1 nhiÖt ®é, cïng 1 dung m«i, thÕ ®iÖn cùc kim lo¹i ®Æc trng cho b¶n chÊtkim lo¹i: nÕu thÕ ®iÖn cùc cã gi¸ trÞ cµng (-) th× kim lo¹i häat ®éng cµng m¹nh vµ ngîc l¹i.2. §iÖn cùc tr¬ nhóng trong dung dÞch chøa cÆp oxy ho¸ khö thinhbk@gmail.com Bài giảng cơ sở lý thuyết hoá học - CÊu t¹o ®iÖn cùc tr¬: Kim lo¹i lµm ®iÖn cùc tr¬ vÒ mÆt hãa häc. VÝ dô Au, Pt.. - VÝ dô: xÐt ®iÖn cùc oxy ho¸ khö lµ mét thanh kim lo¹i Pt ®îc nhóng vµo dung dÞchchøa cÆp oxy ho¸ khö FeCl2, FeCl3. Khi ®ã Fe3+ sÏ lÊy e cña thanh Pt vµ chuyÓn thµnh Fe2+:Fe3+ + e ® Fe2+, nªn thanh Pt sÏ tÝch ®iÖn d ...