Cổng luyện thi đại học moon.vnGiới thiệu | Giáo viên | Đăng ký | Đăng nhập | Hệ thống Level
Cổng luyện thi đại học moon.vn
Trang chủ Tiếng AnhNgữ vănToán họcVật lýHóa họcSinh họcThi onlineFCTài khoảnTin tức
Bài giảng miễn phíToán họcVật lýHóa học

Dãy điện hóa của kim loại

DÃY ĐIỆN HÓA CỦA KIM LOẠI

I – KHÁI NIỆM VỀ CẶP OXI HÓA – KHỬ CỦA KIM LOẠI

image002.gif

Dạng oxi hóa và dạng khử của cùng một nguyên tố kim loại tạo nên cặp oxi hóa – khử. Một cặp oxi hóa – khử được biểu diễn dưới dạng oxi hóa/khử (Mn+/M).
Ví dụ: Cu2+ và Cu tạo thành một cặp oxi hóa – khử Cu2+/Cu

II – PIN ĐIỆN HÓA

1. Khái niệm về pin điện hóa, suất điện động và thế điện cực

a) Cấu tạo pin điện hóa:

Hai cốc thủy tinh, một cốc chứa 50 ml dung dịch CuSO4 1M, cốc kia chứa 50 ml dung dịch ZnSO4 1M. Nhúng một lá Cu vào dung dịch CuSO4, một lá Zn vào dung dịch ZnSO4. Nối hai dung dịch bằng một hình chữ U đựng dung dịch Na2SO4 (hoặc KNO3). Ống này được gọi là cầu muối. Thiết bị nói trên được gọi là pin điện hóa vì khi nối hai lá kim 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 có sự chênh lệch điện thế giữa hai điện cực nói trên, tức là trên mỗi điện cực đã xuất hiện một thế điện cực nhất định
- Suất điện động của pin (E) là hiệu của thế điện cực dương (E(+)) và điện cực âm (E(-)). Điện cực dương là điện cực có thế lớn hơn và suất điện động của pin luôn là số dương

E = E(+) – E(-)

- Suất điện động chuẩn của pin (Eo) là suất điện động khi nồng độ ion 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 của pin điện hóa Zn – Cu

2. Cơ chế phát sinh dòng điện trong pin điện hóa

a) Quan sát thí nghiệm:

image004.GIF

Chuẩn bị sẵn pin điện hóa Zn – Cu, nối hai điện cực Zn và Cu bằng một 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 được là 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 dần

b) Giải thích hiện tượng của thí nghiệm:

- Điện cực Zn bị oxi hóa: Zn → Zn2+ + 2e (sự mất electron xảy ra trên bề mặt lá Zn và lá Zn trở thành nguồn electron nên đóng vai trò cực âm, 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 lá Cu, 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 màu xanh trong dung dịch nhạt dần
- Trong quá trình hoạt động của pin điện hóa Zn – Cu, nồng độ ion Zn2+ 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 dây dẫn không còn, dòng điện tự ngắt
- Để duy trì được dòng điện trong quá trình hoạt động của pin điện hóa, người ta dùng cầu muối. Vai trò của cầu muối là trung hòa điện tích của 2 dung dịch: các ion dương Na+ hoặc K+ và Zn2+ di chuyển qua cầu muối đến cốc đựng dung dịch CuSO4. Ngược lại , các ion âm 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 Cu còn dòng điện đi từ cực Cu sang cực Zn. Vì thế điện cực Zn được gọi là anot (nơi xảy ra sự oxi hóa), điện cực Cu được gọi là catot (nơi xảy ra sự khử). Vậy trong pin điện hóa, anot là cực âm còn catot là cực dương
- Phương trình hóa học của phản ứng xảy ra trong pin điện hóa Zn – Cu: quy tắc α

image008.gifCu2+ + Zn → Zn2+ + Cu

c) Kết luận:

- Có sự biến đổi nồng độ của các ion Cu2+ và Zn2+ trong quá trình hoạt động của pin
- Năng lượng của phản ứng oxi hóa – khử trong pin điện hóa đã sinh ra 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 điện cực

III – THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN CỦA KIM LOẠI

1. Điện cực hiđro chuẩn

Để có thể so sánh thế điện cực giữa hai cặp oxi hóa – khử, điều cần thiết trước hết là thế điện cực của chúng phải được so sánh với một tiêu chí nào đó. Có nghĩa là ta phải chọn cặp oxi hóa – khử để quy chiếu và quy ước nó có thế điện cực bằng 0. Cặp quy chiếu được chọn là cặp oxi hóa – khử 2H+/H2

image010.pngCấu 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

image013.gif

Quy ước rằng: thế điện cực của điện cực hiđro chuẩn bằng 0,00 V ở mọi nhiệt độ, tức là:

Eo2H+/H = 0,00 V

2. Thế điện cực chuẩn của kim loại

Ta dùng thế điện cực hiđro chuẩn Eo2H+/H2 để xác định thế điện cực chuẩn cho các cặp oxi hóa – khử khác. Bằng cách nối cặp oxi hóa – khử Mn+/M chuẩn (cation Mn+ có nồng độ 1M, nhiệt độ 25oC) với cặp 2H+/H2 chuẩn. Thế điện cực chuẩn của kim loại cần đo được chấp nhận bằng suất điện động của pin tạo bởi điện cực hiđro chuẩn và điện cực chuẩn của kim loại cần đo. Có 2 trường hợp xảy ra với giá trị của thế điện cực chuẩn:
- Thế điện cực chuẩn của cặp Mn+/M là số dương nếu khả năng oxi hóa của ion Mn+ trong nửa pin Mn+/M là mạnh hơn ion H+ trong nửa pin 2H+/H2
- Thế điện cực chuẩn của cặp Mn+/M là số âm nếu khả năng oxi hóa của ion Mn+ trong nửa pin Mn+/M là yếu hơn ion H+ trong nửa pin 2H+/H2
Ví dụ: Thế điện cực chuẩn của các cặp kim loại: EoZn2+/Zn = – 0,76 V ; EoAg+/Ag = + 0,80 V

IV – DÃY THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN CỦA KIM LOẠI

Dãy thế điện cực chuẩn của kim loại là dãy sắp xếp các kim loại theo thứ tự tăng dần thế điện cực chuẩn

image018.GIF      

Dãy thế điện cực chuẩn của kim loại còn được gọi là dãy thế oxi hóa – khử chuẩn của kim loại, hoặc dãy thế khử chuẩn của kim loại. Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, người ta dùng tên dãy sao cho phù hợp

V – Ý NGHĨA CỦA DÃY THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN CỦA KIM LOẠI

1. So sánh tính oxi hóa – khử

Trong dung môi nước, thế điện cực chuẩn của kim loại EoMn+/M càng lớn thì tính oxi hóa của cation Mn+ càng mạnh và tính khử của kim loại M càng yếu và ngược lại

2. Xác định chiều của phản ứng oxi hóa – khử

Xác định chiều của phản ứng oxi hóa – khử cũng là sự tìm hiểu về phản ứng đó trong điều kiện tự nhiên có xảy ra hay không. Có một số phương pháp xác định chiều của phản ứng oxi hóa – khử:

a) Phương pháp 1 (phương pháp định tính):

- Kim loại của cặp oxi hóa – khử có thế điện cực chuẩn nhỏ hơn khử được cation kim loại của cặp oxi hóa – khử có thế điện cực chuẩn lớn hơn (nói cách khác, cation kim loại trong cặp oxi hóa – khử có thế điện cực chuẩn lớn hơn có thể oxi hóa được kim loại trong cặp có thế điện cực chuẩn nhỏ hơn)
- Ví dụ: ion Pb2+ có oxi hóa được Zn hay không trong phản ứng: Pb2+(dd) + Zn(r) → Pb(r) + Zn2+(dd)
Nếu phản ứng hóa học trên xảy ra giữa 2 cặp oxi hóa – khử Pb2+/Pb và Zn2+/Zn, ta viết các cặp oxi hóa – khử trên theo trình tự: cặp nào có giá trị Eo lớn hơn ở bên phải, cặp nào có giá trị Eo nhỏ hơn ở bên trái. Ta có:

image021.gif

Theo quy tắc α: ion Pb2+ oxi hóa được Zn, sản phẩm là những chất oxi hóa (Zn2+) và chất khử (Pb) yếu hơn. Phản ứng trên có xảy ra
- Kim loại trong cặp oxi hóa – khử có thế điện cực chuẩn âm khử được ion hiđro của dung dịch axit (nói cách khác, cation H+ trong cặp 2H+/H2 có thể oxi hóa được kim loại trong cặp oxi hóa – khử có thế điện cực chuẩn âm)

image023.gif

b) Phương pháp 2 (phương pháp định lượng):

Quay lại ví dụ ion Pb2+ có oxi hóa được Zn hay không trong phản ứng: Pb2+(dd) + Zn(r) → Pb(r) + Zn2+(dd). Phản ứng hóa học trên được tạo nên từ hai nửa phản ứng:
- Nửa phản ứng oxi hóa: Zn → Zn2+ + 2e, ta có EoZn2+/Zn = -0,76 V
- Nửa phản ứng khử: Pb2+ + 2e → Pb, ta có EoPb2+/Pb = -0,13 V
Thế oxi hóa – khử của cả phản ứng (Eo) được tính theo công thức: Eo = EoPb2+/Pb – EoZn2+/Zn = -0,13 – (– 0,76) = +0,63 V
Eo của phản ứng oxi hóa – khử là số dương (Eo > 0), kết luận là phản ứng trên có xảy ra

3. Xác định suất điện động chuẩn của pin điện hóa

Eopin = Eo(+) – Eo(-)

Ví dụ: suất điện động chuẩn của pin điện hóa Zn – Cu là: Eopin = EoCu2+/Cu – EoZn2+/Zn = 0,34 – (–0,76) = 1,10 V

4. Xác định thế điện cực chuẩn của cặp oxi hóa – khử

Ví dụ: Biết suất điện động chuẩn của pin điện hóa Zn – Ag là 1,56 V và thế điện cực chuẩn của cặp oxi hóa – khử Ag+/Ag là +0,80 V. Hãy xác định thế điện cực chuẩn của cặp Zn2+/Zn Ta có Eopin = EoAg+/Ag – EoZn2+/Zn → EoZn2+/Zn = EoAg+/Ag – Eopin = +0,80 – 1,56 = –0,76 V

  • Biên soạn Hồ Chí Tuấn - ĐH Y Hà Nội
  • Bình luận (79)
    leviethung0 - (29/06/2012 05:27:04)
    hồi học cái này,mình có một thắc mắc là đo thế điện cực của K+ và Na+ thế nào nhỉ??
    phuongmickey - (19/06/2012 09:21:01)
    !!
    phuongmickey - (19/06/2012 09:20:12)
    ^^. hay ạ <3
    lisydi - (13/05/2012 08:57:11)
    ths
    tungraude - (17/03/2012 10:20:19)
    hay
    howosinotruck - (29/02/2012 11:40:52)
    rat hay.cam on thay
    asnowflake - (25/02/2012 07:59:38)
    Cảm ơn thầy
    taocububuwatroi - (12/02/2012 09:24:19)
    bai giang ko hieu hieu ji het ak
    suppervk - (27/10/2011 02:45:06)
    em rat ngu mon hoa....xem kai nay xong e mun noi .....kam on thay
    nlmythi - (10/10/2011 11:59:53)
    co VD nao ve bai tap cua phan nay ko a?
    titli - (14/09/2011 05:58:19)
    chan g hay teo nay do ek
    A11thanyeu_tt1 - (20/06/2011 09:6:04)
    trượt dh= đi lấy vk hoohoo
    anhsuca - (17/06/2011 03:4:59)
    kyara viet hay ghe chac loai phu nu nay e chong la cai chac
    01636516376 - (04/06/2011 02:6:14)
    xem cũng được. em rất cảm ơn!
    hi3nsady_kya - (10/04/2011 08:3:21)
    ai ma chui? thi dung co hoc tu dung nguoi ta co cong soan ma minh lai chjui??
    bnh.ptn - (09/04/2011 02:22:14)
    bt
    linhmap886 - (06/04/2011 01:52:30)
    em ngĩ thâỳ nên đưa các ví dụ cụ thể chứ không phải lý thuyết chung thế này ạ,
    kyara - (14/03/2011 11:1:22)
    làm trai rửa bát quét nhà,đến khi vợ goi:''bẩm bà con đây''.
    ancom - (10/03/2011 04:33:01)
    được mỗi cái hình là đẹp
    2161993 - (28/02/2011 10:11:25)
    bài giảng giống SGK quá.nhưng vẫn đọc đc!
    cocbrovn - (15/02/2011 04:55:25)
    d`u ko hay voi hay thi cung co~ bo~ ich cho nguoi` khac thang nao` chui~ la suc vat chu ko phai con nguo`i
    okanokazuya - (10/02/2011 11:29:39)
    rất hay và chi tiết, cảm ơn thầy
    ruoicon_bn - (21/01/2011 01:26:51)
    da~ ngu kon` bay` dat ! may` bjk kaj j` mak` bjnh` lua^n !
    ruoicon_bn - (21/01/2011 01:26:09)
    me thang` ngu Sang Duong an noj han? hoj nha may` ! ranh kon hoc doj` chuj? ba^y naz ! ve` bu tj me dj
    Sangduong - (20/01/2011 06:36:16)
    Baj gjang nay nhu lon .Ko bjet thang nao vjet baj gjang nay day.Ve nau an gat do dj la vua
    Sangduong - (20/01/2011 06:32:46)
    Thang lon.Gjang ko hay ho cj ka.Ve gjat do nau an cho vo dj
    TranZung_93 - (12/01/2011 10:44:23)
    cái dãy điện hóa này giôgns trong sgk oy. chú ý đến Fe 2+ và Fe 3+ vì 2 cái này rất hay gặ trong toán hóa
    thienhacao - (10/01/2011 01:15:06)
    THANH KIU THAY
    shinru9x - (10/01/2011 12:31:10)
    Cái trang này hay hét nhỉ !!! H mới tìm thấy uổng đời quá !!! :
    haulove12n - (06/01/2011 09:49:56)
    lieu fan nang cao co kho hon co ban ko?
    anhhoan_boy9x - (06/01/2011 02:2:16)
    bài giảng dẫu có hay cũng làm đc gì chứ...thời điểm giáo dục lạc hậu có học giỏi đến đâu cũng không có môi trường để hát huy rồi cũng thành vô nghĩa. Mặt khác khi học xong dẫu có giỏi dang đi chăng nữa thì cũng chỉ là 1 người làm thuê( có khác gì 1 công nhân kỹ cao đâu) với 1 đồng lương khiêm tốn...Lấy Ck...Lấy Vk vào rồi cũng không đủ thỏa mãn điều kiện với đồng lương ít ỏi đó...Đời sống lúc nào cũng như mớ đòng đong...Lây đâu ra tâm trí mà học tậ nghiên cứu nữa...Thân ái!
    hoahongden - (26/12/2010 09:41:41)
    hay thay ak
    dieuhang512 - (18/12/2010 11:55:42)
    hay đấy thầy ơi
    luyentocdo.vn - (17/12/2010 09:57:48)
    bai nay hay, song day dien hoa con thieu fe2+/fe3+ . cai nay hay ra bai ta lam
    mesut ozil - (17/12/2010 09:10:33)
    hey
    autumn_rungla - (28/11/2010 10:25:49)
    hay
    DarkSK - (26/11/2010 06:51:53)
    Cảm ơn thầy nhiều lắm, trên lớ em còn chưa nghe giáo viên nhắc 1 từ nào về in điện hoá nữa.
    chikorita - (22/11/2010 10:10:25)
    bài này hay thiệt , nhưng mà em kém hần điện hân lắm , có j các anh giú đỡ em nhớ
    TuMaY - (06/11/2010 10:46:53)
    bai viet kha chi tiet ve mat li thuyet nhung ngheo nan ve bai ta
    hoangthoa - (05/11/2010 07:13:37)
    bai giang kua thay rat hay
    iamanhtu - (24/10/2010 08:21:27)
    chang hieu l0n j
    hoaphudung_nna - (25/09/2010 03:9:20)
    bai giang cua thay hay thiet cam on thay nhieu nhe
    lelinhak49 - (04/08/2010 08:11:44)
    cam an thay rat hieu ah .mong thay co ganmg bien soan nhieu tai lieu hay hon nua
    quangdaono1 - (29/07/2010 05:22:13)
    bài này hay nhỉ dễ hiu thật
    co_love94 - (22/07/2010 04:10:00)
    thay oi ! thay co the day em cach nao de hoc hoa them hung thu ko ? em rat cam on thay
    co_love94 - (22/07/2010 04:9:01)
    cam on thay nha . Mong rang chinh do hoc hoa cua em se duoc cai thien
    giang030290 - (22/06/2010 05:20:13)
    tạm thoai
    shinichi98 - (31/05/2010 09:5:54)
    Thay giang de hieu ma ngan gon hon trong sach giao khoa nhieu ma may bo. thank thay nhieu
    tatk08a1 - (12/05/2010 10:29:57)
    sao không thấy moon udate bài giảng nữa nhỉ! Bài giảng hay và đầy đủ rất tốt cho ôn cấ tốc đó các bạn !cảm ơn Thầy nhiều ạ!
    thuhien_299 - (25/04/2010 11:54:02)
    Cho em hoj baj gjang ve iot co k a
    matocdo1292 - (24/04/2010 09:8:20)
    bài này ko học cũng hiểu
    dangquang - (16/04/2010 06:17:50)
    co the ma ko hieu
    phamthesonbr - (01/04/2010 06:30:01)
    sao em chang hieu ji ca?
    hoakhoi10g - (06/02/2010 02:53:23)
    bvmjmjmjmjm
    alo68 - (30/01/2010 11:11:09)
    bai giang kua thay it qua a
    chi_thaobeo - (10/01/2010 10:0:20)
    thay viet hay. thay co gang viet cac tai lieu han khac nua chi bon em thay nhe!
    wanted - (08/01/2010 02:49:34)
    thay oi co j ' dang chu y trong hoa vo co thi ot em voi. no de nham wa
    airline_278 - (12/12/2009 05:23:14)
    kha la hay day.minh mong se co nhiu bai giang kiu nay nua
    hiepdinh_dl12 - (08/12/2009 06:3:34)
    rat bo ich cho chung ta!
    pe keo bon - (07/12/2009 04:48:44)
    tha^`y oi.....e ho.x ngo^'c qua'....ne^n to`an tha^' hok a`!!! hu hu:((
    kingvip - (03/12/2009 01:18:34)
    Thiếu hương trình Nest: ^^! E = Eo + 0,0592/n * log{[OXH]/[Khử]} e in = e hải - e trái
    ngockiss - (01/12/2009 04:31:03)
    thay oi dua bai kim loai han ung voi muoi len di a.em cam on thay` nhiu` nhiu`
    Zainhangheo_pro - (01/12/2009 09:43:53)
    bai` ne` cung~ de~ hiu? thiet!
    hailuahocdoi - (30/11/2009 04:40:51)
    thick bai ta thi vo han bai ta ma lam,o cho bai giang lai hoi bai ta ngo that
    Dominating! - (29/11/2009 07:23:40)
    thầy cho nhiều bài tậ thêm thầy ơi
    hoangtuanhlk - (29/11/2009 04:32:22)
    thay tie tuc cho cac bai giang khac? ve` hoa' vo co ....cho bon em chu' .. thay can giang cu the/ hon ty' nua~
    ChickenIQ - (29/11/2009 02:28:48)
    bai giang cung~ duoc. ma`
    52111v - (27/11/2009 06:56:05)
    thank!
    ptuan_hht_a4 - (26/11/2009 05:23:48)
    hay nhj?? hehe. cam on thay nhiu`
    phamthithuhien - (25/11/2009 09:10:18)
    thay oi muon xem cau tra loi thi hai lam the nao a?
    toan38 - (25/11/2009 06:35:56)
    Hay!hay1 e moi hoc bai nay xong, co e giang cung giog nhu vay day thay oi
    chithang1992 - (25/11/2009 03:48:08)
    bạn nào có dãy điện hóa đầy đủ thì cho tui cái có Cr2+/Cr, Cr3+/Cr, Cr3+/Cr2+, rùi còn Co, d, ......... n` lắm giú tui cái nhé :D
    hochoibanbe - (25/11/2009 03:23:27)
    aj mun bjt cach co i m day chj cho
    novolac_NaF - (24/11/2009 10:55:06)
    thầy cho em hỏi một chút, trong dãy điện hóa thì cặ Cr3+/Cr2+ nằm ở đâu hả thầy, em cám ơn thầy nhiều
    thienchot - (24/11/2009 05:50:19)
    Thay oi, xu huong bay gio chung em hoc chuong trinh co ban de thi dai hoc, nen moon cung nen ca nhat chac ko can ra nhung cau ko co trong chuong trinh co ban dau. Day chi la y kien chu wan cua em thui.Tai tui em hien dang hoc co ban ma
    anhhungrom_k3 - (24/11/2009 04:8:26)
    hay thia!!!!!!!!!!!
    Luckystar_117 - (24/11/2009 02:41:39)
    Cái này dùng tạm được!
    BuiQuangTuan - (24/11/2009 12:57:04)
    Bok temmm
    nguyenanh17 - (24/11/2009 12:52:55)
    hay !
    Viết bình luận
    Nội dung:  

    Công ty Cổ phần Công nghệ Giáo dục Trực tuyến Aladanh

    VP: Số 22 - Lô 12A - Đường Trung Yên 10 - P Yên Hòa - Q Cầu Giấy - Hà Nội

    Điện thoại: 04.32.99.98.98

    ® Moon.vn giữ bản quyền nội dung trên website này.