Bài giảng môn Hóa đại cương - Chương 6: Điện hóa học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIÊN GIANG 
CHƯƠNG 6 
ĐIỆN HÓA HỌC 
ĐIỆN HÓA HỌC 
6 
6.1. Phản ứng oxi hóa – khử 
6.2. Phản ứng hóa học và dòng điện 
ĐIỆN HÓA HỌC 
6 
NỘI DUNG 
CÁC LOẠI ĐIỆN CỰC 
ĐIỆN PHÂN 
ỨNG DỤNG ĐIỆN PHÂN 
6.3. Các loại điện cực 
Điện cực 
6.3.1. Phân loại điện cực 
Điện cực loại 1 
Điện cực loại 2 
Điện cực loại 3 
Điện cực khí 
Điện cực oxh-kh 
Điện cực hỗn hống 
Điện cực calomel 
Điện cực Ag - AgCl 
Định nghĩa điện cực 
Ký hiệu điện cực 
Phản ứng xảy ra trên điện cực 
Phương trình Nernst áp dụng tính thế 
Nội dung cần nắm đối với một điện cực 
6.3.1. Phân loại điện cực 
Phản ứng điện cực: M n+ + ne → M 
Định nghĩa : Kim loại (á kim) nhúng trong dung dịch chứa ion của kim loại (á kim) đó 
Điện cực loại 1 
Ký hiệu M n + / M 
PT Nernst: 
6.3.1. Phân loại điện cực 
Điện cực đồng: Cu 2+ /Cu 
Phản ứng điện cực: Cu 2+ + 2e → Cu 
Phương trình Nernst ở 25 0 C: 
Điện cực loại 1 
Ví dụ: 
6.3.1. Phân loại điện cực 
Phản ứng điện cực: MA + ne → M + A n- 
Định nghĩa: 
Kim loại M được phủ một hợp chất khó tan (muối, oxit hay hydroxit) của kim loại đó và nhúng vào dung dịch chứa anion của hợp chất khó tan đó. 
Điện cực loại 2 
Ký hiệu: A n- / MA, M 
PT Nernst: 
6.3.1. Phân loại điện cực 
[1] Điện cực Calomel  : Pt, Hg/ Hg 2 Cl 2 / Cl - 
[2] Điện cực bạc – clorua bạc  : Ag, AgCl/ Cl - 
Bao gồm 
Điện cực loại 2 
6.3.1. Phân loại điện cực 
Điện cực loại 2 
Điện cực Calomel   
Ký hiệu: Cl – / Hg 2 Cl 2 , Hg 
PT Nernst: 
Phản ứng điện cực: Hg 2 Cl 2 + 2e → 2Hg + 2Cl – 
6.3.1. Phân loại điện cực 
Điện cực loại 2 
Điện cực Bạc – Bạc clorua 
Ký hiệu: Cl – / AgCl , Ag 
PT Nernst: 
Phản ứng điện cực: AgCl + e → Ag + Cl – 
6.3.1. Phân loại điện cực 
Định nghĩa: 
Kim loại trơ tiếp xúc đồng thời với khí và dung dịch chứa ion khí này ( Kim loại trơ thường là Pt). 
Điện cực khí 
6.3.1. Phân loại điện cực 
[1] Điện cực hydro : H + / H 2 , Pt 
[2] Điện cực oxy : OH – / O 2 , Pt 
[3] Điện cực clo : Cl – /Cl 2 , Pt 
Bao gồm 
Điện cực khí 
6.3.1. Phân loại điện cực 
Ký hiệu: Pt , H 2 / H + 
Điện cực khí 
Điện cực khí hydro 
6.3.1. Phân loại điện cực 
PT Nernst 
Phản ứng điện cực: 2H + + 2e → H 2 
Ký hiệu: Cl – / Cl 2 , Pt 
Điện cực khí 
Điện cực khí Clo 
6.3.1. Phân loại điện cực 
PT Nernst: 
Phản ứng điện cực: Cl 2 + 2e → 2Cl – 
Định nghĩa 
Hệ gồm kim loại trơ (Pt) nhúng vào dung dịch chứa đồng thời hai dạng oxy hóa khử. 
Phản ứng điện cực: Oxh + ne → Kh 
Điện cực oxy hóa khử - Redox 
6.3.1. Phân loại điện cực 
PT Nernst 
Ký hiệu: Oxh / kh,Pt 
Một số điện cực thông dụng: 
 Điện cực đơn giản: Pt, Fe 2+ / Fe 3+ 
 Điện cực phức tạp: Pt, Mn 2+ / MnO 4 - , H + 
 Điện cực quinhidron: Pt, C 6 H 4 (OH) 2 / C 6 H 4 O 2 
Điện cực oxy hóa khử - Redox 
6.3.1. Phân loại điện cực 
6.4. ĐIỆN PHÂN 
6.4.1 . Định nghĩa 
Là quá trình oxi hóa khử xảy ra ở bề mặt các điện cực khi cho dòng điện một chiều đi qua chất điện ly nóng chảy hoặc dung dịch chất chất điện ly . 
Sự điện phân 
6.4.2. Sự điện phân các chất điện ly 
Catot (-) 
- M n+ + ne → M 
Quá trình khử: 
Anot (+) 
 C ác ion OH - của kiềm hoặc của nước khó bị oxi hóa hơn các ion S 2- , I - , Br - , Cl -  
6.4.2. Sự điện phân các chất điện ly 
Quá trình oxi hóa: 
Các anion gốc axit dễ bị oxi hóa nhất theo thứ tự: 
RCOO - < Cl - < Br - < I - < S 2-  
NO 3 - , SO 4 2- , PO 4 3- , CO 3 2- , ClO 4 -  
Gốc axít có nguyên tử oxi k hông bị oxi hóa: 
 Nếu khi điện phân không dùng các anot trơ như graphit, platin (Pt) mà dùng các kim loại như Ni, Cu, Agthì các kim loại này dễ bị oxi hóa hơn các anion 
6.4.2. Sự điện phân các chất điện ly 
Một số ví dụ 
Điện phân dung dich CuCl 2 với anot điện cực trơ. 
Điện phân dung dịch K 2 SO 4 với anot trơ. 
 Điện phân dung dịch NaCl bão hòa với điện cực trơ có màn ngăn . 
 Điện phân dung dịch NiSO 4 với anot điện cực Cu. 
Một số ví dụ 
6.4.2. Sự điện phân các chất điện ly 
- Phương trình điện phân là: CuCl 2 
 Cu + Cl 2 
- Phương trình điện phân là: 2H 2 O 
2H 2 + O 2 
- Phương trình điện phân là: 
 2NaCl + 2H 2 O 2NaOH + H 2 + Cl 2 
- Phương trình điện phân là: 
NiSO4 + Cu → CuSO4 + Ni 
6.4.3. Định luật Faraday 
Trong đó: 
m: khối lượng chất giải phóng ở điện cực (gam) 
A: khối lượng mol nguyên tử của chất thu được ở điện cực 
n: số electron mà nguyên tử hoặc ion đã cho hoặc nhận 
I: cường độ dòng điện (A) - t: thời gian điện phân (s) 
F: hằng số Faraday 
 Đương lượng gam hóa học 
6.4.3. Định luật Faraday 
Ví dụ : Điện phân 100 ml dung dịch NaCl với điện cực trơ có màng ngăn với cường độ dòng điện I = 1,93A. Dung dịch thu được sau khi điện phân có pH = 12. Biết thể tích dung dịch không đổi, clo không hòa tan trong nước và hiệu suất điện phân 100%. Thời gian tiến hành điện phân là: 
A . 50 s B . 60 s C . 100 s D . 200 s 
6.4.3. Định luật Faraday 
Giải : 
pH = 12 
 [OH - ] = 10 -2 n OH - = 10 -3 
Tại catot (–) xảy ra phản ứng: 
2H 2 O + 2e → H 2 + 2OH - 
n e = 10 -3 mol 
 → m H2 = 10 -3 gam 
→ t = 
= 50s 
Cảm ơn thầy cô và các bạn đã theo dõi