D. Tài Liệu Hóa- Vương Bá Huy- THPT Chuyên Bắc Ninh

SỞ GD-ĐT TỈNH BẮC NINH

TRƯỜNG THPT CHUYÊN BẮC NINH

ĐỀ TÀI “Phân loại, xây dựng cấu trúc các bài tập về pin

điện hóa phục vụ cho việc bồi dưỡng học sinh giỏi Quốc gia”

Người thực hiện: Th.s Vương Bá Huy

Tổ: Hóa học

Trường: THPT Chuyên Bắc Ninh

1

Năm học: 2012 - 2013

PIN ĐIỆN HÓA

Phần I: TỔNG QUAN

I. TẦM QUAN TRỌNG, VAI TRÒ CỦA PHẢN ỨNG TRONG PIN ĐIỆN:

Trong chương trình hoá học phổ thông có đề cập tới phản ứng oxi hóa - khử, trong

loại phản ứng này có thể chia làm hai loại:

Loại thứ nhất là phản ứng trong đó có sự trao đổi electron trên bề mặt của các chất tiếp,

đây là loại phản ứng oxi hóa khử phổ biến.

Loại thứ hai là phản ứng trao đổi electron trên bề mặt của hai điện cực, loại này được

gặp trong điện phân và trong pin điện.

Phản ứng oxi hóa khử xảy ra trong pin điện ở chương trình học sinh các trường phổ

thông gặp không nhiều. Nhưng trong chương trình chuyên hóa và đặc biệt trong các bài thi

học sinh giỏi cấp Quốc gia và Quốc tế có đề cấp đáng kể.

II. TÌNH HÌNH THỰC TẾ NỘI DUNG KIẾN THỨC VỀ PIN ĐIỆN TRONG

CÁC TÀI LIỆU HIỆN HÀNH:

Trong các tài liệu hiện hành thì chủ yếu là các tài liệu cho học sinh ôn luyện thi đại

học và cao đẳng, các tài liệu này quá nhiều mà không có sự thống nhất một lí thuyết chuẩn

mực mà nặng về bài tập tính toán gây cho học sinh lối học thụ động, không có tính sáng

tạo và kém tư duy về hoá học. Bên cạnh những tài liệu này thấy các tài liệu dành cho học

sinh giỏi, học sinh chuyên còn ít và đặc biệt tài liệu dành cho thi HSG Quốc gia, Quốc tế

thực sự là quá ít.

Về nội dung kiến thức các loại phản ứng trong các tài liệu hiện hành chủ yếu đề cập

nhiều về phản ứng trao đổi ion tạo ra chất kết tủa, phản ứng axit - bazơ và phản ứng oxi

hoá khử do sự trao đổi electron trên bề mặt của các chất. Còn phản ứng oxi hóa khử xảy ra

2

trong pin điện trong sách giáo khoa viết rất sơ đẳng và đặc biệt mối liên hệ và ảnh hưởng

của các loại phản ứng hóa học trong pin điện ở sách giáo khoa phổ thông là không có. Mặt

khác trong các tài liệu sách dùng cho sinh viên cũng chỉ viết theo một hệ thống cơ bản,

chưa có hệ thống sâu rộng và đa dạng các loại pin điện. Điều đặc biệt là chưa xây dựng

mối liên kết các loại phản ứng trong pin điện.

Chính vì những khó khăn trên đây, tôi đã xây dựng đề tài: “Phân loại, xây dựng

cấu trúc các bài tập về pin điện hóa phục vụ cho việc bồi dưỡng học sinh giỏi Quốc gia”

III. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI:

Mục tiêu của đề tài này là xây dựng cấu trúc các bài tập về pin điện, qua đó phân

loại, đánh giá tác dụng của các bài tập phản ứng oxi hóa - khử trong pin điện và các phản

ứng liên quan phục vụ cho việc bồi dưỡng học sinh giỏi Quốc gia.

IV. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN:

- Nghiên cứu lí thuyết về các quá trình oxi hóa, quá trình khử ở các điện cực, sự vận

dụng lí thuyết phản ứng oxi hóa – khử trong giảng dạy hoá học ở trường phổ thông và các

trường chuyên. Xét các mối quan hệ giữa các loại phản ứng khác nhau có liên quan đến

phản ứng oxi hóa – khử.

- Điều tra thu thập các tài liệu có liên quan đến phản ứng oxi hóa – khử qua hệ

thống sách giáo khoa, sách bài tập phổ thông, các đề thi tuyển sinh vào các trường đại học

và cao đẳng, các đề thi học sinh giỏi các tỉnh, đề thi học sinh giỏi Quốc gia vòng một và

vòng hai, tài liệu Olympic Việt Nam – Quốc tế, tài liệu chuẩn bị cho thi Olympic Quốc tế

và một số tài liệu khác.

- Phân tích có chọn lọc các bài tập trong sách giáo khoa, các đề thi học sinh giỏi và

một số bài đề xuất thêm để phân loại đánh giá các bài tập về phản ứng trong pin điện.

- Từ đó định ra các cấu trúc các bài tập về phản ứng xảy ra trong pin điện.

V. VAI TRÒ CỦA BÀI TẬP TRONG VIỆC BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

QUỐC GIA:

Để đặt ra được các yêu cầu cho học sinh trong quá trình giảng dạy thì việc lựa chọn,

xây dựng các bài tập là một việc làm hết sức quan trọng và cần thiết đối với mỗi giáo viên.

Thông qua bài tập, giáo viên sẽ đánh giá được khả năng nhận thức, khả năng vận dụng 3

kiến thức của học sinh. Bài tập là phương tiện cơ bản nhất để dạy học sinh tập vận dụng

kiến thức vào thực hành. Quá trình vận dụng kiến thức thông qua các bài tập có rất nhiều

hình thức phong phú và đa dạng. Thông qua việc giải các bài tập mà kiến thức được củng

cố khắc sâu, chính xác hoá, mở rộng và nâng cao. Cho nên bài tập vừa là nội dung, vừa là

phương pháp, vừa là phương tiện để thúc đẩy việc dạy tốt và học tốt.

Đặc biệt, bài tập hoá học là phương tiện cơ bản để dạy học sinh vận dụng các kiến

thức hoá học vào thực tế đời sống, sản xuất và tập nghiên cứu khoa học. Bài tập hoá học

có tác dụng giáo dục trí dục và đức dục rất lớn. Đó là:

- Rèn luyện cho học sinh khả năng vận dụng được các kiến thức đã học.

- Đào sâu và mở rộng kiến thức một cách phong phú, hấp dẫn.

- Ôn tập, củng cố và hệ thống hoá kiến thức một cách dễ hiểu nhất.

- Rèn luyện được kĩ năng cần thiết về hoá học, như kĩ năng cân bằng phương trình, kĩ

năng tính toán, kĩ năng tư duy đặc thù riêng của môn hoá học,.v.v...

- Phát triển năng lực nhận thức, trí thông minh cho học sinh.

- Giáo dục tư tưởng, đạo đức, tác phong như rèn luyện tính kiên nhẫn, trung thực, sáng

tạo, chính xác, khoa học. Nâng cao lòng yêu thích học tập bộ môn. Qua đó, phát triển một

cách toàn diện nhân cách cho học sinh.

4

Phần II: NỘI DUNGA. CƠ SỞ LÝ THUYẾT:

I. ĐIỆN CỰC VÀ THẾ ĐIỆN CỰC:

1. Quy ước về thế điện cực:

+ Thế khử (xảy ra quá trình khử)<Eox/kh>: ox + ne ⇌ kh

+ Thế oxi hoá (xảy ra quá trình oxi hoá)< Ekh/ox>: kh ⇌ ox + ne

2. Phương trình tính Eox/kh:

Quá trình khử: a.ox + ne + bB + .... ⇌ l.kh + mM + ...

Theo phương trình Nec (Nernst):

E = E0ox/kh - (0,0592/n)lg

II. CÁC LOẠI ĐIỆN CỰC VÀ THẾ ĐIỆN CỰC:

Phân tích: Phần này giúp cho học sinh phân loại các loại điện cực, hiểu được các

quá trình xảy ra ở mỗi điện cực. Từ đó giúp học sinh biết cách xây dựng một pin điện

thông qua các loại điện cực, tính thế của điện cực khi có nhiều quá trình xảy ra, tính suất

điện động của pin,...

1. Điện cực loại I:

Là một hệ điện hoá gồm một kim loại tiếp xúc với một dung dịch chứa ion kim loại

(Mn+) hoặc ion phức của kim loại.

Đây là hệ điện hóa dạng khử đóng vai trò là điện cực được nhúng trong dung dịch chứa

ion kim loại hoặc ion kim loại tồn tại bởi ion phức.

- Điện cực kim loại M nhúng trong dung dịch chức ion Mn+:

M M+ (CM)

- Điện cực kim loại M nhúng trong dung dịch chức ion [M(L)m] n+:

M [M(L)m] n+ (CM) 5

[kh]l.[M]m. ...[ox]a.[B]b. ...

2. Điện cực loại II:

Là một hệ điện hóa gồm một kim loại bị bao phủ một hợp chất khó tan (muối hoặc

hiđroxit hoặc oxit) nhúng vào một dung dịch chứa anion của hợp chất khó tan đó:

M, MA A(C) .

Ví dụ 1: Điện cực Ag, AgCl KCl(C). Cho Ks = 10-10, EoAg

+

/Ag = 0,799V. Tính EoAgCl/Ag và

EAgCl/Ag khi C = 2M.

Phân tích: Đây là một hệ điện hóa có quá trình xảy ra của phản ứng oxi hóa – khử

và cân bằng của hợp chất ít tan. Học sinh có thể vận dụng đa dạng với các hợp chất ít tan

khác.

Hướng dẫn:

* Tính EoAgCl/Ag:

+ Tính theo tổ hợp cân bằng:

Ag+ + e ⇌ Ag K1 = 100,799/0,0592

AgCl ⇌ Ag+ + Cl- Ks = 10-10

AgCl + e ⇌ Ag + Cl- K = 10E/0,0592

=> K = K1.Ks

=> EoAgCl/Ag = Eo

Ag+/Ag + 0,0592lgKs = 0,799 + 0,0592lg10-10 = 0,207(V)

+ Hoặc tính theo biểu thức:

EAgCl/Ag = EoAg

+/Ag + 0,0592lg[Ag+]

= EoAg

+/Ag + 0,0592lgKs/[Cl-]

- Khi thế khử chuẩn lấy [Cl-] = 1M

=> EoAgCl/Ag = Eo

Ag+/Ag + 0,0592lgKs = 0,799 + 0,0592lg10-10 = 0,207(V)

- Khi nồng độ không chuẩn CCl- = 2M, ta có:

EAgCl/Ag = EoAg

+/Ag + 0,0592lgKs/CCl

- = 0,799 + 0,0592lg10-10/2 = 0,189(V)

Hoặc EAgCl/Ag = EoAgCl/Ag + 0,0592lg1/CCl

- = 0,207 + 0,0592lg1/2 = 0,189(V)

Ví dụ 2: Viết điện cực calomen, bán phản ứng, biểu thức EoHg2Cl2/Hg và EHg2Cl2/Hg:

Điện cực: Hg, Hg2Cl2 KCl (C); có bán phản ứng:6

Hg2Cl2 + 2e ⇌ 2Hg + 2Cl-

Có các biểu thức:

- EHg2Cl2/Hg = EoHg2

2+/Hg + (0,0592/2)lg[Hg2

2+]

= EoHg2

2+/Hg + (0,0592/2)lgKs/(CCl

-)2

=> Khi CCl-= 1M, ta có:

EoHg2Cl2/Hg = Eo

Hg22+

/Hg + (0,0592/2)lgKs

=> Khi CCl- ≠ 1M, ta có:

EHg2Cl2/Hg = EoHg2

2+/Hg + (0,0592/2)lgKs/(CCl

-)2

= EoHg2Cl2/Hg - 0,0592lgCCl

-

Nhận xét: Khi cho KCl bão hoà, nồng độ Cl- không đổi, nên thế khử EHg2Cl2/Hg

không đổi, vì vậy thường dùng điện cực calomen bão hoà để lập pin điện đo suất điện

động của pin rồi tính các hằng số Ka, Ks, hằng số tạo phức, đo pH, ...

Ví dụ 3: Cho điện cực thuỷ ngân oxit Hg, HgO OH-. Viết bán phản ứng ở điện cực và biểu

thức thế khử liên quan tới pH.

Hướng dẫn:

Bán phản ứng: HgO + 2e + H2O ⇌ Hg + 2OH-

=> EHgO/Hg = EoHgO/Hg - (0,0592/2)lg[OH-]2

= EoHgO/Hg - 0,0592lgKw/[H+]

= EoHgO/Hg - 0,0592lgKw + 0,0592lg[H+]

= 0,924 - 0,0592lg10-14 - 0,0592pH

= 0,0952 - 0,0592pH

3. Điện cực oxi hoá - khử (điện cực Redox):

Là một điện cực trơ (Pt, Cgr, ...) nhúng vào dung dịch có hai dạng ox(a M) và kh (b M):

Ví dụ 4: Viết các quá trình và phương trình thế khử của các điện cực.

Pt Fe2+(C1 mol/l); Fe3+( C2 mol/l).

Pt Mn2+( C1 mol/l); MnO4-( C2 mol/l); H+ (C3 mol/l).

7

Pt Cr3+( C1 mol/l); Cr2O72-( C2 mol/l) H+ (C3 mol/l).

Pt Br-( C1 mol/l); Br2(C2 mol/l).

(Các giá trị C1, C2, C3 có thể giống nhau hoặc khác nhau)

...

Hướng dẫn:

Viết các quá trình dưới dạng tổng quát:

a.ox + ne + bB + .... ⇌ l.kh + mM + ... Theo phương trình Nec (Nernst):E = E0ox/kh - (0,0592/n)lg(([kh]l.[M]m. .../[ox]a.[B]b...)

Nhận xét:

Đây là các quá trình ox/kh phổ biến, thường gặp. Thế khử của mỗi cặp ox/kh có thể liên

quan đến pH hoặc không liên quan đến pH.

4. Điện cực khí:

Là một hệ điện hoá gồm điện cực trơ (Pt) tiếp xúc đồng thời với khí và dung dịch chất

điện li:

a) Điện cực khí hiđro:

Ví dụ 4: Viết điện cực, nửa phản ứng và biểu thức liên quan tới thế khử của điện cực hiđro

với axit mạnh và axit yếu HA có hằng số cân bằng Ka:

Phân tích: Bài toán cơ bản là học sinh thiết lập một hệ điện hóa của một axit mạnh

với một điện cực chuẩn. Từ suất điện động của pin đo được, tính ra thế điện cực hiđro rồi

xác định được pH của dung dịch. Còn nếu đo được pH của dung dịch và suất điện động

của pin thì xác định được thể khử của một cặp ox/kh cần nghiên cứu. Bài toán ở mức độ

nâng cao hơn là cho hệ điện hóa với một axit yếu. Qua ví dụ này giúp học sinh có thể tìm

được hằng số cân bằng của một axit yếu thông qua thiết lập một pin điện giữa một điện

cực Pt nhúng trong dung dịch axit HaA (biết nồng độ) với một điện cực chuẩn.

Hướng dẫn:

+ Axit mạnh (H+):

Pt, H2(x atm) H+(C).

Nửa phản ứng: 2H+ + 2e ⇌ H2

8

=> E2H+/H2 = Eo

2H+/H2 + (0,0592/2)lg[H+]2/PH2

= 0 - 0,0592pH - (0,0592/2)lgPH2

Nếu PH2 = 1 atm; => E2H+/H2 = - 0,0592pH

+ Nếu là axit yếu:

HA ⇌ H+ + A- Ka

=> E2HA/H2 = Eo2H

+/H2 + (0,0592/2)lg[H+]2/PH2

= 0 + 0,0592lg[H+] (*)

Với PH2=1 atm; [H+] = (Ka.[HA])1/2 ≃ (Ka.CHA)1/2 (khi giả thiết HA là axit yếu hay rất yếu)

thay vào (*), ta được:

E2HA/H2 = (0,0592/2)lgKa + (0,0592/2)lgCHA => Khi biết CHA, đo được E2HA/H2 là

tính được Ka.

b) Điện cực khí clo:

Ví dụ 5: Viết điện cực, nửa phản ứng và biểu thức liên quan tới thế khử của điện cực khí

clo.

Hướng dẫn:

Điện cực Pt, Cl2( x atm) Cl- (C)

Nửa phản ứng: Cl2 + 2e ⇌ 2Cl-

=> ECl2/2Cl- = Eo

Cl2/2Cl- + (0,0592/2)lgPCl2/(CCl

-)2

Khi x = 1 ; => ECl2/2Cl- = Eo

Cl2/2Cl- - 0,0592lgCCl

-

c) Điện cực khí oxi:

Ví dụ 6: Viết điện cực, nửa phản ứng và biểu thức liên quan tới thế khử của điện cực khí

oxi.

Phân tích: Phần này giúp cho học sinh hiểu quá trình khử của oxi trong các môi

trường khác nhau và khả năng oxi hóa của oxi phụ thuộc vào pH của môi trường. Qua biểu

thức thấy được nếu pH càng nhỏ thì khả năng oxi hóa của oxi càng mạnh.

Hướng dẫn:

+ Với điện cực:

9

Pt, O2( P), H2O 4OH- (C)

Nửa phản ứng:

O2 + 4e + 2H2O ⇌ 4OH-

E(O2,H2O)/OH- = Eo(O2,H2O)/OH- + (0,0592/4)lg(PO2/[OH-]4

Nếu PO2= x =1 atm, thì E(O2,H2O)/OH- = Eo(O2,H2O)/OH- - 0,0592lg[OH-]

= Eo(O2,H2O)/OH- + 0,0592pOH

= Eo(O2,H2O)/OH- + 0,0592(14 - pH) (*)

+ Với điện cực:

Pt, O2(P), H+(C) 2H2O

Nửa phản ứng: O2 + 4e + 4H+ ⇌ 2H2O

=> E(O2,H+ )/H2O = Eo

(O2,H+ )/H2O + (0,0592/4)lgPO2.[H+]4

Nếu PO2= x = 1atm; => E(O2,H+ )/H2O = Eo

(O2,H+ )/H2O + 0,0592lg[H+]

= Eo(O2,H+

)/H2O - 0,0592pH

= Eo(O2,H+

)/H2O - 0,0592(14 - pOH) (**)

(Từ Eo(O2,H2O)/OH- <=> Eo

(O2,H+ )/H2O thông qua tổ hợp cân bằng của H2O).

III. CÁC LOẠI PIN ĐIỆN:

III.1- Pin không nối lỏng:

Pin không nối lỏng là một loại pin có hai điện cực cùng nhúng vào một dung dịch điện li

Ví dụ 7: Viết sơ đồ pin, nửa phản ứng và phương trình phản ứng khi pin hoạt động trong

các trường hợp sau:

1. Pin gồm hai điện cực Pt nhúng trong dung dịch HCl, khí clo ở hai điện cực có P

khác nhau. Hoặc một điện cực bơm khí H2, còn điện cực kia bơm khí clo. Hoặc điện cực

Ag, AgCl được nhúng trong dung dịch HCl với điện cực khí clo.

2. Pin Zn - Hg được nhúng trong dung dịch KOH CM. EoZnO2

2-/Zn=-1,22V;

EoHgO/Hg=0,12V

3. Pin Zn - PbO2 được nhúng trong dung dịch H2SO4 38%. EoPbO2/Pb = 1,455V

10

4. Pin Zn - O2 được nhúng trong dung dịch NH4Cl CM.

5. a) Viết sơ đồ của ắc quy chì, các bán phản ứng và phương trình phản ứng khi ắc

quy chì phóng điện và nạp điện.

b) Khi nạp điện với I = 19,3A, t = 1,5 giờ. Hỏi có bao nhiêu gam PbSO4 bị phân tích?

6. Có một pin điện (gọi là pin nhiên liệu, dùng để cung cấp điện năng và nước tinh

khiết cho các chuyên gia bay trong vũ trụ) gồm điện cực anot (C-Ni), điện cực catot có (C-

Ni-NiO) nhúng vào Na2CO3 nóng chảy và nạp H2 vào điện cực anot, O2 vào điện cực catot.

Viết các bán phản ứng, phương trình phản ứng khi pin hoạt động và sơ đồ pin.

Phân tích: Các ví dụ trên được hệ thống một số dạng hệ điện hóa của các cặp oxi

hóa – khử nhúng trong cùng một dung dịch điện li: có thể là dung dịch axit, dung dịch

bazơ, dung dịch muối hoặc ở dạng nóng chảy. Để xây dựng được pin theo dạng bài này,

học sinh phải hiểu các quá trình xảy ra ở mỗi điện cực, muốn viết đúng dạng khử, dạng oxi

hóa của mỗi quá trình là phải hiểu sự tồn tại của mỗi dạng trong môi trường đó.

Hướng dẫn:

1. Pin gồm hai điện cực Pt nhúng trong dung dịch HCl, khí clo ở hai điện cực có P khác

nhau. Hoặc một điện cực bơm khí H2, còn điện cực kia bơm khí clo. Hoặc điện cực Ag,

AgCl được nhúng trong dung dịch HCl với điện cực khí clo.

Sơ đồ pin: (-) Pt Cl2 (P2) HCl(aq) Cl2(P2), Pt (+) (Với P2 < P1)

Hệ điện hóa của loại pin này chỉ là do sự chênh lệch về áp suất của cùng một dạng khí,

cũng tạo cho thế khác nhau và được hình thành pin điện.

Nửa phản ứng ở anot (-): 2Cl- → Cl2 + 2e

Nửa phản ứng ở catot (+): Cl2 + 2e → 2Cl-

Hoặc: Sơ đồ pin: (-) Pt H2 (P2) HCl(aq) Cl2(P2), Pt (+)

Nửa phản ứng ở anot (-): H2 → 2H+ + 2e


=> Phản ứng xảy ra trong pin: H2 + Cl2 → 2HCl

Hoặc: Sơ đồ pin: (-) Ag,AgCl HCl Cl2(P atm), Pt (+)

Nửa phản ứng ở anot (-): Ag + Cl- + 1e → AgCl


11

=> Phản ứng khi pin hoạt động:

2Ag + Cl2 → 2AgCl

2. Pin Zn - Hg được nhúng trong dung dịch KOH CM. EoZnO2

2-/Zn=-1,22V; Eo

HgO/Hg= 0,12V

Hướng dẫn: Đây là pin điện gồm hai điện cực là dạng khử được nhúng cùng trong

dung dịch KOH. Trong loại pin này cần nắm được dạng oxi hóa tồn tại là gì ? Để viết cho

đúng học sinh cần hiểu Zn (II) trong môi trường kiềm và mỗi quá trình khi viết phải đúng

cho môi trường của pin hoạt động.

Sơ đồ pin điện:

(-) Zn KOH (C) HgO, Hg (+)

Nửa phản ứng ở anot (-): Zn + 4OH- → Zn(OH)42- + 2e

Nửa phản ứng ở catot (+): HgO + 2e + H2O → Hg + 2OH-


Zn + HgO + 2OH- + H2O → Zn(OH)42- + Hg

3. Pin Zn - PbO2 được nhúng trong dung dịch H2SO4 38%. EoPbO2/Pb = 1,455V

Hướng dẫn: Đây là một pin điện gồm hai điện cực dạng khử và điện cực trơ (có

chứa dạng ox/kh) cùng nhúng trong dung dịch H2SO4 loãng.


(-) Zn Zn2+(C), H2SO4 (C%) PbSO4, PbO2, Pt (+)

Nửa phản ứng ở anot (-): Zn → Zn2+ + 2e

Nửa phản ứng ở catot (+): PbO2 + 2e + 4H+ + SO42- → PbSO4 + 2H2O


Zn + PbO2 + 4H+ + SO42- → Zn2+ + PbSO4 + 2H2O

4. Pin Zn - O2 được nhúng trong dung dịch NH4Cl CM.

Hướng dẫn: Đây là một pin điện gồm hai điện cực có hai dạng ox/kh cùng nhúng

trong dung dịch NH4Cl. Để viết đúng cho loại pin này học sinh phải xác định được điện

cực, quá trình xảy ra ở điện cực và sự tồn tại dạng oxi hóa của ion Zn2+.


(-) Zn Zn(NH3)42+, NH4Cl (aq) O2, Pt (+)

Nửa phản ứng ở anot (-): Zn + 4NH4+ → [Zn(NH3)4]2+ + 2e + 4H+

12

Nửa phản ứng ở catot (+): O2 + 4e + 4H+ → 2H2O


2Zn + O2 + 8NH4+ → 2[Zn(NH3)4]2+ + 2H2O + 4H+

5. a) Viết sơ đồ của ắc quy chì, các bán phản ứng và phương trình phản ứng khi ắc

quy chì phóng điện và nạp điện.

b) Khi nạp điện với I = 19,3A, t = 1,5 giờ. Hỏi có bao nhiêu gam PbSO4 bị phân tích?

Hướng dẫn: Đây là một loại pin có cơ chế thuận nghịch. Để viết đúng cho mỗi quá

trình, học sinh biết kết hợp quá trình oxi hóa – khử và cân bằng của hợp chất ít tan.

a) + Khi pin phóng điện, có sơ đồ pin điện:

(-) Pb H2SO4 38% PbO2 (+)

Nửa phản ứng ở anot (-): Pb + SO42- → PbSO4 + 2e

Nửa phản ứng ở catot (+): PbO2 + 2e + SO42- + 4H+ → PbSO4 + 2H2O


Pb + PbO2 + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O

+ Khi pin nạp điện (như một bình điện phân):

Nửa phản ứng ở anot (+): PbSO4 + 2H2O → PbO2 + 4H+ + 2e + SO42-

Nửa phản ứng ở catot (-): PbSO4 + 2e → Pb + SO42-

=> Phản ứng khi pin nạp điện:

2PbSO4 + 2H2O → PbO2 + Pb + 2H2SO4

b) Theo phản ứng khi nạp điện ta có:

mPbSO4 = M.nPbSO4 = 303(It/2F).2 = 303(10.1,5.3600/96500) = 169,55 (g)

6. Có một pin điện (gọi là pin nhiên liệu, dùng để cung cấp điện năng và nước tinh khiết

cho các chuyên gia bay trong vũ trụ) gồm điện cực anot (C-Ni), điện cực catot có (C-Ni-

NiO) nhúng vào Na2CO3 nóng chảy và nạp H2 vào điện cực anot, O2 vào điện cực catot.

Viết các bán phản ứng, phương trình phản ứng khi pin hoạt động và sơ đồ pin.

Hướng dẫn: Đây là một loại pin gồm hai điện cực là các chất không than gia quá

trình oxi hóa – khử được nhúng cùng trong chất điện li nóng chảy. Loại pin này ban đầu

học sinh khó hình dung các phản ứng xảy ra ở mỗi điện cực. Để hiểu và viết được thì học

13

sinh suy luận dạng oxi hóa và dạng khử tạo ra khi pin làm việc sẽ tham gia phản ứng để

ion CO32- không đổi.

+ Nửa phản ứng ở anot: H2 + CO32- → CO2 + H2O + 2e

Nửa phản ứng ở catot: 1/2 O2 + 2e + CO2 → CO32-

=> Phương trình phản ứng khi pin hoạt động:

H2 + 1/2 O2 → H2O

=> Sơ đồ pin:

(-) C-Ni, H2 Na2CO3(n/c) O2, C-Ni-Ni (+)

III.2- Pin nối lỏng:

Pin nối lỏng là loại pin gồm hai điện cực được nhúng trong hai dung dịch điện li và được

tạo nối giữa hai dung điện li thường bằng cầu muối chứa dung dịch KCl bão hòa.

Tổng quát: (-) kh1/ox1 ox2/kh2 (+)

1. Pin nồng đồ:

Ví dụ 8: Cho quá trình xảy ra trong pin như sau:

1) Ag+ (C1) → Ag+ (C2)

2) HCl (C1) → HCl (C2)

Thiết lập sơ đồ pin và nửa phản ứng khi pin hoạt động.

Hướng dẫn: Đây là một loại có cùng một dạng oxi hóa – khử, nhưng do sự chênh

lệch về nồng độ, nên có giá trị thế khử khác nhau và hình thành được pin điện. Học sinh

cần xác định thể khử của cặp nào lớn hơn.

1. Sơ đồ pin điện có xảy ra quá trình Ag+ (C1) → Ag+ (C2).

(-) Ag Ag+(C2) Ag+(C1) Cu (+)

Nửa phản ứng ở anot: Cu → Cu2+ + 2e

Nửa phản ứng ở catot: Cu2+ + 2e → Cu

2. Sơ đồ pin điện có xảy ra quá trình HCl (C1) → HCl (C2):

(-)Pt, H2 (P) HCl(C1) HCl(C2) H2(P) Pt(+) (Với C2 > C1)

Nửa phản ứng ở anot: H2 → 2H+ + 2e

Nửa phản ứng ở catot: 2H+ + 2e → H2

14

Hoặc: Sơ đồ pin điện:

(-)Pt, Cl2 (P) HCl(C1) HCl(C2) Cl2(P) Pt(+) (Với C2 < C1)

Nửa phản ứng ở anot: 2Cl- → Cl2 + 2e

Nửa phản ứng ở catot: Cl2 + 2e → 2Cl-

2. Pin điện chỉ có các phản ứng oxi hóa khử:

Ví dụ 9: Viết các sơ đồ pin, các nửa phản ứng và phương trình phản ứng khi pin hoạt động

của các cặp oxi hóa – khử cho sau:

1) Zn2+/Zn với Cu2+/Cu.

2) Fe3+/Fe2+ với Cr2O72-(H+)/Cr3+/

3) Br2/2Br- với MnO4-(H+)/Mn2+.

Hướng dẫn: Dây là loại pin điện phổ biến và thường gặp. Nếu theo định tính học

sinh xác định cặp nào có dạng oxi hóa mạnh hơn thì ở bên phải (có thể khử chuẩn lớn là

điện cực dương), cặp còn lại ở bên trái (có thể khử chuẩn nhỏ là điện cực âm)

1) Do tính oxi hóa của ion Cu2+ > Zn2+ (hoặc E(Cu2+

/Cu) > E(Zn2+

/Zn), nên có sơ đồ pin:

(-) Zn ZnSO4C1 CuSO4C2 Cu (+)

Nửa phản ứng ở anot: Zn → Zn2+ + 2e

Nửa phản ứng ở catot: Cu2+ + 2e → Cu

=> Phản ứng khi pin hoạt động: Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu

2) Do tính oxi hóa của ion Cr2O72- > Fe3+ (hoặc E(Cr2O7

2-/Cr

3+) > E(Fe

3+/Fe

2+), nên có sơ đồ pin:

(-) Pt Fe2+; Fe3+ (aq) Cr2O72-; Cr3+(aq) Pt (+)

Nửa phản ứng ở anot: Fe2+ → Fe3+ + e

Nửa phản ứng ở catot: Cr2O72- + 6e + 14H+ → 2Cr3+ + 7H2O

=> Phản ứng khi pin hoạt động: 6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ → 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O

3) Do tính oxi hóa của ion MnO4- > Br2 (hoặc E(MnO4

-/Mn

2+) > E(Br2/2Br

-), nên có sơ đồ pin:

(-) Pt Br2(C1)Br-(C2) MnO4-; Mn2+(aq) Pt (+)

Nửa phản ứng ở anot: 2Br- → Br2 + e

Nửa phản ứng ở catot: MnO4- + 5e + 8H+ → Mn2+ + 4H2O

=> Phản ứng khi pin hoạt động: 10Br- + MnO4- + 8H+ → Mn2+ + 5Br2 + 4H2O

15

3. Pin điện có các phản ứng phụ:

Trong loại pin điện cơ bản mà học sinh thường là các quá trình xảy ra trong pin khi pin

hoạt động chỉ là các quá trình oxi hóa – khử. Để nâng cao bài toán và có tính ứng dụng,

trong pin điện còn có các phản ứng axit – bazơ, phản ứng tạo hợp chất ít tan, phản ứng tạo

phức.

Ví dụ 10: Viết sơ đồ pin điện, các quá trình xảy ra ở mỗi điện cực khi pin hoạt có phản

ứng:

1) H+ + RCOO- → RCOOH

2) 2Ag+ + SO42- → Ag2SO4

3) Ag2SO4 + 2Cl- → 2AgCl + SO42-

4) Ni2+ + 4CN- → Ni(CN)4 2-

5). [Cu(NH3)4]2+ + 4CN- → [Cu(CN)4]2- + 4NH3

6) AgCl + 2CN- → [Ag(CN)2]- + Cl-

Phân tích: Đây là một loại pin điện mà phương trình phản ứng của pin điện lại

không phải là phản ứng oxi hóa – khử (phản ứng axit – bazơ, phản ứng tạo hợp chất ít tan,

phản ứng chuyển từ chất ít tan sang chất ít tan hơn, phản ứng tạo phức, phản ứng chuyển

từ phức kém bền sang phức bền, phản ứng chuyển từ hợp chất ít tan sang dạng phức,...).

Để viết được sơ đồ của loại pin điện này, học sinh phải xác định:

- Hai điện cực đều có cùng dạng ox/kh, chỉ có điều sự tồn tại của mỗi dạng oxi hóa hoặc

dạng khử (thường dạng oxi hóa) là khác nhau.

- Giá trị thế của dạng ox/kh nào lớn hơn.

Hướng dẫn: Từ các cặp ox/kh và nhận thấy giá trị thế của các cặp,... có các sơ đồ

pin điện và các nửa phản ứng trên điện cực là:

1) Sơ đồ pin điện có phản ứng: H+ + RCOO- → RCOOH

(-) Pt, H2(P) RCOO-(C1) H+(C2) H2,(P) Pt (+)

Nửa phản ứng ở anot: H2 + 2RCOO- → 2RCOOH + 2e

Nửa phản ứng ở catot: 2H+ + 2e → H2

2) Sơ đồ pin điện có phản ứng: 2Ag+ + SO42- → Ag2SO4

(-) Ag, Ag2SO4 K2SO4(C1) Ag+(C2) Ag (+)

16

Nửa phản ứng ở anot: Ag + SO42- → Ag2SO4 + 2e

Nửa phản ứng ở catot: Ag+ + 1e → Ag

3) Sơ đồ pin điện có phản ứng: Ag2SO4 + 2Cl- → 2AgCl + SO42-

(-) Ag, AgCl KCl(C1) K2SO4(C2) Ag2SO4, Ag (+)

Nửa phản ứng ở anot: Ag + Br- → AgBr + e

Nửa phản ứng ở catot: AgCl + e → Ag + Cl-

4) Sơ đồ pin điện có phản ứng: Ni2+ + 4CN- → Ni(CN)4 2-

(-) Ni Ni(CN)42-, KCN(C1) Ni2+(C2) Ni (+)

Nửa phản ứng ở anot: Ni + 4CN- → Ni(CN)42- + 2e

Nửa phản ứng ở catot: Ni2+ + 2e → Ni

5) Sơ đồ pin điện có phản ứng: [Cu(NH3)4]2+ + 4CN- → [Cu(CN)4]2- + 4NH3

(-) Cu Cu(CN)42-; KCN(C1) NH3(C2); Cu(NH3)4

2+ Cu (+)

Nửa phản ứng ở anot: Cu + 4CN- → Cu(CN)42- + 2e

Nửa phản ứng ở catot: Cu(NH3)42+ + 2e → Cu + 4NH3

6) Sơ đồ pin điện có phản ứng: AgCl + 2CN- → [Ag(CN)2]- + Cl-

(-) Ag Ag(CN)2-; KCN(C) KCl(C) AgCl, Ag (+)

Nửa phản ứng ở anot: Ag + 2CN- → Ag(CN)2- + e

Nửa phản ứng ở catot: AgCl + e → Ag + Cl-

B. BÀI TẬP VẬN DỤNG:

I. Viết sơ đồ pin, các quá trình, phương trình phản ứng khi

pin hoạt động, tính suất điện động của pin:

Ví dụ 11: Thêm 0,40 mol KI vào 1 lít dung dịch KMnO4 0,24 M ở pH = 0

a) Tính thành phần của hỗn hợp sau phản ứng.

b) Tính thế của điện cực platin nhúng trong hỗn hợp thu được so với điện cực

calomen bão

Cho ë pH = 0 vµ ë 25oC thÕ ®iÖn cùc tiªu chuÈn Eo cña mét sè cÆp oxi

ho¸ - khö ®îc cho nh sau: 2IO4/ I2 (r) = 1,31V; 2IO3

/ I2 (r) = 1,19V;

17

2HIO/ I2 (r) = 1,45 V; I2 (r)/ 2I = 0,54V ; MnO4-/Mn2+ = 1,51V; E cña

®iÖn cùc calomen b·o hoµ b»ng 0,244 V; §é tan cña ièt trong níc b»ng

5,0.10 4 M.

Phân tích: Đây là bài toán cơ bản tính Epin tạo bởi điện cực chuẩn và một điện cực

chỉ có dạng oxi hóa, dạng khử và môi trường. Điểm nâng cao của bài này là tính thành

phần giới hạn của phản ứng oxi hóa – khử.

Do Eo(MnO4

-/Mn

2+) = 1,51V >> Eo

(I2/2I-) = 0,53V; nên đầu tiên sẽ xảy ra phản ứng:

2 MnO4 + 10 I + 16 H+ ⇌ 2 Mn2+ + 5 I2(r) + 8 H2O ; K = 10 165,54

CO 0,24 0,4

C 0,08 0,4

C 0,16 0 1 0,08 0, 2

Do Eo MnO4

-/Mn

2+ = 1,51V > Eo IO3-/I2 = 1,19V; nên MnO4

còn dư sẽ oxi hoá tiếp I2 thành

IO3 theo phản ứng:

2 MnO4 + I2(r) + 4 H+ ⇌ 2 IO3

+ 2 Mn2+ + 2 H2O ; K

= 10 176

CO 0,16 0,2 0,08

C 0,16 0,08

C 0 0,12 1 0,16 0, 24

Thµnh phÇn hçn hîp sau ph¶n øng: IO3 0,16 M; Mn2+0,24 M; I2 (H2O) 5.

104M; I2(r) 0,12 M; pH = 0.

b) Trong hçn hîp cã cÆp IO3

/ I2 (r) nªn:

E = Eo (IO3-/I2(r) + (0,0592/10)lg [IO3

]2 [H+]12

= 1,19 + (0,0592/10)lg (0,16)2 = 1,18(V)

E so víi ®iÖn cùc calomen b·o hoµ: Epin = 1,18 0,244 = 0,936(V)

Nhận xét: Các bài toán pin điện dạng trên rất phổ biến. Từ các cặp ox/kh phản ứng

với nhau và thừa nhận dạng khử hoặc dạng oxi hóa hết. Lúc đó tính thế khử của cặp mà có

dạng oxi hóa hoặc dạng khử còn dư.

18

Ví dụ 12: Dung dịch A gồm AgNO3 0,050 M và Pb(NO3)2 0,100 M và HNO3 0,200M.

Thêm 10,00 ml KI 0,250 M vào 10,00 ml dung dịch A, thu được dung dịch B. Người ta

nhúng một điện cực Ag vào dung dịch B và ghép thành pin (có cầu muối tiếp xúc hai dung

dịch) với một điện cực có Ag nhúng vào dung dịch X gồm AgNO3 0,010 M và KSCN

0,040 M.

a) Viết sơ đồ pin.

b) Tính sức điện động Epin tại 250C.

c) Viết phương trình phản ứng xảy ra khi pin hoạt động.

d) Tính hằng số cân bằng của phản ứng.

Cho biết : Ag+ + H2O AgOH + H+ (1) ; K1= 10 –11,70

Pb2+ + H2O PbOH+ + H+ (2) ; K2= 10 –7,80

Chỉ số tích số tan pKs: AgI là 16,0 ; PbI2 là 7,86 ; AgSCN là 12,0; E0Ag

+/Ag = 0,799V.

Phân tích: Đây là bài toán hệ điện hóa gồm hai điện cực đều là điện cực kim loại

được bao phủ bởi hợp chất ít tan, các quá trình xảy ra ở mỗi điện cực có ảnh hưởng của

hợp chất ít tan, nên thế khử của mỗi cặp sẽ thay đổi. Để hiểu và làm được dạng bài này,

học sinh phải nắm trắc cân bằng của hợp chất ít tan, phần nâng cao của bài toán là cho hệ

điện hóa có nhiều hợp chất ít tan, nên học sinh phải xét đến cân bằng chính. Khi học sinh

tính thế khử của cặp ox/kh, thường học sinh khó hiểu giá trị của dạng oxi hóa và dạng khử

trong biểu thức tính theo phương trình Nec (hoặc hiểu là giá trị ban đầu của dạng oxi hóa,

dạng khử) là bao nhiêu ? Điều này giáo viên nhấn mạnh cho học sinh thấy được giá trị

dạng oxi hóa, dạng khử trong biểu thức tính, chính là giá trị tồn tại ở trạng thái cân bằng

của cân bằng chính.

Hướng dẫn:

1a) Dung dịch B: Thêm KI : CAg+ = 0,025 M; CPb2+ = 0,050

CI- = 0,125M ; CH+ = 0,10M

Ag+ + I- AgI

0,025 0,125

19

- 0,10

Pb2+ + 2 I- PbI2

0,05 0,10

- -

Trong dung dịch có đồng thời hai kết tủa AgI và PbI2

AgI Ag+ + I- Ks1 = 1.10-16 (3)

PbI2 Pb2+ + 2I- Ks2 = 1.10-7,86 (4)

Ks1 << Ks2, vậy trong dung dịch cân bằng (4) là chủ yếu. Sự tạo phức hiđroxo của Pb2+ là không đáng kể vì có H+ dư:

Pb2+ + H2O PbOH + H+ ; K2 = 10-7,8

Trong dung dịch PbI2 Pb2+ + 2I- Ks2 = 1.10-7,86

x 2x

(2x)2x = 10-7,86 x = 1,51 . 10-3M 2x = [I-] = 2,302 . 10-3M

.

E của cực Ag trong dung dịch A:

Ag+ + e Ag

Dung dịch X

Ag+ + SCN- AgSCN KS-1 = 1012,0

0,01 0,04

x (0,03-x) (0,01-x)

20

x(0,03-x) = 10-12

=>

V× E2 > E1 , ta cã pin gåm cùc Ag trong X lµ cùc + , cùc Ag trong B lµ cùc –

S¬ ®å pin

b) Epin = 0,179 – 0,001 = 0,178V

c) Ph¬ng tr×nh ph¶n øng

d)

Ví dụ 13:

1. Thiết lập sơ đồ pin và viết nửa phản ứng để khi pin hoạt động xảy ra phản ứng:

CH3COO- + HSO4- ⇌ CH3COOH + SO4

2-

2. Tính ∆Gpin

3. Tính nồng độ mol các ion trong dung dịch khi Ipin = 0.

4. Ghép pin xung đối:

(-) Pt H2 CH3COO- (0,080M) HSO4- (0,050M) H2 Pt (+)

21

với pin: (-) Ag,AgCl HCl (1,50M) KCl(bão hoà) Hg2Cl2, Hg (+)

Cho EoAgCl/Ag = 0,222V; EHg2Cl2/Hg = 0,244V; KaCH3COOH = 10-4,76 ; KaHSO4

- = 10-2,00

Viết các bán phản ứng ứng xảy ra ở mỗi điện cực và các phương trình phản ứng ?

Hướng dẫn:

1. Đây là một dạng pin điện mà phản ứng xảy ra khi pin hoạt động không phải là

phản ứng oxi hóa khử (phản ứng axit – bazơ). Để xây dựng được sơ đồ pin điện học sinh

phải xác được dạng oxi hóa và dạng khử ở mỗi điện cực và thế khử nào lớn hơn để xác

định điện cực catot (cực dương).

Do ion H+ từ HSO4- nhiều hơn ion H+ từ CH3COO- nên có sơ đồ pin là:

(-) Pt H2 (1 atm) CH3COO- (0,08M) HSO4- (0,05M) H2 (1 atm) Pt (+)

Nửa phản ứng ở antot:

H2 + 2CH3COO- → 2CH3COOH + 2e

Nửa phản ứng ở catot:

2HSO4- + 2e → H2 + SO4

2-

=> Phản ứng xảy ra khi pin hoạt động:


2-

2. Tính ∆Gpin

Hướng dẫn: Để tính được ∆Gpin của loại pin điện mà phản ứng xảy ra của pin không

phải phản ứng oxi hóa khử (phản ứng axit – bazơ hoặc phản ứng tạo hợp chất ít tan hoặc

phản ứng tạo phức), học sinh tính theo thế khử của quá trình khử ở mỗi điện cực, sau đó

tính ra suất điện của pin và tính năng lượng Gipxơ: ∆Gpin = - nFEpin

+ Tính E(-):

Theo cân bằng:

CH3COO- + H2O ⇌ CH3COOH + OH- Kb = Ka-1.Kw = 10-9,24

Co 1

[ ] (1-x) x x

=> K = ....= x2/(1-x) = 10-9,24 (với 0 < x < 1) => x = [OH-] = 10-4,62

=> [H+] = 10-14/10-4,62 = 10-9,38

=> E(-) = 0 + (0,0592/2)lg[H+]2/PH2 = 0,0592lg10-9,38 = - 0,56(V)

22

+ Tính E(+):

Theo cân bằng:

HSO4- ⇌ H+ + SO4

2- K = 10-2

Co 1

[ ] (1-y) y y

=> K = .... = y2/(1-y) = 10-2 (với 0 < y < 1) => y = [H+] = 0,095

=> E(+) = 0,0592lg[H+] = 0,0592lg0,095 = - 0,061(V)

Vậy Epin = E(+) - E(-) = - 0,061 - (-0,56) = 0,499(V)

=> ∆G = - nFEpin = - 2.96500.0,499 = - 96307(J) = - 96,307kJ

3. Tính nồng độ mol các ion trong dung dịch khi Ipin = 0.

Hướng dẫn : Khi Ipin = 0, tức là pin ngừng hoạt động, lúc này học sinh hiểu rằng

E(+) = E(-), nên Epin = 0 => ∆G = 0, có nghĩa phản ứng phản ứng xảy ra trong pin đạt tới

trạng thái cân bằng. Vì vậy tính nồng độ của các ion ở cân bằng đó.

Khi I = 0 có nghĩa là pin ngừng phóng điện, tức là phản ứng trong pin đạt đến trạng thái

cân bằng:


2- K = 10-2.(10-4,76)-1 = 102,76

Co 0,08 0,05

[ ] (0,03+x) x (0,05-x) (0,05-x)

=> K = .... = (0,05-x)2/(0,03+x).x = 102,76 => x = 1,43.10-4(M)

=> [CH3COOH] = [SO42-] = 0,05-1,43.10-4 = 0,049857(M); [HSO4

-] = 1,43.10-4M;

[CH3COO-] = 0,03 + 1,43.10-4 = 0,030143(M).

4. Ghép pin xung đối:

(-) Pt H2 CH3COO- (0,080M) HSO4- (0,050M) H2 Pt (+)

với pin: (-) Ag, AgCl HCl (1,50M) KCl(bão hoà) Hg2Cl2, Hg (+)

Cho EoAgCl/Ag = 0,222V; EHg2Cl2/Hg = 0,244V; KaCH3COOH = 10-4,76 ; KaHSO4

- = 10-2,00

Viết các bán phản ứng ứng xảy ra ở mỗi điện cực và phương trình phản ứng?

Phân tích: Để ghép xung đối hai pin điện (nối hai cực dương với nhau và hai cực

âm với nhau). Chỉ có điều học sinh phải xác định được đâu là pin, đâu là điện phân. Muốn

vậy học sinh phải tính thế khử ở mỗi điện cực và tính suất điện động của pin. Nếu suất

23

điện của pin nào lớn hơn thi đóng vai trò là pin, còn lại là bình điện phân. Điều nâng cao

của bài toán này là tính thế khử ở mỗi điện cực.

Hướng dẫn;

+ Xét pin 1: (-) Pt H2 CH3COO- (0,080M) HSO4- (0,050M) H2 Pt (+)

- Điện cực anot:

CH3COO- + H2O ⇌ CH3COOH + OH- K = 10-9,24

Co 0,08

[ ] (0,08-x) x x

=> K = ... = x2/(0,08-x) = 10-9,24 (với 0 < x < 0,08) => x = 6,78.10-6

=> E(-) = 0,0592lg[H+] = 0,0592lg(10-14/6,78.10-6) = -0,52(V)

- Điện cực catot:

HSO4- ⇌ H+ + SO4

2- K = 10-2

Co 0,05

[ ] (0,05-x) x x

=> K = ... = x2/(0,05-x) = 10-2 (với 0 < x < 0,05) => x = 0,018

=> E(+) = 0,0592lg[H+] = 0,0592lg0,018 = - 0,103(V)

=> Epin(1) = E(+) - E(-) = -0,103 -(-0,52) = 0,417 (V)

+ Xét pin 2: (-) Ag, AgCl HCl (1,50M) KCl(bão hoà) Hg2Cl2, Hg (+)

- Bán phản ứng ở anot:

Ag + Cl- → AgCl + e

=> EAgCl/Ag = EoAgCl/Ag + 0,0592lg(1/CCl

-) = 0,222 + 0,0592lg(1/1,5) = 0,212(V)

=> Epin(2) = E(+) - E(-) = 0,244 - 0,212 = 0,032(V)

Vì Epin(1) = 0,417 > Epin(2) = 0,032(V), nên pin (1) có vai trò cung cấp điện cho pin (2) (pin

được nạp điện). Do vậy sơ đồ pin được nối như sau và các bán phản ứng xảy ra:

Pin: (-) Pt H2 CH3COO- (0,080M) HSO4- (0,050M) H2 Pt (+)

H2 + 2CH3COO-→2CH3COOH +2e 2HSO4- +2e → SO4

2- + H2

Đ/p: (-) Ag, AgCl HCl (1,50M) KCl(bão hoà) Hg2Cl2, Hg (+)

2AgCl + 2e → 2Ag + 2Cl- 2Hg + 2Cl- → Hg2Cl2 + 2e

24

I I

- Phản ứng xảy ra trong pin (phóng điện):

HSO4- + CH3COO- → CH3COOH + SO4

- (Phản ứng tự xảy ra)

- Phản ứng xảy ra khi nạp điện:

2Hg + 2AgCl → Hg2Cl2 + 2Ag (phản ứng không tự xảy ra)

II. Tính hằng số và sự thay đổi suất điện động của pin.

1. Ví dụ minh họa:

Ví dụ 14: Cho sơ đồ pin:

(-) Zn Zn2+(0,10M) KCl (0,50M) AgCl, Ag (+)

E0Zn

2+

/Zn = - 0,763 V ; E0Ag

+

/Ag = 0,799 V ; Epin = 1,017 V

Tính tích số tan của muối AgCl.

+ Phân tích:

Đây là dạng bài toán tự thiết lập một loại pin với nồng độ các chất lấy tuỳ ý. Thông qua

các giá trị thế điện cực tiêu chuẩn của các cặp oxi hoá - khử cho biết và dựa vào thực

nghiệm đo được sức điện động của pin từ đó tính ra được tích số tan của hợp chất ít tan

tiếp xúc với điện cực kim loại.

Tuỳ theo cách trình bày, ở đây học sinh có thể viết ngay theo hệ thức tính sức điện động

của pin:

Epin = E(+) – E(-)

= ( E0

Ag

+

/Ag + 0,0592.lgKs(AgCl) – 0,0592.lg0,5 ) – ( - 0,763 + lg[Zn

2+] )

Thay các giá trị thế điện cực tiêu chuẩn, nồng độ các chất và sức điện động của

pin tính ra được: Ks(AgCl) = 10-10,00

* Tóm lại:

+ Các dạng bài tập tính tích số tan (hoặc tính hằng số axit, hoặc số bazơ, hoặc số tạo phức)

từ thế điện cực, suất động pin điện đo được cũng đa dạng, phong phú. Nhưng để giải quyết

25

được dạng bài tập này đòi hỏi học sinh phải nắm vững về phản ứng oxi hoá-khử, phản ứng

tạo hợp chất ít tan (phản ứng axit bazơ, phản ứng tạo phức) và học sinh phải được trang bị

kiến thức về pin điện một cách vững vàng.

+ Các bài toán ngược của dạng bài toán trên thường gặp nhiều hơn. Ví dụ cho các phản

ứng tạo ra hợp ít tan (phản ứng axit bazơ, phản ứng tạo phức) dựa vào lượng chất và giá trị

hằng số bài cho tính được nồng độ cân bằng của các ion, tính ra thế điện cực cho từng cặp

oxh/kh và từ đó xây dựng sơ đồ pin, tính sức điện động của pin.

2. Bài tập vận dụng có tính chất tổng hợp:

Ví dụ 15: Có một dung dịch axit yếu HA C(mol/l), có nồng độ không quá bé lại là một

axit yếu và một điện cực calomen bão hòa (có Ecal (bão hoà) = 0,244V).

1. Viết sơ đồ pin điện hình thành pin điện. Giải thích ngắn gọn.

2. Nêu cách làm để xác định được pH của dung dịch axit HA (ví dụ: Tính pH của

dung dịch HA khi Epin = 0,303V).

3. Nêu cách làm thực nghiệm để xác định hằng số cân bằng của HA trên cơ sơ pin

điện.

4. Nếu thay dung dịch HA bằng dung dịch NaA, điện cực khí oxi, thì sơ đồ pin như

thế nào ? Giải thích ? Cho Eo(O2, H

+/H2O) = 1,24V

5. Nhỏ từ từ axit H2SO4 (loãng) vào điện cực chứa HA thì Epin thay đổi như thế nào?

Phân tích:

Đây là một dạng bài toán pin điện giữa một điện cực có liên quan tới cân bằng axit –

bazơ của một axit yếu với một điện cực so sánh (điện cực kim loại bị bao phủ một hợp

chất ít tan). Nội dung của bài toán mang tính chất thực nghiệm: Từ cách đo suất điện động

của pin tính được pH của dung dịch. Dựa vào cân bằng của axit khi tính được pH và dựa

vào nồng độ ban đầu đã cho của axit, ta tính được hằng số cân bằng axit.

1. Vì axit HA là axit yếu nên: Eo(2HA/H2) < Eo

(2H+/H2) = 0V < Ecal (bão hoà) = 0,244V, vì

vậy có sơ đồ pin điện là

(-) Pt, H2(1 atm) HA (C) KCl (bão hoà) Hg2Cl2, Hg (+)

26

2. Ta lắp dụng cụ theo pin điện trên, dùng vôn kế đo được suất điện động của pin và

dựa biểu thức:

E(-) = Eo2H

+/H2 + (0,0592/2)lg[H+]2/PH2

= 0,0592lg[H+] = - 0,0592pH

=> Epin = E(+) - E(-) = 0,244 - (-0,0592pH); ở đây đo được Epin thì sẽ tính được pH.

Ví dụ: Tính pH của dung dịch HA khi Epin = 0,303V).

Ta có Epin = E(+) - E(-) = 0,244 - (-0,0592pH) = 0,303

=> pH = 1

3. Khi xác định hằng số cân bằng của một axit yếu HA (có nồng độ mol/l là C). Ta

lắp dụng cụ sơ đồ pin như phần 1, đo được suất điện động của pin. Từ Epin, tính được pH,

từ pH tìm được: [H+] = [A-] = 10-pH và [HA] = C – 10-pH; => Ka = ([H+].[A-])/[HA]. Ví dụ:

Tính Ka(HA) khi C = 10-2; Epin = 0,444V. Cho Ecal (bão hoà) = 0,244V.

+ Tương tự phần (2), ta có:

Epin = E(+) - E(-) = 0,244 - (-0,0592pH) = 0,444

=> pH = 3,38. Hay [H+] = 10-3,38 (M)

Xét cân bằng: HA ⇌ H+ + A- K = ?

Co 10-2

[ ] (10-2-10-3,38) 10-3,38 10-3,38

=> K = (10-3,38)2/(10-2-10-3,38) = 10-4,76

4. Xét quá trình:

O2 + 4e + 4H+ ⇌ 2H2O K1 = 104.1,23/0,0592

4 H2O ⇌ H+ + OH- Kw = 10-14

O2 + 4e + 2H2O ⇌ 4OH- K2 = 104E/0,0592

=> K2 = K1.Kw4

Eo = (1,23 –14.0,0592) = 0,40V

Mà Eo(O2, H2O/OH

-) = Eo + (0,0592/4)lg(1/[OH-)4

Do EoO2/OH

-(A

-) > Eo

(O2/OH-) = 0,40 > Eo(calomen) = 0,244V, nên có sơ đồ pin là:

(-) Hg2, Hg2Cl2 KCl(bão hòa) NaA O2(1atm), Pt (+)

27

5. Khi nhỏ từ từ dung dịch H2SO4 vào điện cực có A- làm nồng độ OH- giảm, nên

E(+) tăng, vì vậy Epin tăng.

* Nhận xét:

+ Đây là một bài toán thiết lập pin dạng cơ bản là lắp điện cực nghiên cứu với một

điện cực tiêu chuẩn. Để nâng cao bài toán, người ta cho điện cực nghiên cứu với một điện

cực bất kỳ: có thể là điện cực bao bọc bởi hợp chất ion tan hoặc điện cực kim loại nhúng

trong dung dịch có ion phức của kim loại đó,...

+ Bài toán trên tính hằng số cân bằng tổng quát cho một axit đơn axit. Có thể áp

dụng cho cả bài axit đa axit có Kai >> Ka(i+1).

Ví dụ 16: 1. Trình bày cách làm thí nghiệm thông qua pin điện để tính được hằng số Ks

của muối AgI.

2. Có một điện cực Ag được bao phủ bởi hợp chất ít tan AgI, dung dịch KI 1,000.10-

1M lắp với điện cực calomen bão hòa và đo được suất điện động của pin là 0,333V. Tính

tích số tan của AgI. Biết EoAg

+/Ag = 0,799V; Ecalomen(bão hoà) = 0,244V.

3. Suất điện động của pin sẽ thay đổi như thế nào khi:

a) Thêm NaI 0,1M.

b) Thêm NaCl 0,1M.

c) Thêm dung dịch NH3 0,2M.

d) Thêm dung dịch KCN 0,2M.

e) Thêm dung dịch HNO3 0,2M.

(Đều được thêm vào điện cực nghiên cứu)

Cho pKs(AgCl: 10,00; AgI: 16,00): βAg(NH3)2+ = 107,24; βAg(CN)2

- = 1020,48.

Phân tích và hướng dẫn:

1. Dạng bài toán xây dựng một pin điện từ một điện cực của hợp chất ít tan với một

điện cực chuẩn. Để học sinh chuẩn bị và làm được thí nghiệm dạng này, cần hiểu và làm

theo từng bước sau:

28

+ Lấy một điện bạc được bao phủ bởi hợp chất ít tan (là hợp chất đang cần xác định tích số

tan, ví dụ: AgI) và nhúng trong dung dịch muối chứa anion của hợp chất ít tan đó (ví dụ

dung dịch KI đã biết nồng độ).

+ Chọn một điện cực thứ hai thường là điện cực chuẩn (ví dụ điện cực calomen bão hòa

hoặc điện chuẩn của Ag nhúng trong muối AgNO3 1M).

+ Nối hai điện cực có mắc vôn kế xác định chiều của dòng điện (xác định điện cực) và đo

suất động của pin. Từ đó tính được Ks.

Ví dụ: (-) Ag, AgI KI 0,1M KCl(bão hòa) Hg2Cl2, Hg (+)

Hoặc:

(-) Ag, AgI KI 0,1M AgNO3 1M Ag (+)

2. Khi lắp pin, đo được Epin, xác định được chiều của dòng điện và xác định dấu của

điện cực. Từ đó viết các quá trình xảy ra của điện cực nghiên cứu. Lập biểu thức tính thế

khử ở điều kiện nghiên cứu theo phương trình Nec và xây dựng biểu thức Epin liên quan tới

hằng số KS. Điều quan trọng là học sinh hiểu được nồng độ bất kỳ của ion kim loại trong

phương trình Nec, là nồng độ cân bằng của ion kim loại trong cân bằng tạo ra hợp chất ít

tan.

Giả sử qua thực nghiệm xác định được sơ đồ pin như sau:

(-) Ag, AgI KI 0,1M KCl(bão hòa) Hg2Cl2, Hg (+)

- Ở cực (-) có:

E(-) = Eo(Ag+/Ag) + 0,0592lg[Ag+] = Eo

(Ag+/Ag) + 0,0592lgKs/[I-]

= 0,799 + 0,0592lg10 + 0,0592lgKs = 0,7398 + 0,0592lgKs

Epin = 0,244 – 0,8582 – 0,0592lgKs = 0,333

K = 10-16.

Nhận xét: Tương tự cho các bài toán tính tích số tan của một số hợp chất ít tan như:

AgCl, AgBr, Ag2SO4, ... Thường là muối ít tan của kim loại hoạt động trung bình và yếu.

3. Để đánh giá được Epin tăng hay giảm, học sinh cần nắm được:

+ Chất cho vào có phản ứng được với ion nào tạo ra chất ít tan đó không (Phản ứng mới

xảy ra có thể là phản tạo ra hợp chất ít tan khác, phản ứng tạo phức, phản ứng oxi hóa khử,

phản ứng axit bazơ).

29

+ Phản ứng có ảnh hưởng tới cân bằng của chất ít tan đó không.

+ Khi có ảnh hưởng đến cân bằng của chất ít tan thì xét xem ion mà tham gia quá trình khử

được tăng hay giảm rồi xác định thể khử, từ đó mới xác định được sự thay đổi Epin.

Hướng dẫn:

a) Có sơ đồ pin:

(-) Ag, AgI KI 0,1M KCl(bão hòa) Hg2Cl2, Hg (+)

Khi thêm muối NaI vào điện cực anot làm cho cân bằng AgI ⇌ Ag+ + I- chuyển dịch

theo chiều nghịch, nồng dộ ion Ag+, do đó E(-) giảm. Vì vậy suất điện động của pin tăng.

b) Khi thêm NaCl 0,1M vào điện cực anot, có phản ứng:

Khi thêm CH3COONa vào điện cực anot có phản ứng:

AgI + Cl- ⇌ AgCl + I- K = 10-16.(10-10)-1 = 10-6 (nhỏ)

Theo phản ứng trên thấy K rất nhỏ, mặt khác nồng độ NaCl lại loãng, nên quá trình

chuyển sang AgCl là rất ít. Vì vậy suất điện động của pin coi không đổi.

c) Khi thêm NH3 0,2M vào điện cực anot, có phản ứng:

AgI + 2NH3 ⇌ Ag(NH3)2+ + I- K = 10-16.(10-7,24)-1 = 10-9,76 (rất nhỏ)

Theo phản ứng trên thấy K rất nhỏ, mặt khác nồng độ NH3 lại loãng, nên quá trình

chuyển sang Ag(NH3)2+ là rất ít. Vì vậy suất điện động của pin coi không đổi.

d) Khi thêm dung dịch KCN 0,2M vào điện cực anot, có phản ứng:

AgI + 2CN- ⇌ Ag(CN)2+ + I- K = 10-16.(10-20,48)-1 = 104,48 (lớn)

Theo phản ứng trên thấy K lớn, nên quá trình chuyển sang phức bền gần như hoàn toàn,

do đó ion Ag+ giảm đi, E(-) giảm. Vì vậy suất điện động của pin tăng.

e) Khi thêm dung dịch HNO3 0,2M vào điện cực anot, có phản ứng I- bị oxi hóa bởi HNO3

làm nồng độ ion I-, dẫn đến nồng độ ion Ag+ tăng (trong môi trường axit ion Ag+ không

tham gia quá trình tạo phức hiđroxo), nên E(-) tăng. Vì vậy suất điện động của pin giảm,

đến lúc nào đó có thể đổi chiều dòng điện.

Ví dụ 17: Cho sơ đồ pin:

(-) Ag AgNO31,000.10-1M; NH3 1M Ag2SO4(bão hoà) Ag (+)

1. Tính hằng số tạo phức Ag(NH3)2+ biết Eo

Ag+/Ag = 0,800V; KsAg2SO4 = 1,100.10-5;

Epin = 0,390V30

2. Suất điện động của pin thay đổi như thế nào nếu ta thay đổi như sau:

a) Thêm muối NaCN 1M vào điện cực anot.

b) Thêm HCl vào điện cực anot.

c) Thêm CH3COONa 0,01M vào điện cực anot.

d) Thêm muối BaCl2 bão hoà vào điện cực catot.

e) Thêm muối NaCN bão hoà vào điện cực catot.

Cho βAg(CN)2- = 1020,48; KsCH3COOAg = 10-2,7 ; KsBaSO4 = 10-9,96.

Phân tích: Đây là bài toán xác định hằng số tạo phức của một phức chất, dựa trên

pin điện khi biết thế khử của một điện cực và đo được Epin. Để hiểu và làm được học sinh

cần tính thành thạo cân bằng tạo phức. Theo bài này đã cho biết nồng độ ban đầu của ion

kim loại, của phối tử, từ đó tìm nồng độ mỗi ion ở trạng thái cân bằng, rồi lập biểu thức

liên quan tới hằng số tạo phức của ion kim loại thay vào phương trình Nec. Điều quan

trọng là học sinh hiểu được nồng độ bất kỳ của ion kim loại là nồng độ cân bằng của ion

kim loại trong cân bằng tạo phức.

1. Tính βAg(NH3)2 = ?

+ Tính E(+):

Theo cân bằng: Ag2SO4 ⇌ 2Ag+ + SO42- Ks = 1,10.10-5

2S S

=> [Ag+]2.[SO42-] = (2S)2.S = Ks

=> [Ag+] = 2S = 2.(Ks/4)1/3

=> E(+) = EoAg

+/Ag + 0,0592lg[Ag+]

= EoAg

+/Ag + 0,0592lg2.(Ks/4)1/3 = 0,8 + 0,0592lg2.(1,1.10-5/4)1/3 = 0,708(V).

+ Tính E(-):

Theo cân bằng:

Ag+ + 2NH3 ⇌ Ag(NH3)2+ β = ?

Co 0,1 1 0

C x (0,8+2x) (0,1-x)

=> β = (0,1-x)/x.(0,8+2x) ≃ 0,1/0,8x

31

=> [Ag+] = x = 1/8β

=> E(-) = EoAg

+/Ag + 0,0592lg[Ag+] = 0,8 + 0,0592lg1/8β

= 0,747 - 0,0592lgβ

=> Epin = 0,708 - 0,747 + 0,0592lgβ = 0,390

=> β = 107,247

2. Xét các cân bằng:

a) Cho sơ đồ pin:

(-) Ag Ag(NH3)2+ (0,01M) Ag2SO4 (bão hoà) Ag (+)

Khi thêm muối NaCN vào điện cực anot có phản ứng:

Ag(NH3)2+ + 2CN- ⇌ Ag(CN)2

- + 2NH3 K = 10-7,24.1020,48 = 1013,24(rất lớn),

nên khi cho muối NaCN vào làm nồng độ ion Ag+ giảm do đó E(-) giảm. Vì vậy suất điện

động của pin tăng.

b) Thêm HCl vào điện cực anot.

Khi thêm HCl vào điện cự anot có phản ứng:

Ag(NH3)2+ + 2H+ → Ag+ + NH4

+

Do phản ứng trên làm nồng độ ion Ag+ tăng, nên E(-) tăng lên. Vì vậy suất điện động của

pin giảm và đến lúc nào đó pin ngừng hoạt động và đổi chiều dòng điện trong pin.

c) Thêm CH3COONa 0,01M vào điện cực anot.

Khi thêm CH3COONa vào điện cực anot có phản ứng:

Ag(NH3)2+ + CH3COO- ⇌ CH3COOAg + 2NH3 K = 10-7,24.(10-2,7)-1 = 10-4,54

(nhỏ)

Theo phản ứng trên thấy K nhỏ, mặt khác nồng độ CH3COONa lại loãng vì vậy lượng

phức mất đi rất ít. Vì vậy suất điện động của pin coi không đổi.

d) Thêm muối BaCl2 bão hoà vào điện cực catot.

Khi thêm BaCl2 vào điện cực catot có phản ứng:

Ba2+ + 2Cl- + Ag2SO4 ⇌ BaSO4 + 2AgCl K = 10-4,83.(10-9,96)-1.1010.2 = 1025,13 (rất lớn)

Theo cân bằng trên cho thấy nồng độ ion Ag+ ở điện cực catot giảm, nên làm E(+) giảm =>

làm suất điện điện của pin giảm và đến lúc nào đó có thể pin đổi chiều dòng điện.

e) Thêm muối NaCN bão hoà vào điện cực catot.

32

Khi thêm muối NaCN bão hoà vào có phản ứng:

Ag2SO4 + 4CN- ⇌ 2Ag(CN)2- + SO4

2- K = 10-4,83.(1020,48)2 = 1036,13 (rất lớn)

Từ phản ứng trên thấy K rất lớn, nên phản ứng xảy ra nhanh và hoàn toàn vì vậy E (+)

giảm nhanh, nên Epin giảm nhanh và đến lúc nào đó có thể pin đổi chiều dòng điện.

C. BÀI TẬP THAM KHẢO CÓ TÍNH CHẤT TỔNG HỢP:Ví dụ 19:

1. Thêm H2SO4 vào dung dịch gồm Pb(NO3)2 0,010 M và Ba(NO3)2 0,020 M cho đến nồng

độ 0,130 M (coi thể tích dung dich không đổi khi thêm axit).

Hãy tính pH và nồng độ các ion kim loại trong dung dịch A thu được.

2. a) Hãy biểu diễn sơ đồ pin gồm điện cực hiđro (p = 1 atm) đươc nhúng trong dung dịch

CH3COOH 0,010 M ghép (qua cầu muối) với điện cực Pb nhúng trong dung dịch A. Hãy

chỉ rõ anot, catot.

b) Thêm 0,0050 mol Ba(OH)2 vào 1 lít dung dịch ở phía cực hiđro (coi thể tích không thay

đổi). Tính Epin và viết phương trình phản ứng xảy ra khi pin hoạt động.

Cho: pKa (HSO4-) 2,00 ; pKa (CH3 COOH) 4,76;

cpKs (BaSO4) 9,93 ; pKs (PbSO4) 7,66 .

(RT/F) ln = 0,0592lg ; Eo = - 0,123 V.

Hướng dẫn giải:

1. Pb(NO3)2 Pb2+ + 2NO3–

0,010 ----- 0,010 Ba(NO3)2 Ba2+ + 2NO3

–

0,020 ----- 0,020 H2SO4 H+ + HSO4

–

0,130 ----- 0,130 0,130

HSO4– + Ba2+ BaSO4 + H+ ; 107,93

0,130 0,020 0,130 0,110 ----- 0,150

HSO4– + Pb2+ PbSO4 + H+ ; 105,66

0,110 0,010 0,150

33

H2

Pb2+/Pb

0,100 ----- 0,160Thành phần của hệ: HSO4

– 0,100 M H+ 0,160 M BaSO4 , PbSO4 HSO4

– H+ + SO42 – ; 10-2

C 0,100 x x[ ] (0,100 - x) (0,160 + x) x

x (0,160 + x)/(0,100 - x) = 10-2 x = [SO42–] = 5,69.10-3 (M)

[ H+] = (0,160 + x) = 0,1657 (M) pH = 0,78 [Ba2+] = KS /[SO4

2–] = 10-9,93/5,69.10-3 = 2,0.10-8 (M) [Pb2+] = KS /[SO4

2–] = 10-7,66/5,69.10-3 = 3,84.10-6 (M)

2. a) • Cực Hiđro: 2 H+ + 2e H2

CH3COOH H+ + CH3COO– ; K a = 10-4,76 C 0,01 [ ] 0,01 - x x x x2/(0,01 - x) = 10-4,76 x = [H+] = 4,08.10-4 M pH = 3,39

E = - 0,0592 pH = - 0,0592.3,39 = - 0,2006 (V)

• Cực Pb/PbSO4: PbSO4 + 2 e Pb + SO4

2 –

E = E + (0,0592/2) lg(1/[SO42–]).

Mà Eo = Eo + (0,0592/2) lg KS

= - 0,123 + (0,0592/2) lg10-7,66 = - 0,350 VVậy E = - 0,350 + (0,0592 / 2)lg(5,69.10-3)-1 = - 0,284 V < E

(Cũng có thể tính theo cặp Pb2+/Pb: E = - 0,123 + (0,0592/2) lg [Pb2+] = -0,123 + (0,0592/2) lg3,84.10-6 = - 0,283 V < E .

Vậy cực Pb là anot; cực hiđro là catot.

() Pb PbSO4, SO42- CH3COOH H2 (Pt) (+)

BaSO4 , H SO4-

b) 2 CH3COOH + Ba(OH)2 (CH3COO)2Ba + 2H2O

0,010 0,005 ----- ----- 0,005

CH3COO- + H2O CH3COOH + OH- K b = 10-9,24

C 0,010 [ ] 0,010 - x x x

x2/( 0,010 - x) = 10-9,24 x = 10-5,62 pH = 8,38

34

(BaSO4

)

2H+/H2

PbSO4/Pb

PbSO4/Pb Pb2+/Pb

2H+/H2

(PbSO4)

2H+/H2

((PbSO4

)

E = - 0,0592 pH = - 0,0592.8,38 = - 0,496 V (anot) E = - 0,284 V (catot) Vậy Epin = - 0,284 - (- 0,496) = 0,212 V. Phản ứng trong pin: anot H2 2 H+ + 2e 2 CH3COO- + 2 H+ 2 CH3COOH 2 CH3COO- + H2 2 CH3COOH + 2e catot PbSO4 + 2 e Pb + SO4

2–

Phản ứng xảy ra trong pin:PbSO4 + H2 + 2 CH3COO- Pb + SO4

2– + 2 CH3COOH

3. a) Phương trình các phản ứng xảy ra trên bề mặt các điện cực của bể mạ:Anot (cực +): 2 H2O - 4 e O2 + 4 H+ (sự oxi hoá)

Catot (cực -): 2 Ni2+ + 4 e 2 Ni (sự khử)Phương trình của phản ứng tổng cộng là:

2 Ni2+ + 2 SO42- + 2H2O 2 Ni + O2 + 2 H2SO4

Ví dụ 20:

Dung dịch A gồm Fe(NO3)3 0,05 M; Pb(NO3)2 0,10 M; Zn(NO3)2 0,01 M.

1. Tính pH của dung dịch A.

2. Sục khí H2S vào dung dịch A đến bão hoà ([H2S] = 0,10 M), thu được hỗn hợp B.

Những kết tủa nào tách ra từ hỗn hợp B?

3. Thiết lập sơ đồ pin bao gồm điện cực chì nhúng trong hỗn hợp B và điện cực platin

nhúng trong dung dịch CH3COONH4 1 M được bão hoà bởi khí hiđro nguyên chất ở áp

suất 1,03 atm. Viết phản ứng xảy ra trên từng điện cực và phản ứng trong pin khi pin làm

việc.

Cho: Fe3+ + H2O ⇌ FeOH2+ + H+ lg*β1 = -2,17

Pb2+ + H2O ⇌ PbOH+ + H+ lg*β2 = -7,80

Zn2+ + H2O ⇌ ZnOH+ + H+ lg*β3 = -8,96

; ở 25 oC:

pKS(PbS) = 26,6; pKS(ZnS) = 21,6; pKS(FeS) = 17,2. (pKS = - lgKS, với KS là tích số tan).

Hướng dẫn giải:1. Fe3+ + H2O ⇌ FeOH2+ + H+ *β1 = 10-2,17 (1)

Pb2+ + H2O ⇌ PbOH+ + H+ *β2 = 10-7,80 (2) Zn2+ + H2O ⇌ ZnOH+ + H+ *β3 = 10-8,96 (3)

35

2H+/H2

PbSO4/Pb

H2O ⇌ OH- + H+ Kw = 10-14 (4)

So sánh (1) (4): *β1. >> *β2. >> *β3. >> Kw tính pHA theo (1): Fe3+ + H2O ⇌ FeOH2+ + H+ *β1 = 10-2,17 (1)

C 0,05 [ ] 0,05 - x x x

[H+] = x = 0,0153 M pHA = 1,82.2. Do > nên:

1/ 2Fe3+ + H2S 2Fe2+ + S↓ + 2H+ K1 = 1021,28

0,05 - 0,05 0,05

2/ Pb2+ + H2S PbS↓ + 2H+ K2 = 106,68

0,10 0,05 - 0,25

3/ Zn2+ + H2S ⇌ ZnS↓ + 2H+ K3 = 101,68

4/ Fe2+ + H2S ⇌ FeS↓ + 2H+ K4 = 10-2,72

K3 và K4 nhỏ, do đó cần phải kiểm tra điều kiện kết tủa của ZnS và FeS:Vì môi trường axit = 0,010 M; = 0,050 M.Đối với H2S, do Ka2 << Ka1 = 10-7,02

nhỏ khả năng phân li của H2S trong môi trường axit không đáng kể, do đó chấp nhận [H+] = = 0,25 M tính theo cân bằng:

H2S ⇌ S2- + 2H+ Ka1.Ka2 = 10-19,92

= Ka1.Ka2 = 10-19,92 = 10-19,72.

Ta có: . < KS(ZnS) ZnS không xuất hiện; . < KS(FeS) FeS không tách ra.

Như vậy trong hỗn hợp B, ngoài S, chỉ có PbS kết tủa.

3. [Pb2+] = - 0,126 + = - 0,33 V

EPt = , trong đó [H+] được tính như sau:

CH3COONH4 NH + CH3COO-

1 1 NH ⇌ NH3 + H+ Ka = 10-9,24 (5)

CH3COO- + H2 O ⇌ CH3COOH + OH- Kb = 10-9,24 (6)

Do Ka = Kb và pH = 7,00 [H+] = 10-7

(có thể tính [H+] theo điều kiện proton hoặc tổ hợp 2 cân bằng (5) và (6))

Vậy: < EPbS/Pb = - 0,33 V

điện cực chì là catot, điện cực platin là anot. Sơ đồ pin:

36

(-)Pt(H2)│CH3COO- 1M; NH 1M ║S; PbS; H2S 1M; H+ 0,25M; Fe2+ 0,05M; Zn2+ 0,01M │Pb (+)

(p = 1,03 atm)

Trên catot: PbS + 2H+ + 2e Pb↓ + H2S Trên anot : H2 2H+ + 2e

2xH+ + CH3COO- CH3COOH

H2 + 2CH3COO- 2CH3COOH + 2e Phản ứng trong pin: PbS + H2 + 2H+ + 2CH3COO- Pb↓ + H2S +

2CH3COOH

Ví dụ 21:(Chọn QT – 2006).

Dung dÞch A ®îc t¹o thµnh bëi CoCl2 0,0100 M, NH3 0,3600 M vµ H2O2

3,00.103 M.

1. TÝnh pH vµ nång ®é ion Co2+ trong dung dÞch A.

2. ViÕt s¬ ®å pin vµ tÝnh søc ®iÖn ®éng E cña pin ®îc h×nh thµnh khi

ghÐp (qua cÇu muèi) ®iÖn cùc Pt nhóng trong dung dÞch A víi ®iÖn

cùc Ag nhóng trong dung dÞch K2CrO4 8,0.103 M cã chøa kÕt tña

Ag2CrO4.

Cho: pKa: NH4+ 9,24; HCrO4

6,50; pKs (chØ sè tÝch sè tan)

Ag2CrO4: 11,89.

EO: Co3+/Co2+ 1,84V; H2O2/2OH 0,94V; Ag+/Ag 0,799V.

Log h»ng sè t¹o phøc: Co3+ + 6NH3 Co(NH3)63+ ; lg1

= 35,16

Co2+ + 6NH3 Co(NH3)62+ ; lg2 =

4,39

ln = 0,0592 lg

H íng dÉn gi¶i:

1. CoCl2 Co2+ + 2Cl–

0,0100 ----- 0,0100

T¹o phøc cña ion coban víi NH3

Co2+ + 6 NH3 Co(NH3)62+ ; 2 = 104,39

0,0100 0,3600 ----- 0,3000 0,0100

37

RT F

Oxi ho¸ Co(NH3)62+ bëi H2O2.

2 Co(NH3)62+ Co(NH3)6

3+ + e H2O2 + 2e 2OH

2 Co(NH3)62+ + H2O2 2 Co(NH3)6

3+ + 2OH ; K = 10

(1)

TÝnh thÕ chuÈn E2 cña cÆp Co(NH3)63+/Co(NH3)6

2+ :

Co(NH3)63+ Co3+ + 6 NH3 ; 1

–1

Co3+ + e Co2+ ; K1 = 10 Co2+ + 6 NH3 Co(NH3)6

2+ ; 2

Co(NH3)63+ + e Co(NH3)6

2+ ; K2 = 10

K2 = K1 1–1 2 E2 = E1 + 0,0592 lg

E2 = 1,84 + 0,0592 (4,39 35,16) = 0,0184 (V)

K = 10 = K = 10 = 1031

2 Co(NH3)62+ + H2O2 2 Co(NH3)6

3+ + 2OH ; K = 1031

(1) 0,0100 0,0030

0,0040 ----- 0,0060 0,0060Thµnh phÇn giíi h¹n cña hÖ:

Co(NH3)62+ Co(NH3)6

3+ NH3 OH 0,0040 M 0,0060 M 0,3000 M 0,0060 M

TÝnh pH cña dung dÞch:Sù ph©n li cña c¸c phøc chÊt trong dung dÞch kh«ng lín v× lín vµ cã NH3 d. TÝnh pH theo c©n b»ng:

NH3 + H2O NH4+ + OH

(2) C 0,3000 6.10-3 [ ] (0,3000 - x) x (6.10-3 + x)

= 104,76 x = 7,682.104 << 0,3000

M

[OH] = 6,768.103 pH = 11,83

TÝnh nång ®é cña Co2+ trong dung dÞch:

KÕt qu¶ tÝnh theo (2) cho thÊy [NH3] 0,3000. Co(NH3)6

2+ Co2+ + 6 NH3 10-4,39

38

2

1

E1

0,0592

o

o

o2 (0,94 – E2 )

0,0592

o

E2

0,0592

o

o2 (0,94 – E2 )

0,0592 2 (0,94 –

0,0184 ) 0,0592

x (0,0060 + x) 0,3000 - x

o o

C 0,0040 [ ] (0,0040 - x) x 0,3000

= 10-4,39 x = [Co2+] = 2,117.10-4 <<

0,3000

V× vËy viÖc coi [NH3] 0,3000 lµ ®óng. 2. TÝnh Epin

E cña ®iÖn cùc Pt:[Co(NH3)6

3+] = C = 0,0060 M (v× 1 >> ; cã d NH3)

[Co(NH3)62+] = 4.10-3 – 2,117.10-4 = 3,788.10-3 (M)

EPt = E = 0,0184 + 0,0592 lg =

0,0320 (V)

TÝnh E cña ®iÖn cùc Ag: ThÕ cña ®iÖn cùc Ag do cÆp Ag2CrO4/2Ag quyÕt ®Þnh (hoÆc Ag+/Ag).

Ag2CrO4 + 2e 2Ag + CrO42–

EAg = E + lg

TÝnh E4 :

Ag2CrO4 2Ag+ + CrO42– ; Ks = 10-11,89

2 Ag+ + 2e Ag ; K32 = 10

(E3 = 0,799 V)

Ag2CrO4 + 2e 2Ag + CrO42– ; K4 = 10

K4 = K32. Ks E4 = E3 + lg Ks = 0,447 (V)

TÝnh nång ®é CrO42–:

CrO42– + H2O HCrO4

– + OH ; Kb = 10-7,5

Co 8.10-3 C 8.10-3 - x x x

= 10-7,5 x = 1,6.10-5 << 8.10-3

Ag2CrO4 2Ag+ + CrO42– ; Ks = 10-11,89

C 8.10-3

[] 2x 8.10-3 + x(2x)2 (8.10-3 + x) = 10-11,89 x = 6,3.10-6 << 8.10-

3

[CrO42–] = 8.10-3 M

EAg = 0,447 + lg = 0,5090 (V)39

x (0,3)6 0,0040 - x

Co(NH3)63+

Co(NH3)63+/

Co(NH3)62+

6.10-3

3,788.10-

3

o

0,0592 2

oAg2CrO4/2Ag

0,0592 2

1 CrO4

2–

2E4 0,0592

o

o 0,0592

x2 8.10-3 - x

o

2E3 0,0592

o

o

o

1 CrO4

2–

(Cã thÓ tÝnh theo EAg = E + 0,0592 lg [Ag+])

EAg > EPt Ag lµ catot, Pt lµ anot.

S¬ ®å pin:(a) Pt Co(NH3)6

2+ , Co(NH3)63+ , NH3 Ag2CrO4 , CrO4

2– Ag

(c)

Epin = Ec – Ea = 0,5090 – 0,0302 = 0,479 (V)

Ví dụ 22: (Chọn QT – 2007) Dung dịch A gồm FeSO4 0,020 M; Fe2(SO4)3 và H2SO4.

a) Lấy chính xác 25,00 ml dung dịch A, khử Fe3+ thành Fe2+; chuẩn độ Fe2+ trong hỗn hợp

(ở điều kiện thích hợp) hết 11,78 ml K2Cr2O7 0,0180 M. Hãy viết phương trình ion của

phản ứng chuẩn độ. Tính nồng độ M của Fe2(SO4)3 trong dung dịch A.

b) Tính nồng độ M của H2SO4 trong dung dịch A, biết dung dịch này có pH = 1,07.

c) Ghép cực Pt nhúng trong dung dịch A (qua cầu muối) với cực Ag nhúng trong dung

dịch AgNO3 0,0190 M có thêm K2CrO4 cho đến nồng độ 0,0100 M (coi thể tích được giữ

nguyên).

Hãy cho biết anot, catot và viết phương trình phản ứng xảy ra khi pin hoạt động. Tính

sức điện động của pin.

Cho pKa: HSO4- 1,99; Fe3+( Fe3+ + H2O ⇌ FeOH2+ + H+) 2,17;

Fe2+( Fe2+ + H2O ⇌ FeOH+ + H+) 5,69.

Chỉ số tích số tan pKs của Ag2CrO4 11,89.

Eo : Fe3+/ Fe2+ 0,771 V; Ag+/Ag 0,799 V; (RT/F)ln = 0,0592 lg.


3. a) Phản ứng c/độ Cr2O + 6 Fe2+ + 14 H+ → 2 Cr3+ + 6 Fe3+ + 7 H2O

CFe = CFeSO + 2 CFe (SO ) = 0,02 + 2C1

CFe . 25,00 = 6 (CCr O . VCr O )→ 25,00(0,020 + 2C1) = 6(0,0180 . 11,78)

C1 = 0,01544 M hay CFe2(SO4)3 = 0,01544 M.

b) Trong dd A có: Fe2+ 0,020 M; Fe3+ 2C1; H+ (C, M); HSO (C, M); các cân bằng:

2 H2O H3O+ + OH- Kw = 10-14 (1)

40

Ag+/Ag

Fe2+ + 2 H2O FeOH+ + H3O+ Ka1 = 10-5,96 (2)

Fe3+ + 2 H2O FeOH2+ + H3O+ Ka2 = 10-2,17 (3)

HSO + H2O SO + H3O+ Ka = 10-1,99 (4).

So sánh ta thấy (3) và (4) là chủ yếu và tương đương nhau. Áp dụng đ/luật bảo toàn

proton, ta có [H3O+] = CH + [FeOH2+] + [SO ] (a)

Từ (3) có [FeOH2+] / [Fe3+] = Ka2 / [H3O+] → [FeOH2+] / CFe = Ka2 / Ka2 + [H3O+]

= 10-2,17 / (10-2,17 + 10-1,07) → [FeOH2+] = 0,0736 CFe = 0,0736 . 0,015445 . 2.

T/ tự, từ (4) có [SO ] / [HSO ] = Ka / [H3O+]

→ [SO ] / CHSO = 10-1,99/ (10-1,99 + 10-1,07) → [SO ] = 0,107 C;

P/ trình (a) trở thành [H3O+] = C + 0,0736 CFe + 0,107 C (b).

Từ (b) CH SO = C = (10-1,07 – 0,0736 . 0,03089) / 1,107 → CH SO = C = 0,07483 M.

c) EPt = E Fe / Fe = E Fe / Fe + 0,0592 lg([Fe3+]/[Fe2+])

Fe3+ + 2 H2O FeOH2+ + H3O+ 10-2,17

C 0,03089

[ ] 0,03089 – x x 10-1,07

x .10-1,07 / (0,03089 – x) = 10-1,07 → x = 0,002273→ [Fe3+] = 0,03089 – 0,002273

= 0,02862 M → [Fe2+] = CFe = 0,020 M (vì Ka1 rất bé).

Vậy: EPt = 0,771 + 0,0592 lg ( 0,02862 / 0,020) = 0,780 V.

2 Ag+ + CrO → Ag2CrO4↓

0,019 0,010

- 5. 10-4

Ag2CrO4↓ → 2 Ag+ + CrO Ks = 10-11,89

C 5.10-4

[ ] 2x 5.10-4 + x

( 2x )2 (5.10-4 + x) = 10-11,89 → 4x3 + 2,0.10-3x2 - 10-11,89 = 0 → x = 2,08.10-5

Có: [Ag+] = 2x = 4,96.10-5 M.

EAg = E + 0,0592 lg [Ag+] = 0,799 + 0,0592 lg4,96.10-5 = 0,544 V.

41

Vì EAg < EPt nên cực Ag là anot; cực Pt catot.

Phản ứng trong pin: anot 2 Ag + CrO → Ag2CrO4↓ + 2e

catot 2x│ Fe3+ + e → Fe2+

2 Ag + CrO + 2Fe3+ → Ag2CrO4↓ + 2 Fe2+

Epin = EPt - EAg = 0,780 – 0544 = 0,236 V.

Ví dụ 23: (Chọn QT – 2008) 1. Tính Eo . Thiết lập sơ đồ pin và viết phương trình phản ứng xảy ra trong pin được ghép bởi

cặp CrO42-/CrO2¯ và NO3

-/NO ở điều kiện tiêu chuẩn.

Cho: Cr3+ + H2O ⇌ CrOH2+ + H+ *β1= 10-3,8

Fe2+ + H2O ⇌ FeOH+ + H+ *β2 = 10-5,92

Cr(OH)3↓ ⇌ Cr3+ + 3 OH¯ KS = 10-29,8

Cr(OH)3↓ ⇌ H+ + CrO2- + H2O

K = 10-14

H2O ⇌ H+ + OH- Kw =10-14

E0CrO4

2-/Cr(OH)3, OH

- = -0,13 V ; E0NO3

-, H

+/NO = 0,96 V.

2. Để xác định hằng số tạo phức (hay hằng số bền) của ion phức [Zn(CN)4]2-, người ta làm

như sau:

Thêm 99,9 ml dung dịch KCN 1M vào 0,1 ml dung dịch ZnCl2 0,1 M để thu được

100ml dung dịch ion phức [Zn(CN)4]2- (dung dịch A). Nhúng vào A hai điện cực: điện cực

kẽm tinh khiết và điện cực so sánh là điện cực calomen bão hoà có thế không đổi là 0,247

V (điện cực calomen trong trường hợp này là cực dương). Nối hai điện cực đó với một

điện thế kế, đo hiệu điện thế giữa chúng được giá trị 1,6883 V.

Hãy xác định hằng số tạo phức của ion phức [Zn(CN)4]2-. Biết thế oxi hoá - khử tiêu

chuẩn của cặp Zn2+/Zn bằng -0,7628 V.


c. Tính E0 (E0x)

CrO42- + 4 H2O + 3 e ⇌ Cr(OH)3↓ + 5 OH¯

K1 = 10 Cr(OH)3↓ ⇌ H+ + CrO2¯ + H2O

K2 = 10-14

H+ + OH¯ ⇌ H2O Kw-1 =1014

CrO42- + 2 H2O + 3 e ⇌ CrO2

- + 4 OH- K3 =10

42

K3 = K1. K2. Kw-1 E0 = -0,13 V < E0 = 0,96 V

Vậy cặp CrO42-/CrO2

- là anot và cặp NO3-/NO là catot. Sơ đồ pin:

(-) Pt CrO42- 1M ; CrO2

- 1M ; OH- 1M NO3- 1M ; H+ 1M (Pt) NO, pNO = 1atm (+)

Phản ứng xảy ra trong pin:

Tại catot: NO3- + 4 H+ + 3 e ⇌ NO↑ + 2 H2O

Tại anot: CrO2- + 4 OH- ⇌ CrO4

2- + 2 H2O + 3e

4 HOH ⇌ H+ + OH-

NO3- + CrO2

- ⇌ CrO42- + NO↑

2. Phản ứng tạo phức: Zn2+ + 4 CN- ⇌ [[Zn(CN)4]2-]

Theo đề bài, rất dư CN- nên sự tạo phức xảy ra hoàn toàn, tính nồng độ ion Zn2+ ở cân bằng tạo phức theo nồng độ ion phức, phối tử và liên quan với hằng số tạo phức. Từ biểu thức:

E (đo được) = 1,6883 = ECal – EZn = 0,247 – EZn

EZn = 0,247 – 1,6883 = – 1,4413 V

EZn = – 0,7628 + (0,0592/2)lg [Zn2+] = –1,4413 (V)

=> tính được β = 1018,92

Ví dụ 24: (Chọn QT – 2009).

Eo(MnO4

-/Mn2+) = 1,51V; Eo(MnO4

-/MnO2) = 1,70V

Hãy:

1. a. Thiết lập một sơ đồ pin để xác định tích số tan của AgI. Viết các phương trình

phản ứng xảy ra trên mỗi điện cực và trong pin.

b. Tính độ tan (s) tại 25oC của AgI trong nước.

2. a. Lập pin điện trong đó xảy ra sự oxi hoá ion Fe2+ thành ion Fe3+ và ion Au3+ bị

khử thành ion Au+. Viết các phương trình phản ứng xảy ra trên mỗi điện cực và trong pin.

b. Tính sức điện động chuẩn của pin và hằng số cân bằng của phản ứng xảy ra trong pin này.

3. Lập pin điện trong đó có điện cực Pt nhúng vào dung dịch thu được từ 2,24 lít khí H2S

(ở đktc) lội vào 100 ml dung dịch FeCl3 2M điện cực Pt nhúng vào dung dịch có MnO4- 1M

(pH = 0). Viết các phương trình trên các điện cực và phản ứng xảy ra trong pin. Tính ∆Go

Hướng dẫn giải:43

C *β1

*β1 + h

Cr3

+

1. a. Để xác định tích số tan KS của AgI, cần thiết lập sơ đồ pin có các điện cực Ag

làm việc thuận nghịch với Ag+. Điện cực Ag nhúng trong dung dịch nào có [Ag+] lớn hơn

sẽ đóng vai trò catot. Vậy sơ đồ pin như sau:

(-) Ag │ I-(aq), AgI(r) ║ Ag+(aq) │ Ag(r) (+)

Hoặc: (-) Ag, AgI(r) │ I-(aq) ║ Ag+(aq) │ Ag(r) (+)

Phản ứng ở cực âm: Ag(r) + I−(aq) AgI(r) + e K

Phản ứng ở cực dương: Ag+(aq) + e Ag(r) K2

Phản ứng xảy ra trong pin: Ag+(aq) + I-(aq) AgI(r) K (1)

Trong đó K = K .K2 = ≈ 1,0.1016 KS = 1,0.10−16.

b. Gọi S là độ tan của AgI trong nước nguyên chất, ta có:

AgI↓ Ag+ + I- KS = 10-16

S S

Vì quá trình tạo phức hidroxo của Ag+ không đáng kể, I- là anion của axit mạnh HI, nên

S = =1,0.10-8 M

2. Theo qui ước: quá trình oxi hóa Fe2+ xảy ra trên anot, quá trình khử Au3+ xảy ra trên catot,

do đó điện cực Pt nhúng trong dung dịch Fe3+, Fe2+ là anot, điện cực Pt nhúng trong dung dịch

Au3+, Au+ là catot:

(-) Pt │ Fe3+(aq), Fe2+(aq) ║ Au3+(aq), Au+(aq) │ Pt (+)

Phản ứng ở cực âm: 2x Fe2+(aq) Fe3+(aq) + e K

Phản ứng ở cực dương: Au3+(aq) + 2e Au+(aq) K2

Phản ứng trong pin: Au3+(aq) + 2Fe2+(aq) Au+(aq) + 2Fe3+(aq) K (2)

K = (K )2.K2 =

Trong đó thế khử chuẩn của cặp Fe3+/Fe2+ được tính (hoặc tính theo hằng số cân bằng) như

sau:

Fe3+ + 3e Fe E0(1) = -0,037 V, G0(1) = -3FE0(1)

Fe2+ + 2e Fe E0(2) = -0,440 V, G0(2) = - 2F E0(1)

Fe3+ + e Fe2+ E0(3) = = = 3E0(1)- 2E0(2) = 0,77V

44

→ K = (K )2.K2 = = 1016,61

Ở điều kiện tiêu chuẩn, sức điện động chuẩn của pin trên sẽ là:

E0pin = = 0,49 V

3. Lập pin điện trong đó có điện cực Pt nhúng vào dung dịch thu được từ 2,24 lít khí H2S (ở

đktc) lội vào 100 ml dung dịch FeCl3 2M điện cực Pt nhúng vào dung dịch có MnO4- 1M (pH =

0). Viết các phương trình trên các điện cực và phản ứng xảy ra trong pin. Tính ∆Go


Ở pH = 0, thể khử chuẩn Eo(MnO4

-/Mn2+) =1,51V> Eo(Fe3+/Fe2+) = 0,771V; nên có sơ đồ pin là

(-) Pt Fe3+ 1M; Fe2+ 1M MnO4- 1M; H+ 1M Pt (+)

Bán phản ứng ở cực âm: Fe2+ Fe3+ + e

Bán phản ứng ở cực dương: MnO4- + 5e + 8H+ Mn2+ + 4H2O

=> Phản ứng xảy ra khi pin hoạt động:

5Fe2+ + MnO4- + 8H+ ⇌ 3Fe3+ + Mn2+ + 4H2O K = 105∆E = 105(1,51-0,771)/0,0592 = 1062,42

=> ∆Go = -nFEo = -5.96500.(1,51-0,771) = -356,568kJ

môc lôc

Tr

45

PhÇn I: Tæng quan

I- TÇm quan träng, vai trß cña ph¶n øng trong pin

điện. .............

2

2

II. Tình hình thực tế nội dung kiến thức về pin điện trong các tài liệu hiện

hành.

2

III- Môc tiªu cña ®Ò

tµi. ....................................................................

3

IV- Ph¬ng ph¸p thùc

hiÖn. ................................................................

3

VI- Vai trß cña bµi tËp trong viÖc båi dìng HSG Quèc

gia. ........

3

Phần II: NỘI DUNG 4

A. CƠ SỞ LÝ THUYẾT: 5

I. ĐIỆN CỰC VÀ THẾ ĐIỆN CỰC: 5

1. Quy ước về thế điện cực: 5

2. Phương trình tính Eox/kh: 5

II. CÁC LOẠI ĐIỆN CỰC VÀ THẾ ĐIỆN CỰC: 5

1. Điện cực loại I: 5

2. Điện cực loại II: 5

3. Điện cực oxi hoá - khử (điện cực Redox): 7

4. Điện cực khí: 8

III. CÁC LOẠI PIN ĐIỆN: 10

III.1- Pin không nối lỏng: 10

III.2- Pin nối lỏng: 14

1. Pin nồng đồ: 14

2. Pin điện chỉ có các phản ứng oxi hóa khử: 15

46

3. Pin điện có các phản ứng phụ: 15

B. BÀI TẬP VẬN DỤNG:17

I. Viết sơ đồ pin, các quá trình, phương trình phản ứng khi pin hoạt

động, tính suất điện động của pin:

17

II. Tính hằng số và sự thay đổi suất điện động của pin. 25

1. Ví dụ minh họa: 25

2. Bài tập vận dụng có tính chất tổng hợp: 26

C. BÀI TẬP THAM KHẢO CÓ TÍNH CHẤT TỔNG HỢP: 33

Bắc Ninh, ngày 10 tháng 09 năm 2012

Nơi tiếp nhận ý kiến

Đ/c: Vương Bá Huy, tổ trưởng tổ Hóa trường THPT Chuyên Bắc Ninh

Email: [email protected]

47

D. Tài Liệu Hóa- Vương Bá Huy- THPT Chuyên Bắc Ninh

Documents

Transcript of D. Tài Liệu Hóa- Vương Bá Huy- THPT Chuyên Bắc Ninh