Tài liệu tham khảo: Dãy điện hóa của kim loại

Cấu tạo pin điện hóa:Hai cốc thủy tinh, một cốc chứa 50 ml dung dịch CuSO4 1M, cốc kiachứa 50 ml dung dịch ZnSO4 1M. Nhúng một lá Cu vào dung dịchCuSO4, một lá Zn vào dung dịch ZnSO4. Nối hai dung dịch bằng mộthình chữ U đựng dung dịch Na2SO4 (hoặc KNO3). Ống này được gọilà cầu muối. Thiết bị nói trên được gọi là pin điện hóa vì khi nối hai lákim loại bằng một dây dẫn sẽ đo được một dòng điện đi từ lá Cu(điện cực +) đến lá Zn (điện cực –)...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tài liệu tham khảo: Dãy điện hóa của kim loạiDãy điện hóa của kim loại 0CommentSizeSize+07/7/2010HóaRSS DÃY ĐIỆN HÓA CỦA KIM LOẠII – KHÁI NIỆM VỀ CẶP OXI HÓA – KHỬ CỦA KIM LOẠIDạng oxi hóa và dạng khử của cùng một nguyên tố kim loại tạo nêncặp oxi hóa – khử. Một cặp oxi hóa – khử được biểu diễn dưới dạngoxi hóa/khử (Mn+/M).Ví dụ: Cu2+ và Cu tạo thành một cặp oxi hóa – khử Cu2+/CuII – PIN ĐIỆN HÓA1. Khái niệm về pin điện hóa, suất điện động và thế điện cựca) Cấu tạo pin điện hóa:Hai cốc thủy tinh, một cốc chứa 50 ml dung dịch CuSO4 1M, cốc kiachứa 50 ml dung dịch ZnSO4 1M. Nhúng một lá Cu vào dung dịchCuSO4, một lá Zn vào dung dịch ZnSO4. Nối hai dung dịch bằng mộthình chữ U đựng dung dịch Na2SO4 (hoặc KNO3). Ống này được gọilà cầu muối. Thiết bị nói trên được gọi là pin điện hóa vì khi nối hai lákim loại bằng một dây dẫn sẽ đo được một dòng điện đi từ lá Cu(điện cực +) đến lá Zn (điện cực –)b) Suất điện động và thế điện cực:- Sự xuất hiện dòng điện đi từ cực Cu sang cực Zn chứng tỏ rằng cósự chênh lệch điện thế giữa hai điện cực nói trên, tức là trên mỗi điệncực đã xuất hiện một thế điện cực nhất định- Suất điện động của pin (E) là hiệu của thế điện cực dương (E(+)) vàđiện cực âm (E(-)). Điện cực dương là điện cực có thế lớn hơn vàsuất điện động của pin luôn là số dương E = E(+) – E(-)- Suất điện động chuẩn của pin (Eo) là suất điện động khi nồng độion kim loại ở điện cực đều bằng 1M (ở 25oC) Eo = Eo(+) – Eo(-) hoặc Eo = Eocatot – Eoanot- Ví dụ Eo = EoCu2+/Cu – EoZn2+/Zn gọi là suất điện động chuẩn củapin điện hóa Zn – Cu2. Cơ chế phát sinh dòng điện trong pin điện hóaa) Quan sát thí nghiệm:Chuẩn bị sẵn pin điện hóa Zn – Cu, nối hai điện cực Zn và Cu bằngmột dây dẫn, trên dây có mắc nối tiếp một vôn kế:- Xuất hiện dòng điện một chiều từ lá Cu (cực +) sang lá Zn (cực –)nhưng chiều di chuyển của dòng electron mạch ngoài thì ngược lại,từ lá Zn (cực –) sang lá Cu (cực +). Suất điện động của pin đo đượclà 1,10 V- Điện cực Zn bị ăn mòn dần- Có một lớp kim loại đồng bám trên điện cực Cu- Màu xanh của cốc đựng dung dịch CuSO4 bị nhạt dầnb) Giải thích hiện tượng của thí nghiệm:- Điện cực Zn bị oxi hóa: Zn → Zn2+ + 2e (sự mất electron xảy ra trênbề mặt lá Zn và lá Zn trở thành nguồn electron nên đóng vai trò cựcâm, các electron theo dây dẫn đến cực Cu). Do vậy cực Zn bị ăn mòn- Trong cốc đựng dung dịch CuSO4, các ion Cu2+ di chuyển đến láCu, tại đây chúng bị khử thành Cu kim loại bám trên cực đồng: Cu2+ +2e → Cu. Nồng độ Cu2+ trong dung dịch giảm dần, khiến cho màuxanh trong dung dịch nhạt dần- Trong quá trình hoạt động của pin điện hóa Zn – Cu, nồng độ ionZn2+ trong cốc đựng dung dịch ZnSO4 tăng dần, nồng độ ion Cu2+trong cốc kia giảm dần. Đến một lúc nào đó, dòng electron trong dâydẫn không còn, dòng điện tự ngắt- Để duy trì được dòng điện trong quá trình hoạt động của pin điệnhóa, người ta dùng cầu muối. Vai trò của cầu muối là trung hòa điệntích của 2 dung dịch: các ion dương Na+ hoặc K+ và Zn2+ di chuyểnqua cầu muối đến cốc đựng dung dịch CuSO4. Ngược lại , các ionâm SO42- hoặc NO3- di chuyển qua cầu muối đến dung dịch ZnSO4- Ở mạch ngoài (dây dẫn), dòng electron đi từ cực Zn sang cực Cucòn dòng điện đi từ cực Cu sang cực Zn. Vì thế điện cực Zn được gọilà anot (nơi xảy ra sự oxi hóa), điện cực Cu được gọi là catot (nơi xảyra sự khử). Vậy trong pin điện hóa, anot là cực âm còn catot làcực dương- Phương trình hóa học của phản ứng xảy ra trong pin điện hóa Zn –Cu: quy tắc α Cu2+ + Zn → Zn2+ + Cuc) Kết luận:- Có sự biến đổi nồng độ của các ion Cu2+ và Zn2+ trong quá trìnhhoạt động của pin- Năng lượng của phản ứng oxi hóa – khử trong pin điện hóa đã sinhra dòng điện một chiều- Những yếu tố ảnh hưởng đến suất điện động của pin điện hóa như:nhiệt độ, nồng độ của ion kim loại, bản chất của kim loại làm điệncựcIII – THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN CỦA KIM LOẠI1. Điện cực hiđro chuẩnĐể có thể so sánh thế điện cực giữa hai cặp oxi hóa – khử, điều cầnthiết trước hết là thế điện cực của chúng phải được so sánh với mộttiêu chí nào đó. Có nghĩa là ta phải chọn cặp oxi hóa – khử để quychiếu và quy ước nó có thế điện cực bằng 0. Cặp quy chiếu đượcchọn là cặp oxi hóa – khử 2H+/H2 Cấu tạo của điện cực hiđro chuẩn: gồm một thanh platin (Pt) được đặt trong một dung dịch axit có nồng độ ion H+ là 1M (pH = 0). Bề mặt điện cực hấp thụ khi hiđro, được thổi liên tục vào dung dịch dưới áp suất 1 atm. Như vậy trên bề mặt điện cực hiđro xảy ra cân bằng oxi hóa – khử của cặp oxi hóa – khử 2H+/H2 Quy ước rằng: thế điện cực của điện cực hiđro chuẩn bằng 0,00 V ở mọi nhiệt độ, tức là: ...