I- Khái niệm về cặp oxi hóa - khử Dạng oxi hóa và dạng khử của cùng một nguyên tố kim loại tạo nên cặp oxi hoá - khử. Ví dụ: Fe2+ / Fe ; Fe3+ / Fe2+ ; Cu2+ / Cu II- Pin điện hóa a) Thí nghiệm Nhúng một lá Cu vào dung dịch CuSO4 đựng trong 1 cốc thuỷ tinh, nhúng một lá Zn vào dung dịch ZnSO4 đựng trong 1 cốc thuỷ tinh. Nối hai dung dịch bằng một ống thuỷ tinh hình chữ U đựng dung dịch NH4NO3. Nối 2 lá kim loại bằng một dây dẫn điện và mắc nối tiếp với một vôn kế. Xuất hiện dòng điện một chiều đi từ cực Cu (điện cực +) đến diện cực Zn (điện cực -). Thiết bị này gọi là pin điện hoá. b) Kết luận Những quá trình oxi hóa và khử xảy ra trên bề mặt các điện cực của pin điện hoá được viết bằng phương trình ion rút gọn sau: Cu2+ + Zn → Cu + Zn2+ 
c. Nhận xét: - Trong quá trình phóng điện, nồng độ Cu2+ trong dung dịch giảm dần, nồng độ Zn2+ tăng dần. Phản ứng oxi hoá khử trong pin điện hóa sinh ra dòng điện một chiều. - Suất điện động U của pin điện hóa phụ thuộc vào: Bản chất cặp oxi hoá khử của kim loại, nồng độ dung dịch muối và nhiệt độ. III- Thế điện cực chuẩn của kim loại Không thể xác định được thế điện cực tuyệt đối của mỗi cặp oxi hoá - khử, nên ta phải dùng một điện cực làm chuẩn để so sánh. Đó là điện cực hiđro chuẩn. 1. Thế điện cực hiđro chuẩn 2. Thế điện cực chuẩn của kim loại Để xác định thế điện cực chuẩn của kim loại nào đó, ta thiết lập một pin điện hóa gồm điện cực chuẩn của kim loại ở bên phải với điện cực hiđro chuẩn ở bên trái. Vôn kế cho biết hiệu số điện thế lớn nhất giữa hai điện cực chuẩn. Nếu điện cực kim loại là cực âm của pin thì thế điện chuẩn của kim loại có giá trị âm. Ngược lại, nếu điện cực kim loại là cực dương của pin thì thế điện cực chuẩn của kim loại có giá trị dương. Ví dụ 1: Xác định thế điện chuẩn của cặp Zn2+/ Zn. Lắp thiết bị pin điện hoá Zn - H2. Hiđro là cực dương (+), kẽm là cực âm (-). Khi pin hoạt động ở các điện cực xảy ra như sau: (tên gọi và dấu điện cực trong pin diện hoá được quy ước) - Cực (-) (có tên là anot) điện cực mà ở đây xảy ra sự oxi hóa, nguồn electron được sinh ra ở đây: - Cực (+) (có tên là catot) điện cực mà ở đây xảy ra sự khử, các electron bị tiêu hao ở đây: Phương trình oxi hoá - khử trong pin điện hoá: Vôn kế là -0,76V, do đó E°(Zn2+ /Zn) = -0,76V Ví dụ 2: Xác định thế điện cực chuẩn của cặp Ag+ / Ag. Lắp pin điện hoá Ag - H2. Bạc là cực (+), hiđro là cực (-). Khi pin hoạt động - Cực (-): H2 → 2H+ + 2e Phương trình oxi hóa - khử trong pin điện hoá: Vôn kế là +0,80V. Do đó E°(Ag+ / Ag) = +0,80V IV- Dãy thế điện cực chuẩn của kim loại - Để so sánh tính chất những cặp oxi hóa - khử ta phải dựa vào dãy điện hóa chuẩn của kim loại. Dãy điện hóa chuẩn của kim loại là dãy những cặp oxi hóa - khử của kim loại được sắp xếp theo chiều thế điện cực chuẩn của các cặp oxi hoá - khử tăng dần. Dưới đây là dãy điện hóa chuẩn của một số kim loại thông dụng: E0 - Nhận xét (Áp dụng cho phản ứng xảy ra trong môi trường nước) • Thế điện cực chuẩn E° (Mn+/ M) càng lớn thì tính oxi hoá của Mn+ càng mạnh và tính khử của kim loại M càng yếu. • Thế điện cực chuẩn E° (Mn+/ M) càng nhỏ thì tính oxi hóa của Mn+ càng yếu và tính khử của kim loại càng mạnh. V- Ý nghĩa của dãy điện thế kim loại 1. Dãy thế điện cực chuẩn của kim loại cho phép ta dự đoán chiều của phản ứng giữa 2 cặp oxi hoá - khử: - Kim loại của cặp oxi hóa — khử có thế điện cực nhỏ hơn đẩy được ion kim loại của cặp oxi hóa - khử có thế điện cực lớn hơn ra khỏi dung dịch muối. Nói cách khác, cation kim loại trong cặp oxi hóa - khử có thế điện cực lớn có thể oxi hoá được kim loại trong cặp có thế điện cực nhỏ hơn (trừ những kim loại tác dụng với nước). Ví dụ: Xét phản ứng giữa 2 cặp oxi hóa - khử: Cation Pb2+ oxi hoá Ni thành cation Ni2+ và cation Pb2+ bị khử thành Pb. Ni + Pb2+ → Ni2+ + Pb - Trong hai cặp oxi hóa - khử, thì cặp nào có tính oxi hoá mạnh hơn (E° dương hơn) sẽ nhận electron và ngược lại. Như vậy, chênh lệch E° càng lớn thì phản ứng xảy ra càng dễ. Nói cách khác kim loại càng xa nhau phản ứng oxi hoá khử giữa chúng xảy ra dễ dàng. 2. Kim loại trong cặp oxi hóa - khử có thế điện cực nhỏ hơn 0,00V đẩy dược H2 ra khỏi dung dịch axit. Nói cách khác, cation H+ trong cặp H+/H2 có thể oxi hoá được kim loại trong cặp oxi hóa - khử có thế điện cực nhỏ hơn (thế điện cực âm). Ví dụ, phản ứng giữa hai cặp oxi hóa - khử: 3. Xác dịnh suất điện động chuẩn của pin điện hoá Suất điện động của pin điện hóa luôn là số dương
• E° pin > 0 phản ứng có thể tự xảy ra. Lưu ý: Kim loại hoạt động hóa học mạnh: điện cực âm, kim loại hoạt động hoá học yếu: điện cực dương. Ví dụ: Suất điện động chuẩn của pin điện hoá Zn(-) - Cu(+) bằng Eopin = 0,34V - (-0,76V) = 1,10(V) Page 2Preview A- KIM LOẠI I- Vị trí của kim loại trong bảng tuần hoàn Kim loại Nhóm (hoặc Họ) IA, IIA (trừ nguyên tố H) IIIA (trừ nguyên tố Bo) Một phần của nhóm IVA, VA và VIA Các nhóm B (từ IB → VIIB) Họ lantan và actini Nguyên tố s p p d f II- Tính chất vật lý chung của kim loại 1. Trạng thái tự nhiên - Trừ thuỷ ngân, ở điều kiện thường tất cả các kim loại đều là chất rắn. - Ở dạng khối kim loại có ánh kim. - Khối lượng riêng của kim loại: + Khối lượng riêng < 5g/cm3 là kim loại nhẹ, ví dụ : Li, Na, K, Ca, Mg,... + Khối lượng riêng > 5g/cm3 là kim loại nặng, ví dụ : Zn, Ag, Au,... 2. Tính chất chung Tính chất Tính dẻo Tính dẫn điện, dẫn nhiệt Ánh kim Nguyên nhân Kim loại có tính dẻo do các lớp mạng tinh thể trượt lên nhau, nhưng không tách rời nhau, mà vẫn liên kết với nhau nhờ lực hút tĩnh điện của electron tự do với cation kim loại trong mạng tinh thể. Kim loại có tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt do các electron tự do trong kim loại gây ra. Số lượng electron tự do càng nhiều thì kim loại dẫn điện, dẫn nhiệt càng tốt. Vẻ sáng của kim loại, gọi là ánh kim, sở dĩ kim loại có ánh kim là do các electron tự do trong kim loại phản xạ tốt những tia sáng có bước sóng mà mắt ta không nhin thấy được. 3. Tính chất riêng Kim loại đen, kim loại màu Tỉ khối Nhiệt độ nóng chảy Tính cứng Các kim loại được chia thành kim loại đen (sắt, mangan, crom) và kim loại màu (gồm các kim loại còn lại Những kim loại khác nhau có tỉ khối khác nhau rõ rệt. Quy ước kim loại có tỉ khối < 5 là làm loại nhẹ (Na, Li, K, Mg...);kim loại có tỉ khối > 5 là kim loại nặng (Fe, Zn, Pb, Cu, Hg, Hg...) Những kim loại khác nhau có nhiệt độ nóng chảy khác nhau Hg nóng chảy ở -39° c, nhưng có kim loại nóng chảy ở nhiệt độ cao như w (vontam) ở 3410°c Tính cứng của kim loại cũng rất khác nhau, có kim loại mềm như sáp, dùng dao cắt dễ dàng như Na, K... Ngược lại có kim loại rất cứng, không thể cắt được như W, G... Một số tính chất riêng của kim loại phụ thuộc vào độ bền của liên kết kim loại, nguyên tử khối, kiểu mạng tinh thể... của kim loại.
Phát biểu nào sau đây là đúng?
A. Trong pin điện hóa, anot là cực dương, catot là nơi xảy ra sự oxi hóa.
B. Trong bình điện phân, anot là cực dương, nơi xảy ra sự khử.
C. Trong pin và bình điện phân, anot là nơi xảy ra sự oxi hóa, catot là nơi xảy ra sự khử.
D. Các điện cực trong pin và bình điện phân khác nhau về bản chất, giống nhau về dấu. |
