Các hiểu biết cơ bản để viết và cân bằng các phản ứng Hóa học thường gặp - Thế điện hóa chuẩn

Vietsciences-Võ Hồng Thái      20/02/06
 

Chương trình Hóa học

Chuần bị thi vô Đại học: Số oxi hóa khử
 Phản ứng oxi hóa khử
 Thế điện hóa chuẩn
 Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Quy luật chung về sự hòa tan trong nước các muối và hydroxyd 1
 Quy luật chung về sự hòa tan trong nước các muối và hydroxyd 2
Các phản ứng vô cơ thường gặp khác
Các phản ứng oxi hóa khử thường gặp khác

====================


II.10. Thế điện hóa chuẩn (E0 OX/Kh)



Thế điện hóa chuẩn của cặp oxi hóa khử nào càng lớn về đại số thì chất oxi hóa đó càng mạnh, chất khử tương ứng càng yếu; Còn thế điện hóa chuẩn của cặp oxi hóa khử nào càng nhỏ về đại số thì chất oxi hóa đó càng yếu, chất khử tương ứng càng mạnh.


E0Ox1/Kh1 > E0Ox2/Kh2   Þ  Tính oxi hóa: Ox1 > Ox2
Tính khử: Kh1 < Kh2

Thí dụ:

Thực nghiệm cho biết: E0Ag+/Ag  >  E0Fe3+/Fe2+  >  E0Cu2+/Cu  >  E0Fe2+/Fe

Do đó, tính oxi hóa:  Ag+  >  Fe3+  >  Cu2+  >  Fe2+

tính khử:  Ag   <   Fe2+  <   Cu   <   Fe

Sau đây là trị số thế điện hóa chuẩn của một số cặp oxi hóa khử thường gặp (Người ta xác định được các trị số này là do thiết lập các pin điện hóa học giữa các cặp oxi hóa khử khác với cặp oxi hóa khử hiđro . Với điện cực hiđro được chọn làm điện cực chuẩn và qui ước E02H+/H2 = 0 V)


 

Cặp oxi hóa/khử Thế điện hóa chuẩn (E0Ox/Kh, Volt, Vôn) (Thế khử chuẩn)
K+/K -2,92
Ca2+/Ca -2,87
Na+/Na -2,71
Mg2+/Mg -2,37
Al3+/Al -1,66
Mn2+/Mn -1,19
Zn2+/Zn -0,76
Cr3+/Cr -0,74
Fe2+/Fe -0.44 
Ni2+/Ni -0,26
Sn2+/Sn -0,14
Pb2+/Pb -0,13
Fe3+/Fe -0,04
2H+(axit)/H2  0,00
Cu2+/Cu+ +0,16
Cu2+/Cu +0,34
Cu+/Cu +0,52
Fe3+/Fe2+ +0,77
Ag+/Ag +0,80
Hg2+/Hg +0,85
Pt2+/Pt +1,20
Au3+/Au +1,50

Lưu ý

L.1.

 E0Ag+/Ag > E0Fe3+/Fe2+ > E0Cu2+/Cu  >  E02H+/H2 >  E0Fe2+/Fe  >   E0Zn2+/Z

 (+0,80V)         (+0,77V)        (+0,34V)            (0,00V)           (-0,44V)        (-0,76V)

Þ        Tính oxi hóa:    Ag+  >  Fe3+  >  Cu2+  >  H+  >  Fe2+  >  Zn2+

           Tính khử :         Ag  <  Fe2+  <   Cu     <   H2  <   Fe    <   Zn

 

L.2.

Fe          +      Fe2+(dd)

0                       +3                              +2

Fe           +     Fe3+(dd)       ®            2Fe2+

Chất khử      Chất oxi hóa         Chất khử /Chất oxi hóa

 


Phản ứng trên xảy ra được là do:

Tính khử:         Fe    >   Fe2+

Tính oxi hóa: Fe3+  >  Fe2+

Fe    +    FeCl2 

Fe    +    2FeCl3        ®   3FeCl2

Fe    +    Fe2(SO4)3    ®   3FeSO4
 

L.3.

        Cu       +        Fe2+ (dd) 

         0                             +3                            +2                        +2 

        Cu       +        2Fe3+ (dd)    ®    Cu2+       +      2Fe2+

       Chất khử          Chất oxi hóa      Chất oxi hóa    Chất khử

Phản ứng trên xảy ra được là do:

Tính khử:           Cu > Fe2+
Tính oxi hóa: Fe3+  >   Cu2+

 

Thí dụ:

Fe      +        CuSO4           ®          FeSO4       +      Cu

Cu     +         FeSO4         

Cu     +        Fe2(SO4)3      ®        CuSO4  +     2FeSO4

Cu     +       2Fe(NO3)3       ®        Cu(NO3)2     +     2Fe(NO3)2

Cu     +      Fe(CH3COO)2    

Cu    +       2Fe(HCOO)3  ®      Cu(HCOO)2     +    2Fe(HCOO)2

L.4.

Ag+(dd)    +    Fe3+(dd)    

(Dung dịch muối bạc với dung dịch muối sắt (III) không có xảy ra phản ứng oxi hóa khử, nhưng có thể xảy ra phản ứng trao đổi)
 

    +1                              +2                           0                      +3

Ag+(dd)     +      Fe2+(dd)        ®       Ag       +      Fe3+

Chất oxi hóa Chất khử Chất khử Chất oxi hóa

Phản ứng trên xảy ra được là do:

Tính khử:      Fe2+   >   Ag

Tính oxi hóa:  Ag+   >   Fe3+

 

Thí dụ:

AgNO3   +   Fe(NO3)3         

AgNO3   +   Fe(NO3)2          ®         Ag    +   Fe(NO3)3

3AgNO3 +  3Fe(CH3COO)2   ®        3Ag   +   2Fe(CH3COO)3   +   Fe(NO3)3

AgNO3  +   Fe(CH3COO)3  

 

Nhưng:

3AgNO3   +  FeCl3             ®      3AgCl ¯       +     Fe(NO3)3   (Phản ứng trao đổi)

3CH3COOAg   +  FeBr3    ®      3AgBr¯    +   Fe(CH3COO)3  (Phản ứng trao đổi)

 

L.5.

Fe(dư) +    2Ag+(dd)         ®        Fe2+    +      2Ag

Fe       +    3Ag+(dd, dư)    ®        Fe3+    +      3Ag

Thí dụ:    

Fe    +    2Fe3+(dd)         ®       3Fe2+

Ag+(dd)   +    Fe2+(dd)   ®        Ag     +      Fe3+

 

Thí dụ:

Fe(dư)   +    2AgNO3               ®   Fe(NO3)2         +    2Ag

Fe        +    3AgNO3(dư)         ®   Fe(NO3)3         +    3Ag

Fe        +    3CH3COOAg (dư)  ®  Fe(CH3COO)3  +    3Ag

Fe(dö)  +    2AgClO3               ®   Fe(ClO3)2       +     2Ag

L.6.

3Zn(dư)    +    2Fe3+(dd)         ®      3Zn2+    +    2Fe

Zn     +       2Fe3+(dd, dư)        ®       Zn2+     +       2Fe2+

Vì dụ:

Zn       +     Fe2+       ®          Zn2+    +    Fe

2Fe3+  +    Fe           ®          3Fe2+

Ví dụ:

3 Zn (dư)   +    2FeCl3                ®     3ZnCl2    +        2Fe

Zn             +     2FeCl3 (dư)        ®      ZnCl2    +     2FeCl2

Zn            +     FeCl2                  ®     ZnCl2    +    Fe

Zn            +     Fe2(SO4)3 (dư)   ®     ZnSO4    +      2FeSO4

3Zn (dư)  +     2Fe(NO3)3          ®     3Zn(NO3)2    +    2Fe

 

L.7.

Tổng quát, kim loại đồng (Cu) không tác dụng với dung dịch muối đồng (II), nhưng đồng có thể tác dụng với dung dịch muối đồng (II) clorua để tạo đồng (I) clorua. Nguyên nhân là do CuCl kết tủa (không tan trong dung dịch nước).


 0                                 +2                                     +1

Cu         +       Cu2+(dd)         2Cu+

Chất oxi hóa     Chất khử                    Chất khử /Chất oxi hóa

Phản ứng không xảy ra là do:

Tính khử:          Cu      < Cu+
Tính oxi hóa:    Cu2+  <  Cu+

Cu    +     CuCl2(dd)           2CuCl ¯

Cu    +    CuSO4(dd)      

Cu    +    Cu(NO3)2(dd)  

                                

L.8.          

+1                             +1                   +2                             0

Cu+       +         Cu+    ®    Cu2+       +       Cu

Chất khử       Chất oxi hóa     Chất oxi hóa       Chất khử

 

Phản ứng trên xảy ra được là do:

Tính khử:       Cu+ > Cu
Tính oxi hóa: Cu+ > Cu2+

(E0Cu+/Cu  =  0,52V  >  E0Cu2+/Cu+ = 0,16V)

Thí dụ:

Cu2O    +    H2SO4(l)     ®   CuSO4    +    Cu    +    H2O

[ Cu2O +   H2SO4(l)     ®   Cu2SO4   +    H2O

Cu2SO4    +    Cu2SO4   ®   2Cu    +    2CuSO4   ]

(CuCl không tan trong nước, còn các muối đồng (I) khác, nói chung, không tồn tại)

 

Bài tập 4


viết các phản ứng xảy ra (nếu có) khi cho kim loại đồng (Cu) vào từng dung dịch sau đây:

 Fe2(SO4)3;  FeCl2;  Cu(CH3COO)2;  CuSO4;  CuCl2;   AgNO3;   NaNO3;   HNO3(l);  NaNO3 trộn với HCl;   HCl; HCl có hòa tan   O2;  Fe(NO3)3; Fe(CH3COO)2;  HNO3(đ, nguội);  HNO3(đ nóng); Al(NO3)3; Fe(NO3)2; Fe(CH3COO)3; HgCl2; Hhỗn hợp Cu(NO3)2 – H2SO4(l).

 

Bài tập 4'


Viết các phản ứng xảy ra (nếu có) khi cho kim loại sắt (Fe) vào từng dung dịch sau đây: FeCl2;  Fe(NO3)3;  CuSO4;  ZnSO4;  HCl;  AgNO3(dư);  CH3COOAg(thiếu);  HNO3(l);  KNO3;  KNO3 trộn với HCl;  H2SO4(l);  H2SO4(đ, nguội);  H2SO4đ, nóng(đ, nóng);  FeBr3;  FeSO4;  HNO3(đ, nguội);  HNO3(ñ, noùng);  CH3COOH;  CH3COOAg(dư); Cu2+; Fe2+; Fe3+; Mg(HCOO)2.



Bài tập 5 (Tuyển sinh đại học khối A, năm 2003)


Trộn một chất oxi hóa với một chất khử trong dung dịch. Phản ứng có xảy ra không? Nếu có thì theo chiều nào? Cho thí dụ minh họa.
Trong dãy điện hóa của kim loại, vị trí một số cặp oxi hóa khử được sắp xếp như sau: Al3+/Al; Fe2+/Fe; Ni2+/Ni; Fe3+/Fe2+; Ag+/Ag. Hãy cho biết:
- Trong số các kim loại Al, Fe, Ni, Ag, kim loại nào phản ứng được với dung dịch muối sắt (III). Viết các phương trình phản ứng.
- Phản ứng giữa dung dịch dòch AgNO3  và dung dịch Fe(NO3)2 có xảy ra không? Nếu có, hãy giải thích và viết phương trình phản ứng.

 

Bài tập 5'


Thế điện hóa chuẩn của một số cặp oxi hóa khử theo chiều giảm dần như sau:
E0 Ox/Kh : Ag+/Ag > Fe3+/Fe2+ > Cu2+/Cu > Fe2+/Fe > Zn2+/Zn.
 

a) Hãy so sánh độ mạnh giữa các chất oxi hóa và giữa các chất khử trong các cặp oxi hóa khử trên.
b) Viết phản ứng (nếu có) khi cho:
Trộn dung dịch muối bạc với dung dịch muối sắt (II).
Cho bột kim loại bạc vào dung dịch muối sắt (III).
Cho bột sắt vào dung dịch muối bạc có dư.
Cho bột sắt vào dung dịch muối kẽm.
Cho bột kẽm vào dung dịch muối sắt (III) có dư.
Cho bột đồng vào dung dịch muối sắt (III).



Bài tập 6


Cho 4,48 gam bột sắt vào 200 ml dung dịch hỗn hợp gồm FeCl3 0,2M và Fe2(SO4)3 0,25M. Sau khi kết thúc phản ứng, thu được m gam chất rắn và dung dịch A.
 

a) Tính m.
b) Xác định nồng độ mol (mol/l) của dung dịch A.
c) Nếu cô cạn dung dịch A, tính khối lượng muối khan thu được.
(Cho biết các muối muoái FeCl2, FeSO4  đều hòa tan được trong nước)
(Fe = 56; Cl = 35,5; S = 32; O = 16)


ĐS: m = 0,56g; FeCl2 0,3M; FeSO4 0,75M; 7,62g FeCl2; 22,8g FeSO4



Bài tập 6'


Cho 2,24 gam bột sắt vào một cốc có chứa 400 ml dung dịch AgNO3 0,225M. Khuấy đều để phản ứng xảy ra hoàn toàn. Thu được m gam chất rắn và 400 ml dung dịch A.
a) Tính m.
b) Tính nồng độ mol của chất tan trong dung dịch A.
(Fe = 56; Ag = 108)


ĐS: m = 9,72g; Fe(NO3)2 0,075M; Fe(NO3)3 0,025M



Bài tập 7 (Tuyển sinh đại học khối A, năm 2002)


Cho 18,5 gam hỗn hợp Z gồm Fe, Fe3O4 tác dụng với 200 ml dung dịch HNO3 loãng đun nóng và khuấy đều. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 2,24 lít khí NO duy nhất (đktc), dung dịch Z1 và còn lại 1,46 gam kim loại.
Viết các phản ứng.
Tính nồng độ mol/l của dung dịch HNO3
Tính khối lượng muối trong dung dịch Z1.
(Fe = 56; O = 16; N = 14)


ĐS: HNO3 3,2M; 48,6g



Bài tập 7'


Cho 1,95 gam bột kẽm vào 200 ml dung dịch Fe2(SO4)3  0,125M, khuấy đều. Sau khi kết thúc phản ứng, thu được x gam chất rắn và dung dịch Y.
Tính x.
Cô cạn dung dung dịch Y, tính khối lượng muối khan thu được.
(Zn = 65; Fe = 56; S = 32; O = 16)


ĐS: x = 0,28g; 4,83g ZnSO4; 6,84g FeSO4
 


Bài tập 8


Cho từ từ a mol bột kim loại sắt vào một cốc đựng dung dịch chứa b mol AgNO3.  Viết các phương trình phản ứng xảy ra ứng với các trường hợp có thể có. Tìm điều kiện liên hệ giữa a, b để có các trường hợp này và tìm số mol mỗi chất thu được theo a, b các chất thu được (không kể dung môi H2O) ứng với từng trường hợp trên.



Bài tập 8'


Cho từ từ dung dịch chứa b mol AgNO3  vào một cốc đựng a mol bột Fe. Viết các phương trình phản ứng xảy ra ứng với các trường hợp có thể có. Tìm điều kiện liên hệ giữa a, b để có các trường hợp này và tính số mol các chất thu được theo a, b (không kể dung môi) ứng với từng trường hợp trên.
 


Bài tập 9


Cho từ từ x mol bột kim loại kẽm (Zn) vào một cốc đựng dung dịch có hòa tan y mol FeCl3. Viết phương trình phản ứng xảy ra ứng với các trường hợp có thể có. Tìm điều kiện liên hệ giữa x, y để có các trường hợp này và tính số mol mỗi chất thu được theo x, y (không kể dung môi) ứng với từng trường hợp trên.
 


Bài tập 9'


Yêu cầu giống bài tập 6, nhưng bây giờ cho từ từ dung dịch chứa y mol FeCl3 vào cốc đựng x mol bột kẽm.

 

Câu hỏi ôn phần I, II

  1. Số oxi hóa của một nguyên tố là gì? Cho thí dụ minh họa.

  2. Độ âm điện của một nguyên tố là gì? Cho thí dụ minh họa.

  3. Hóa trị của một nguyên tố là gì? Cho thí dụ minh họa.

  4. Hóa trị ion của một nguyên tố là gì? Cho thí dụ minh họa.

  5. Cộng hóa trị của một nguyên tố là gì? Cho thí dụ minh họa.

  6. Phản ứng oxi hóa khử là gì? Cho thí dụ minh họa.

  7. Chất oxi hóa là gì? Tại sao chất oxi hóa còn được gọi là chất bị khử? Cho thí dụ.

  8. Chất khử là gì? Tại sao chất khử còn được gọi là chất bị oxi hóa?. Cho thí dụ.

  9. Phản ứng oxi hóa là gì? Phân biệt sự oxi hóa với chất oxi hóa. Cho thí dụ.

  10. Phản ứng khử là gì? Phân biệt sự khử với chất khử. Cho thí dụ.

  11. Phát biểu qui luật chiều diễn tiến của phản ứng oxi hóa khử trong dung dịch. Cho thí dụ minh họa.

  12. Hãy liệt kê dãy thế điện hóa (dãy hoạt động các kim loại) trong chương trình phổ thông và ý nghĩa của nó.

  13. Cặp oxi hóa khử là gì? Độ mạnh của chất oxi hóa và của chất khử tương ứng (liên hợp) có liên quan thế nào? Cho hai thí dụ cụ thể để minh họa.

  14. Thực nghiệm cho biết thứ tự điện thế của các cặp oxi hóa khử như sau:
    Au3+/Au > Ag+/Ag > Fe3+/Fe2+ >  Cu2+/Cu > 2H+/H2 > Fe2+/Fe> Zn2+/Zn > K+/K
    Hãy sắp theo thứ tự độ mạnh tính oxi hóa giảm dần và độ mạnh tính khử giảm dần của các chất oxi hóa, chất khử có trong các cặp trên.

  15. Tính số oxi hóa của từng nguyên tử C, O, N, Cl trong các phân tử hợp chất hữu cơ sau đây: Cloetan (Cloroetan, Cl-CH2-CH3); Propilen (CH2=CH-CH3); Anilin; Nitrobenzen; Axit benzoic (C6H5-COOH); Etilenglicol (HO-CH2-CH2-OH); Metyletyl ete (Etyl metyl eter, CH3-O-C2H5); Axit metacrilic (CH2=CCH3COOH); Alanin (Axit 2-aminopropanoic); Vinylclorua (CH2=CHCl); Rượu alylic (CH2=CHCH2OH).

  16. Hãy cho biết hóa trị, hóa trị ion, cộng hóa trị (nếu có) và số oxi hóa của từng nguyên tử trong các phân tử hợp chất sau đây: Natri clorua (Clorur natrium); Etilen; Bari oxit; Nước; Hiđro peoxit (Peroxid hydrogen); Hiđrua sunfua (Sulfur hydrogen); Hiđrua pesunfua; Kali sunfua; Propan; Glixin (Axit aminoaxetic); Axit sunfuric; Glixerin; Kali oxit; Etylamin (CH3CH2NH2); Anilin; Kẽm clorua; Rượu etylic (Etanol); Glicocol (Glixin); Fomanđehit (Formaldehyde, Metanal, HCHO).

  17. Cho từ từ x mol bột kim loại sắt vào dung dịch chứa y mol bạc axetat (acetat bạc). Viết các phương trình phản ứng xảy ra ứng với các trường hợp có thể có. Tìm điều kiện liên hệ giữa x, y để có các trường hợp này và tính số mol mỗi chất thu được theo x, y (không kể dung môi) ứng với từng trường hợp trên.

  18. Cho từ từ dung dịch có hòa tan a mol bạc axetat vào một cốc có chứa b mol bột kim loại sắt. Viết các phương trình phản ứng xảy ra ứng với các trường hợp có thể có. Tìm điều kiện liên hệ giữa a, b ứng với từng trường hợp trên (không kể H2O).

  19. Cho từ từ x mol kim loại kẽm vào dung dịch chứa y mol Fe2(SO4)3. Viết các phương trình phản ứng có thể có. Tìm điều kiện liên hệ giữa x, y để có thể xảy ra từng trường hợp trên và tính số mol mỗi chất thu được theo x, y (không kể dung môi) ứng với từng trường hợp.

  20. Yêu cầu như bài 19 khi cho từ từ dung dịch chứa a mol Fe2(SO4)3 vào một cốc đựng b mol bột Zn.

  21. Viết các phản ứng xảy ra (nếu có) khi cho bột Fe vào từng dung dịch sau đây: Cu(NO3)2; Fe(NO3)3; Fe(NO3)2; AgNO3 dư; AgNO3 thiếu; Mg(NO3)2; HNO3(l); HNO3(đ, nóng); HNO3(đ, nguội); KNO3; H2SO4(l); H2SO4(đ, nóng); H2SO4(đ, nguội); KNO3 trộn với H2SO4loãng; HCl; CH3COOH.
    Chuần bị thi vô Đại học: Số oxi hóa khử
     Phản ứng oxi hóa khử


    22.  Thế điện hóa chuẩn
     Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
    Quy luật chung về sự hòa tan trong nước các muối và hydroxyd 1
     Quy luật chung về sự hòa tan trong nước các muối và hydroxyd 2
    Các phản ứng vô cơ thường gặp khác
    Các phản ứng oxi hóa khử thường gặp khác

           © http://vietsciences.free.fr  và http://vietsciences.org  và http://vietsciences2.free.fr Võ Hồng Thái