SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI
TRƯỜNG THPT NGUYỄN ĐÌNH CHIỂU
Mã số:………..
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
DÃY ĐIỆN HÓA CỦA KIM LOẠI VÀ CÁC DẠNG
BÀI TẬP LIÊN QUAN TRONG CHƯƠNG TRÌNH
HÓA HỌC KHỐI 12 BAN A
Người thực hiện: PHAN NGỌC HỒNG
Lĩnh vực nghiên cứu: Phương pháp dạy học bộ môn
Năm học: 2011 – 2012
1
SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN
1. Họ và tên: Phan Ngọc Hồng
2. Ngày tháng năm sinh: 20/04/1965
3. Nam, nữ: Nam
4. Địa chỉ: Ấp I, xã Long An, huyện Long Thành, tỉnh Đồng Nai
5. Điện thoại (CQ): 0613.844537
DĐ: 0918011154
6. Chức vụ: Phó hiệu trưởng
7. Đơn vị công tác: Trường THPT Nguyễn Đình Chiểu
II. TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO
- Đại học sư phạm
- Chuyên ngành Hóa học
- Năm nhận bằng: 1986
III. KINH NGHIỆM KHOA HỌC
- Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm: dạy môn Hóa
- Số năm có kinh nghiệm: 26 năm
2
DÃY ĐIỆN HÓA CỦA KIM LOẠI VÀ CÁC DẠNG
BÀI TẬP LIÊN QUAN TRONG CHƯƠNG TRÌNH
HÓA HỌC KHỐI 12 BAN A
A/ Đặt vấn đề:
Chương trình hóa học 12 ban A khác ban B và chương trình cũ và nặng hơn ở
chỗ các tác giả đã mạnh dạn đưa chương điện hóa vào và học sinh được nghiên
cứu tương đối kỹ: điện cực chuẩn Hidro, điện cực kim loại, thế điện cực chuẩn của
kim loại, pin điện, ý nghĩa của thế điện cực chuẩn, điện phân anot trơ và anot tan…
Đây là những lý thuyết khô khan, khó hiểu đối với trình độ học sinh phổ thông và
kể cả với giáo viên. Nhưng việc nghiên cứu các vấn đề về điện hóa sẽ giúp cho học
sinh hiểu sâu hơn về chiều hướng và mức độ xảy ra của các phản ứng oxi hóa-khử.
Bên cạnh đó việc áp dụng lý thuyết điện hóa cho phép chúng ta tạo ra các nguồn
điện khác nhau (pin, acquy) các kỹ thuật điện khác (điều chế, tinh chế kim loại
bằng các phương pháp mạ điện, đúc điện…) các thiết bị dùng trong khoa học và
thực tiễn hàng ngày (máy đo pH…)
Bên cạnh đó, trong chương trình thi đại học, cao đẳng từ năm học 2007 đến
nay, dạng bài tập liên quan đến kiến thức dãy điện hóa chiếm số lượng tương đối
nhiều trong đề thi. Vì vậy việc nghiên cứu điện hóa có ý nghĩa rất lớn về lý thuyết
cũng như thực tế nên tôi viết chuyên đề này dành cho học sinh nghiên cứu, học hỏi
để nắm chương điện hóa trong trường phổ thông
B/ Giải quyết vấn đề:
Phần I: TÓM TẮT LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ ĐIỆN HOÁ
1.1. Điện hoá học là gì?
Điện hoá học là một lĩnh vực lý thuyết của hoá học chuyên nghiên cứu về sự
chuyển đổi tương hỗ giữa điện năng và hoá năng. Tức là nghiên cứu mối quan hệ
giữa dòng điện và phản ứng hoá học.
1.2. Phản ứng OXH – khử:
3
1.2.1. Khái niệm: Phản ứng OXH – khử là phản ứng trong đó có sự thay đổi số
OXH của các nguyên tố.
Ví dụ:
+1 +5 -2
0
0
0
+4 -2
2 Ag N O3 t 2 Ag + O 2 + N O 2
0
0
0
+1 -1
0
+3
-2
4 Al + 3O 2 t 2 Al 2 O3
+1
-1
0
2 Na + 2 H Cl 2 Na Cl + H 2
1.2.2. Nguyên nhân của sự thay đổi số OXH trong các phản ứng OXH – khử:
là do có sự di chuyển electron từ các phần tử này sang phần tử khác. (phần tử ở đây
được hiểu là nguyên tử, phân tử và ion)
Phần tử cho đi electron được gọi là chất khử hay chất bị OXH.
Phần tử nhận thêm electron được gọi là chất OXH hay chất bị khử.
Như vậy trong phản ứng OXH – khử luôn luôn xảy ra đồng thời hay quá trình:
Quá trình cho electron gọi là quá trình OXH hay sự OXH.
Quá trình nhận electron gọi là quá trình khử hay sự khử.
1.2.3. Mối quan hệ giữa phản ứng OXH – khử và dòng điện:
Đối với các phản ứng OXH – khử tự xảy ra khi nó tự xảy ra thì luôn
luôn kèm theo quá trình biến đổi năng lượng: Hoá năng thành nhiệt năng hoặc
thành điện năng tuỳ thuộc vào cách tiến hành phản ứng:
- Nếu thực hiện phản ứng OXH – khử bằng cách cho chất khử tiếp xúc trực
tiếp với chất OXH thì hóa năng của phản ứng sẽ chuyển thành nhiệt năng.
Ví dụ: nhúng thanh Zn vào dd CuSO4 thì:
Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu
ΔH 0298 = -51,82Kcal.
Trong trường hợp này sự OXH và sự khử xảy ra ở cùng một vị trí và electron
sẽ di chuyển trực tiếp từ chất khử sang chất OXH.
- Nếu thực hiện phản ứng theo một cách khác: Nhúng thanh Zn vào dd
ZnSO4, nhúng thanh Cu vào dd CuSO4. Hai dung dịch nối với nhanh bằng một cầu
nối đựng dd KNO3 bảo hòa để dẫn điện nhưng không cho hai dd trộn lẫn vào nhau.
4
Như vậy trong trường hợp này thanh Zn không tiếp xúc trực tiếp với dd CuSO 4,
nhưng nối thanh Zn và thanh Cu lại với nhau qua một dây kim loại thì dây Zn bị
OXH thành Zn2+ tan vào dung dịch và Cu2+ bị khử thành Cu bám lên thanh Cu.
Trong trường hợp này: Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu
Trong đó: Quá trình OXH xảy ra ở cực Zn: Zn – 2e Zn2+
Quá trình khử xảy ra ở cực Cu:
Cu2+ + 2e Cu
Điều đó chứng tỏ các electron đã di chuyển từ cực Zn sang cực Cu và các ion
Cu2+ trong dung dịch di chuyển về thanh Cu nhận electron từ Zn chuyển sang. Các
ion Zn2+ tách ra khỏi thanh Zn đi vào dung dịch. Trong mạch xuất hiện một dòng
điện. Như vậy ở đây hoá năng đã chuyển thành điện năng.
Dụng cụ để thực hiện một phản ứng OXH – khử biến hoá năng thành điện
năng gọi là nguyên tố Ganvanic hay pin điện.
Đối với những phản ứng OXH – khử không tự xảy ra như:
2NaCl 2Na + Cl2
Để thực hiện phản ứng này người ta phải dùng một dòng điện một chiều từ
bên ngoài đi qua NaCl nóng chảy có màng ngăn, kết quả người ta thu được Na và
Cl2 ở hai nơi khác nhau – đó là hai cực của bình điện phân.
Ở anot: 2Cl- – 2e Cl2
x1
Na+ +1e Na
x2
Ở catot:
dp
2NaCl(n/c) = 2Na + Cl 2
m.n
catot
anot
Trong trường hợp này đã xảy ra sự biến đổi năng lượng từ điện năng thành
hoá năng.
1.2.4. Phân loại phản ứng OXH – khử: có nhiều cách phân loại phản ứng OXH –
khử khác nhau:
a. Căn cứ vào cách tiến hành phản ứng OXH – khử: chia làm 3 loại:
Loại 1: phản ứng OXH – khử thông thường:
Là loại phản ứng OXH – khử được thực hiện bằng cách cho chất khử tiếp xúc
trực tiếp với chất OXH.
5
Ví dụ: Cho viên Zn vào dd HCl thì:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
Đây là loại phản ứng OXH – khử thông thường
Loại 2: phản ứng OXH – khử trong pin điện:
Là loại phản ứng OXH – khử xảy ra trên các điện cực và có phát sinh dòng
điện.
Ví dụ:
Pin Zn – Cu: (-) Zn|Zn2+ 1M || Cu2+ 1M|Cu(+)
Ở catot
Zn – 2e Zn2+
x1
Ở anot
Cu2+ + 2e Cu
x1
Phản ứng xảy ra trong pin: Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu
Khi nối cực kẽm với cực đồng thì e sẽ di chuyển từ cực Zn sang cực Cu và
các ion Cu2+ di chuyển về cực Cu nhận e từ Zn chuyển sang, còn Zn 2+ tách khỏi bề
mặt thanh Zn đi vào dung dịch. Kết quả trong mạch xuất hiện một dòng điện một
chiều. Phản ứng xảy ra trong pin điện biến hoá năng thành điện năng.
Loại 3: Phản ứng OXH – khử trong điện phân:
Là loại phản ứng OXH – khử xảy ra trên bề mặt điện cực nhờ tác dụng của
dòng điện một chiều ngoài đi qua chất điện phân ở trạng thái nóng chảy hoặc dung
dịch. Phản ứng OXH khử trong điện phân là quá trình biến đổi điện năng thành hoá
năng.
b. Căn cứ vào chất khử và chất OXH thì chia thành 3 loại:
Loại 1: phản ứng OXH – khử giữa các phân tử: Chất khử và chất OXH không
thuộc cùng một phân tử.
Ví dụ: Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu
Loại 2: phản ứng tự OXH – khử: một chất giữ cả vai trò chất OXH và chất
khử.
Ví dụ: 2NO2 + 2KOH = KNO3 + KNO2 + H2O
Loại 3: phản ứng OXH – khử nội phân tử: chất khử và chất OXH nằm cùng
trong một phân tử.
6
+2 -2
t0
0
0
Ví dụ: 2 Hg O = 2 Hg + O 2
1.2.5. Cân bằng phản ứng OXH – khử theo phương pháp ion – electron: tiến
hành theo các bước sau đây:
Bước 1: Xác định số OXH của các nguyên tố từ đó xác định chất khử, chất
OXH và sản phẩm của các quá trình OXH – khử.
Bước 2: Viết các quá trình cho và nhận electron (các bán phản ứng) theo đúng
trạng thái tồn tại của các chất (nguyên tử, phân tử và ion)
Bước 3: Cân bằng số electron trao đổi theo nguyên tắc: “Tổng số electron mà
các chất khử cho = tổng số electron mà các chất OXH nhận” bằng cách nhân hệ số.
Bước 4: Cộng các bán phản ứng theo từng vế và so sánh điện tích của phương
trình thu được sau khi cộng.
Bước 5: Cân bằng điện tích ở hai vế của phương trình thu được sau khi cộng
theo nguyên tắc sau:
Đối với các phản ứng đã biết môi trường:
- Nếu phản ứng có axit làm môi trường thì vế trái thêm H + và vế phải tạo
thành nước.
- Nếu phản ứng có kiềm tham gia thì vế trái thêm OH - và vế phải tạo thành
nước.
- Nếu phản ứng có nước tham gia thì vế trái thêm H 2O và vế phải tạo thành H+
nếu điện tích vế trái lớn hơn vế phải; vế phải tạo thành OH - nếu điện tích vế trái
nhỏ hơn điện tích vế phải.
Đối với phản ứng chưa biết môi trường: Biện luận để xác định môi
trường:
- Nếu điện tích vế trái nhỏ hơn điện tích vế phải thì phản ứng chỉ có thể thực
hiện trong môi trường H+ hoặc trung tính (có H2O tham gia).
- Nếu điện tích vế trái lớn hơn điện tích vế phải thì phản ứng chỉ có thể thực
hiện trong môi trường OH- hoặc trung tính (có H2O tham gia).
- Căn cứ vào trạng thái tồn tại của các sản phẩm để cơ sở thêm cho quá trình
biện luận tìm môi trường.
7
Áp dụng cân bằng các phản ứng OXH – khử sau bằng phương pháp ion
– electron.
Bài tập 1:
Na2SO3 + KMnO4 + H2SO4 Na2SO4 + K2SO4 + MnSO4 + H2O
SO32- – 2e SO42-
x5
MnO4- + 5e Mn2+
x2
5SO32- + 2MnO4- 5SO42- + 2Mn2+
Điện tích vế trái: -12
Điện tích vế phải: -6
Để cân bằng điện tích cần thêm: 6H+ 3H2O
Phương trình phản ứng dạng ion:
5SO32- + 2MnO4- + 6H+ 5SO42- + 2Mn2+ + 3H2O
Phương trình phản ứng dạn phân tử:
5Na2SO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5Na2SO4 + K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O
Bài tập 2:
Na2SO3 + KMnO4 + KOH Na2SO4 + K2MnO4 + H2O
SO32- – 2e SO42-
x1
MnO4- + 1e MnO42-
x2
1SO32- + 2MnO4- 1SO42- + 2MnO42Điện tích vế trái: -4
Điện tích vế phải: -6
Để cân bằng điện tích cần thêm: 2OH- 1H2O
Phương trình phản ứng dạng ion:
1SO32- + 2MnO4- + 2OH- 1SO42- + 2MnO42- + 1H2O
Phương trình phản ứng dạn phân tử:
Na2SO3 + 2KMnO4 + 2KOH = Na2SO4 + 2K2MnO4 + H2O
Bài tập 3:
Na2SO3 + KMnO4 + H2O Na2SO4 + KOH + MnO2
SO32- – 2e SO42-
x3
MnO4- + 3e MnO2
x2
8
3SO32 +2 MnO4- 3SO42- + 2MnO2
Điện tích vế trái: -8
Điện tích vế phải: -6
Để cân bằng điện tích cần thêm: 1H2O 2OHPhương trình phản ứng dạng ion:
3SO32 +2 MnO4- + H2O 3SO42- + 2MnO2 + 2OHPhương trình phản ứng dạn phân tử:
3Na2SO3 + 2KMnO4 + H2O 3Na2SO4 + 2KOH + 2MnO2
Bài tập 4:
Hoàn thành và cân bằng phản ứng OXH – khử sau bằng phương pháp ion –
electron: Fe + NO3- + … Fe3+ + NO2 + …
Fe – 3e Fe3+
x3
NO3- + 1e NO2
x2
Fe + 3NO3- Fe3+ + 3NO2
Điện tích vế trái: -3
Điện tích vế phải +3
Biện luận:
- Phản ứng đã cho không thể có kiềm tham gia vì nếu kiềm tham gia thì vế
trái thêm OH- vế phải tạo thành nước nên điện tích vế trái luôn nhỏ hơn điện tích
vế phải.
- Phản ứng đã cho không thể có nước tham gia vì khi đó vế phải tạo thành
OH- và Fe3+ + 3OH- Fe(OH)3 làm cho trong dung dịch không tồn tại Fe 3+ trái
với đề ra.
- Phản ứng có H+ tham gia khi đó vế phải tạo thành H 2O. Vậy để cân bằng
phản ứng cần thêm vào vế trái 6H+ và vế phải tạo 3H2O.
Phương trình phản ứng dạng ion:
Fe + 3NO3- + 6H+ = Fe3+ + 3NO2 + 3H2O
Phương trình phản ứng dạng phân tử:
Fe + 6HNO3 = Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
9
Hoặc: 2Fe + 6NaNO3 + 6H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3NO2 + 3H2O + 3Na2SO4
1.2.6. Thế điện cực – thế điện cực chuẩn và chiều hướng của phản ứng OXH –
khử:
a. Thế điện cực của một điện cực: là đại lượng có trị số bằng sức điện động của
pin gồm điện cực đó và điện cực hidro chuẩn còn dấu là dấu của điện cực đó trong
pin.
Nếu thế điện cực đo ở điều kiện P = 1atm; và nồng độ đều bằng 1M thì thế
điện cực đó gọi là thế điện cực chuẩn ký hiệu là Eo
b. Ý nghĩa của thế điện cực chuẩn:
Dựa và thế điện cực chuẩn chúng ta xác định được dễ dàng suất điện
động chuẩn của một pin điện gồm 2 điện cực bất kỳ: Eopin = Eoanot – Eocatot
Ví dụ 1:
Pin (-) Zn|ZnSO4 1M || CuSO4 1M|Cu(+)
Có Eopin = 0,34 – (-0,76) = + 1,1V vì EoZn2+/Zn = -0,76V và EoCu2+/Cu = +0,34V
Ví dụ 2:
Pin (-) Fe|FeSO4 1M || H2SO4 0,5M|Pt (H2 1atm) (+)
Có Eopin = 0 – (-0,44) = + 0,44V vì EoFe2+/Fe = -0,44V và Eo2H+/H2 = +0V
Dựa vào thế điện cực chuẩn chúng ta xác định mức độ thể hiện tính
OXH của các chất OXH và mức độ thể hiện tính khử của các chất khử ở điều kiện
tiêu chuẩn.
Ví dụ: EoAg+/Ag = +0,8V > EoFe3+/Fe2+ = +0,77V nên ở điều kiện chuẩn nồng độ
của các ion Ag+, Fe3+ và Fe2+ đều bằng 1mol/l thì:
Tính OXH của Ag+ mạnh hơn Fe3+
Tính khử của Ag yếu hơn Fe2+
Dựa vào Eo chúng ta xác định được chiều của phản ứng OXH – khử ở
điều kiện chuẩn: “Phản ứng OXH – khử xảy ra theo chiều phản ứng có E o > 0 hay
nói cách khác phản ứng OXH – khử xảy ra theo chiều chất OXH mạnh hơn tác
dụng với chất khử mạnh hơn để tạo thành chất khử yếu hơn và chất OXH yếu
hơn”.
Ví dụ:
10
Cu2+ + 2e Cu
Eo1 = +0,34V = EoCu2+/Cu
Fe – 2e Fe2+
Eo2 = +0,44V = EoFe2+/Fe
Fe + Cu2+ Fe2+ + Cu
Eo = Eo1 + Eo2 = +0,78V > 0
=> phản ứng xảy ra từ trái sang phải.
1.2.7. Hằng số cân bằng của phản ứng OXH – khử:
Đối với một số phản ứng OXH – khử chúng ta không những muốn biết chiều
hướng của phản ứng mà chúng ta còn muốn biết mức độ hoàn toàn của phản ứng.
Ví dụ trong phân tích định lượng người ta chỉ có thể dựa vào những phản ứng xảy
ra hoàn toàn.
Để đánh giá mức độ xảy ra của phản ứng thì người ta dựa vào hằng số cân
bằng ký hiệu là K.
Đối với mọi phản ứng chúng ta luôn có: Go = -2,303.RT.1gK (1)
Đối với phản ứng OXH – khử ta có: Go = -n.Eo.F (2)
Từ (1) và (2) =>
1gK =
n.E o .F
F
=
.n.E o
2,303RT
2,303RT
Vì R = 8,314J
n.E o
F = 96500C nên ở 25oC => 1gK = 0,059 => K = 10n.E/0,059
Ví dụ: Xét phản ứng: Sn + Pb2+ Pb + Sn2+ ở 25oC
EoPb2+/Pb = -0,126V => Pb2+ + 2e Pb
Eo1 = -0,126V
EoSn2+/Sn = -0,136V => Sn – 2e Sn2+
Eo2 = +0,136V
Sn + Pb2+ Pb + Sn2+
có Eo = 0,1V > 0
Vậy ở điều kiện tiêu chuẩn Sn khử đươc Pb 2+ nghĩa là phản ứng xảy ra theo
chiều thuận. Để đánh giá phản ứng thuận xảy ra đến mức độ nào thì cần phải tính
K ở 25o thì:
K = 102.0,1/0,059 = 2,21
11
[Sn 2+ ]
2+
=> [Pb ] = 2,21
2,21
=> Trong dung dịch thì hàm lượng của Sn2+ = 3,21 x100% = 69%
=> Hàm lượng của Pb2+ = 31%
Như vậy phản ứng Sn + Pb2+ Pb + Sn2+ xảy ra thuận nghịch.
Phần II. MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP ĐIỆN HÓA VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI
CÁC DẠNG BÀI TẬP ĐIỆN HÓA Ở LỚP 12 BAN A
2.1. Dạng 1: Xác định chiều hướng của phản ứng
2.1.1. Phương pháp giải:
Phương pháp 1: Phương pháp lập sơ đồ phản ứng theo nguyên tắc α
Bước 1: Sắp xếp các cặp OXH – khử theo chiều tăng dần tính OXH của dạng
OXH và giảm dần tính khử của dạng khử.
Bước 2: Dựa vào phản ứng đã cho (xét theo chiều thuận) và kết quả sắp xếp ở
sp
bước 1 nếu được sơ đồ tg
sơ đồ kiểu sau đây
tg
sp
tg
sp
thì phản ứng xảy ra theo chiều thuận; nếu được
sp
tg thì phản ứng xảy ra theo chiều nghịch.
Áp dụng: Hãy cho biết các phản ứng sau xảy ra theo chiều nào (xét ở đkc)
a. Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu
b. 2Ag + Cu2+ = 2Ag+ + Cu
c. 2Ag + Hg2+ = 2Ag+ + Hg
d. 2Ag + Hg22+ = 2Hg + 2Ag+
Giải:
a. Tính OXH: Fe2+ < Cu2+
Tính khử:
Fe
> Cu
12
=> Phản ứng xảy ra theo chiều thuận từ trái sang phải.
b. Tính OXH: Cu2+ < Ag+
Tính khử:
Cu
> Ag
=> Phản ứng xảy ra theo chiều ngịch từ phải sang trái
c. Tính OXH: Ag+ <
Tính khử: Ag
>
Hg2+
Hg
=> Phản ứng xảy ra theo chiều thuận từ trái sang phải
d. Tính OXH: Hg22+ < Ag+
Tính khử: Hg
> Ag
=> Phản ứng xảy ra theo chiều nghịch từ phải sang trái
Nhận xét:
Phương pháp lập sơ đồ phản ứng theo quy tắc α có ưu điểm dễ nhớ, dễ áp
dụng, thích hợp cho các đối tượng học sinh trung bình yếu nhưng phạm vi áp dụng
thì hạn chế vì thực tế học sinh chỉ sắp xếp được tính OXH và tính khử của các cặp
OXH – khử của kim loại mà thôi.
Phương pháp 2: Phương pháp thế điện cực chuẩn:
Bước 1: Viết phương trình cho và nhận e (các bán phản ứng) kèm theo thế
OXH chuẩn và thế khử chuẩn tương ứng với mỗi quá trình.
Bước 2: Tổ hợp 2 quá trình được phương trình phản ứng dạng ion và tính sức
điện động chuẩn của phản ứng.
Bước 3: Kết luận chiều hướng của phản ứng dựa vào dấu của sức điện động:
- Nếu Eopứ > 0 => phản ứng xảy ra theo chiều thuận.
- Nếu Eopứ < 0 => phản ứng xảy ra theo chiều nghịch.
Áp dụng: Hãy cho biết các phản ứng sau xảy ra theo chiều nào (xét ở đktc)
a. Fe2+ + Ag+ = Fe3+ + Ag
b. 2Ag + Hg2+ = 2Ag+ + Hg
c. 2Ag + Hg22+ = 2Hg + 2Ag+
d. Cr2O72- + 6Cl- + 14H+ = 2Cr3+ + 3Cl2 + 7H2O
Giải:
13
a.
Fe2+ – 1e
Fe3+
Eo1 = -0,77V
Ag+ + 1e
Ag
Eo2 = +0,80V
Fe2+ + Ag+ Fe3+ + Ag
Eopứ = Eo1 + Eo2 = +0,03V > 0
=> phản ứng xảy ra theo chiều thuận.
b. 2x Ag
– 1e
1x Hg2+ + 2e
Ag+
Eo1 = -0,80V
Eo2 = +0,85V
Hg
2Ag + Hg2+ 2Ag+ + Hg
Eopứ = Eo1 + Eo2 = +0,05V > 0
=> phản ứng xảy ra theo chiều thuận.
c. 2x Ag
– 1e
1x Hg22+ + 2e
Ag+
Eo1 = -0,80V
Eo2 = +0,79V
2Hg
2Ag + Hg22+ 2Ag+ + 2Hg
Eopứ = Eo1 + Eo2 = -0,01V < 0
=> phản ứng xảy ra theo chiều nghịch.
d. 1x Cr2O72- + 6e + 14H+ 2Cr3+ + 7H2O
3x
2Cl- – 2e
Eo1 = +1,33V
Eo2 = -1,36V
Cl2
Cr2O72- + 6Cl- + 14H+ 2Cr3+ + 3Cl2 + 7H2O
Eopứ = Eo1 + Eo2 = -0,03V < 0
=> phản ứng xảy ra theo chiều nghịch.
2.1.2. Bài tập về chiều hướng của phản ứng OXH – khử:
Câu 1: Cho S + 2H+ + 2e H2S
Eo = -0,14V
SO2+ 4H+ + 4e S + 2H2O
Eo = +0,45V
Hãy chứng minh rằng SO2 có thể OXH H2S trong dung dịch để giải phóng lưu
huỳnh.
14
Câu 2: Cho thế khử chuẩn của cặp O2/H2O2 là Eo1 = +0,69V và O2/H2O là Eo2 =
+1,23V.
a. Tính thế khử của cặp H2O2/H2O.
b. Chứng minh rằng H2O2 tự phân hủy theo phản ứng sau: 2H2O2 = 2H2O + O2
Câu 3: Cho thế OXH của cặp Cu/Cu2+ là -0,34V và thế OXH của cặp Zn/Zn 2+ là
+0,76V.
a. Hãy cho biết phản ứng sau xảy ra theo chiều nào? Tại sao? (xét ở đkc)
Cu + Zn2+ Cu2+ + Zn
(1)
b. Tìm điều kiện để phản ứng (1) xảy ra theo chiều thuận ở 25 oC. Từ đó hãy
cho biết thực tế có thể đáp ứng được điều kiện đó hay không và rút ra kết luận cần
thiết.
Câu 4: Cho hệ: Fe3+ + 1e Fe2+
Eo = +0,77V
Ở 25oC và nồng độ bất kỳ của Fe3+ và Fe2+ thì thế khử của Fe3+ là E = Eo +
0,059 [Fe3+ ]
lg 2+
1
[Fe ]
a. Hãy cho biết tính khử của Fe2+ biến đổi như thế nào khi pH của dung dịch
tăng.
b. Xác định pH của dung dịch để 2Fe 2+ + Cu2+ 2Fe3+ + Cu xảy ra theo
chiều thuận. Cho biết
TFe(OH)2
= 10-14 và
TFe(OH)3
= 10-36. Thế OXH của Cu2+/Cu là
-0,34V.
Câu 5: Cho các quá trình sau: Pb2+ + 2e Pb
Eo1 = -0,126V
Sn2+ + 2e Sn
Eo2 = -0,136V
15
a. Tính Eo của phản ứng sau: Pb2+ + Sn Pb + Sn2+
(1). Từ đó xác
định chiều của phản ứng (1)
b. Tìm điều kiện để phản ứng xảy ra theo chiều nghịch ở 25oC. Biết
0,059 [Sn 2+ ]
E =E lg
2
[Pb 2+ ]
o
1
o
Câu 6: Có thể dùng KMnO4 để OXH SnCl2 trong môi trường axit được không?
Nếu nồng độ của chúng trong dung dịch đều bằng 1M. Biết
o
E Sn
4+
/Sn 2+
4
= +1,51V và
= +0,15V
Câu 7: Cho
E oFe2+ /Fe3+
E oMnO- /Mn 2+
E o2I- /I
2
= +0,53V;
E o2Br- /Br
2
= +1,08V;
E o2Cl- /Cl
2
= +1,36V;
E o2F- /F
2
= +2,85V;
= +0,77V
Hãy cho biết Fe3+ có thể OXH được anion halogenua nào? Tại sao? Viết
phương trình phản ứng ở dạng ion (nếu có)
Câu 8: Ta có thể điều chế KMnO4 bằng cách OXH MnO4 với F2 được không? Ta
có thể dùng Cl2, Br2, I2 thay cho F2 được không?
2.2. Dạng 2: Xác định mức độ hoàn toàn của phản ứng OXH – khử
2.2.1. Phương pháp giải: Tiến hành theo các bước sau:
Bước 1: Viết các phản ứng. Kèm theo thế khử và thế OXH tương ứng ở điều
kiện chuẩn.
Bước 2: Tổ hợp các bán phản ứng dạng ion và tính Eo của phản ứng.
Bước 3: Tính nồng độ hay áp suất riêng phần (nếu là chất khí) của các chất
lúc cân bằng.
16
Bước 4: Tính hàm lượng của các chất tham gia phản ứng và sản phẩm lúc cân
bằng.
Bước 5: Dựa vào kết quả ở bước 4 rút ra kết luận về mức độ làm tròn của
phản ứng.
Áp dụng: Cho phản ứng thuận nghịch: Zn + Cu(NO3)2 Zn(NO3)2 + Cu (1)
a. Hãy tính Eo của phản ứng từ đó xác định chiều của phản ứng.
b. Hãy cho biết phản ứng (1) xảy ra hoàn toàn hay thuận nghịch ở 25 oC. Tại
sao?
c. Một hỗn hợp X gồm Zn và Au. Để xác định hàm lượng Zn người ta dùng
dung dịch Cu(NO3)2
Biết
E oCu 2+ /Cu
= +0,34V;
E oZn 2+ /Zn
= -0,76V
Giải:
a.
Zn – 2e Zn2+
Eo1 = +0,76V
Cu2+ + 2e Cu
Eo2 = +0,34V
Zn + Cu(NO3)2 Zn(NO3)2 + Cu
Eopứ = Eo1 + Eo2 = +1,1V > 0
=> phản ứng xảy ra theo chiều thuận.
[Zn 2+ ]
[Zn 2+ ]
2+
2+
b. K = 102.1.1/0,059 = 1038 mà K = [Cu ] => [Cu ] = 1038
=> hàm lượng của Zn2+ trong dung dịch lúc cân bằng là: (so với tổng Zn2+ và Cu2+)
1038
.100% 100%
38
% của Zn2+ = 10 +1
1
38
% của Cu = 10 +1
2+
.100% 0%
Vậy khi phản ứng đạt đến cân bằng thì [Cu 2+] 0 và [Zn2+] đạt giá trị lớn
nhất. Vậy phản ứng xảy ra gần như hoàn toàn theo chiều thuận.
17
c. Vì phản ứng xảy ra hoàn toàn (100%) nên có thể dùng dd Cu(NO 3)2 để định
lượng Zn trong hỗn hợp X gồm Zn và Au vì Au không phản ứng với Cu(NO3)2.
2.2.2. Bài tập về đánh giá mức độ hoàn toàn của phản ứng OXH – khử:
Câu 1: Cho phản ứng:
5FeCl2 + KMnO4 + 4H2SO4 Fe2(SO4)3 + 3FeCl3 + MnSO4 + KCl + 4H2O
a. Tính Eo và K của phản ứng ở 25oC.
b. Từ Eo hãy xác định chiều xảy ra của phản ứng đó.
c. Từ K hãy xác định mức độ hoàn toàn của phản ứng là bao nhiêu %.
d. Phản ứng trên có ứng dụng gì trong hóa học phân tích.
Câu 2: Cho các phản ứng sau: (giả sử như là thuận nghịch)
a. 2Al + 3Cu(NO3)2 2Al(NO3)3 + 3Cu
b. Al + Fe(NO3)3 Al(NO3)3 + Fe
c. Al + 3AgNO3 Al(NO3)3 + 3Ag
d. 2Al + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2
Hãy tính Eo và K của các phản ứng trên ở 25 oC. Từ đó sắp xếp các phản ứng
trên theo chiều tăng mức độ hoàn toan của các phản ứng.
Câu 3: Người ta để một dung dịch Te+ 0,1M và HCl 1m ra ngoài không khí ở
25oC, áp suất 1atm cho đến khi Te+ bị OXH thành Te3+. Tính Te+ còn lại chưa bị
OXH là bao nhiêu % về số mol.
Biết:
O2 + 4H+ = 2H2O
Eo = 1,23V
Te3+ +2e = Te+
Eo = 1,25V
Câu 4: Thế OXH của Fe2+/Fe3+ là -0,76V và thế OXH của Ag+/Ag là -0,8V. Trộn
dd Fe(NO3)2 0,1M với dd AgNO3 0,1M với thể tích mỗi dd đem trộn đều là 100ml.
Tính nồng độ mol/l của mỗi ion trong dd sau khi phản ứng kết thúc. Biết thể tích
dung dịch không thay đổi khi đem trộn.
2.3. Dạng 3: Các dạng bài tập trắc nghiệm trong đề thi đại học, cao đẳng vận
dụng kiến thức về dãy điện hóa của kim loại
18
a. Bài tập về dãy điện hóa của kim loại :
Câu 1: Để khử ion Fe3+ trong dd thành ion Fe2+ có thể dùng một lượng dư:
A. kim loại Ag.
B. kim loại Cu.
C. kim loại Mg.
D. kim loại Ba.
(Đề thi tuyển sinh cao đẳng năm 2007)
Câu 2: Để khử ion Cu2+ trong dung dịch CuSO4 có thể dùng kim loại
A. K.
B. Ba.
C. Na.
D. Fe.
(Đề thi tuyển sinh cao đẳng năm 2007)
Câu 3: Cho kim loại M tác dụng với Cl2 được muối X; cho kim loại M tác dụng
với dung dịch HCl được muối Y. Nếu cho kim loại M tác dụng với dung dịch
muối X ta cũng được muối Y. Kim loại M có thể là
A. Zn.
B. Mg.
C. Al.
D. Fe.
(Đề thi tuyển sinh cao đẳng năm 2007)
Câu 4: Thứ tự một số cặp oxi hoá - khử trong dãy điện hoá như sau: Fe2+/Fe;
Cu2+/Cu; Fe3+/Fe2+. Cặp chất không phản ứng với nhau là:
A. Fe và dung dịch CuCl2.
B. dd FeCl2 và dd CuCl2.
C. Cu và dung dịch FeCl3.
D. Fe và dung dịch FeCl3.
(Đề thi tuyển sinh cao đẳng năm 2007)
Câu 5: Cho các ion kim loại: Zn2+, Sn2+, Ni2+, Fe2+, Pb2+. Thứ tự tính oxi hoá
giảm dần là:
A. Pb2+ > Sn2+ > Ni2+ > Fe2+ > Zn2+.
B. Sn2+ > Ni2+ > Zn2+ > Pb2+ > Fe2+.
C. Zn2+ > Sn2+ > Ni2+ > Fe2+ > Pb2+.
D. Pb2+ > Sn2+ > Fe2+ > Ni2+ > Zn2+.
(Đề thi tuyển sinh cao đẳng năm 2007)
Câu 6: Cho phản ứng hóa học: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu. Trong phản ứng trên
xảy ra
19
A. sự khử Fe2+ và sự oxi hóa Cu.
B. sự khử Fe2+ và sự khử Cu2+.
C. sự oxi hóa Fe và sự oxi hóa Cu.
D. sự oxi hóa Fe và sự khử Cu2+.
(Đề thi tuyển sinh cao đẳng năm 2008)
Câu 7: Cho hỗn hợp bột Al, Fe vào dung dịch chứa Cu(NO3)2 và AgNO3. Sau
khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp rắn gồm ba kim loại là:
A. Fe, Cu, Ag.
B. Al, Cu, Ag.
C. Al, Fe, Cu.
D. Al, Fe, Ag.
(Đề thi tuyển sinh cao đẳng năm 2008)
Câu 8: Hai kim loại X, Y và các dung dịch muối clorua của chúng có các phản ứng
hóa học sau:
X+ 2YCl3 XCl2+ 2YCl2
Y+ XCl2 YCl2 + X
Phát biểu đúng là:
A. Ion Y2+ có tính oxi hóa mạnh hơn ion X2+.
B. Kim loại X khử được ion Y2+.
C. Kim loại X có tính khử mạnh hơn kim loại Y.
D. Ion Y3+ có tính oxi hóa mạnh hơn ion X2 +.
(Đề thi tuyển sinh cao đẳng năm 2008)
Câu 9: Cặp chất không xảy ra phản ứng hoá học là
A. Cu + dung dịch FeCl3.
B. Fe + dung dịch HCl.
C. Fe + dung dịch FeCl3.
D. Cu + dung dịch FeCl2.
(Đề thi tuyển sinh cao đẳng năm 2008)
Câu 10: Cho m gam Mg vào dung dịch chứa 0,12 mol FeCl3. Sau khi phản ứng
xảy ra hoàn toàn thu được 3,36 gam chất rắn. Giá trị của m là
A. 2,16.
B. 5,04.
C. 4,32.
D. 2,88.
(Đề thi tuyển sinh cao đẳng năm 2009)
Câu 11: Nhúng một lá kim loại M (chỉ có hoá trị hai trong hợp chất) có khối lượng
50 gam vào 200 ml dung dịch AgNO3 1M cho đến khi phản ứng xảy ra hoàn
toàn. Lọc dung dịch, đem cô cạn thu được 18,8 gam muối khan. Kim loại M là
20
- Xem thêm -
.DOC 
33 
1283 
147 
