Tổng hợp lý thuyết về dãy điện hóa kim loại - Có thể bạn chưa biết

DÃY ĐIỆN HÓA KIM LOẠI 

Bài viết dưới đây cunghocvui.com sẽ tổng hợp dãy điện hóa kim loại đầy đủ nhất. 

I. Khái niệm dãy điện hóa kim loại

Dãy điện hóa của kim loại hay còn gọi là dãy hoạt động hóa học của kim loại.

Đây là dãy những cặp oxi hóa - khử của kim loại sắp xếp theo chiều tăng dần tính oxi hóa của ion kim loại và giảm dần tính khử của kim loại (tức thứ tự tăng dần thế điện cực chuẩn). 

Dãy điện hóa của một số kim loại thông dụng \(\dfrac{K^+}{K}; \dfrac{Na^+}{Na}; \dfrac{Mg^+}{Mg}; \dfrac{Al^{3+}}{Al}; \dfrac{Zn^{2+}}{Zn}; \dfrac{Fe^{2+}}{Fe}; \dfrac{Ni^{2+}}{Ni}; \dfrac{Sn^{2+}}{Sn}; \dfrac{Pb^{2+}}{Pb}; \dfrac{2H^+}{H_2}; \dfrac{Cu^{2+}}{Cu}; \dfrac{Fe^{3+}}{Fe_{2+}}; \dfrac{Ag^+}{Ag}\)

II. Ý nghĩa dãy điện hóa kim loại

1. So sánh tính oxi hóa - khử 

- Trong dung môi nước, thế diện cực chuẩn của kim loại \(E^o_{M^{n+}/M}\) càng lớn thì tính oxi hóa của cation \(M^{n+}\) càng mạnh và tính khử kim loại M càng yếu và ngược lại. 

- Tính khử kim loại giảm dần từ trái sang phải, tính oxi hóa của cation tăng. 

2. Chiều phản ứng oxi hóa - khử 

Xác định chiều của phản ứng oxi hóa - khử cũng là sự tìm hiểu về phản ứng đó trong điều kiện tự nhiên có xảy ra hay không. 

3. Xác định suất điện động chuẩn của pin điện hóa 

Suất điện động chuẩn của pin điện hóa \(E^o_{pin}\) bằng thế điện cực chuẩn của cực dương trừ đi thế điện cực chuẩn của cực âm. Suất điện động của pin điện hóa luôn dương. 

\(E^o_{pin} = E^o_{(+)} - E^o_{(-)}\)

4. Xác định thế điện chuẩn của cặp oxi hóa - khử 

Xác định được thế điện cực chuẩn của cặp oxi hóa - khử khi biết suất điện động chuẩn của pin điện hóa \(E^o_{pin} \) và thế điện chuẩn cặp oxi hóa - khử. 

\(E^o_{(+)} = E^o_{pin} + E^o_{(-)}; E^o_{(-)} = E^o_{(+)} - E^o_{pin} \)

III. Khái niệm cặp oxi hóa - khử 

Tổng quát:

\(\underbrace{M^{n+}} + ne \rightleftharpoons \underbrace{M}\)

Oxi hóa     Dạng khử

Dạng oxi hóa khử và dạng khử của một nguyên tố kim loại tạo nên cặp oxi hóa - khử. Cặp oxi hóa - khử trên được viết như sau: \(M^{n+}/M\)

Ví dụ 1: Cặp oxi hóa - khử \(Fe^{2+}/Fe\)

\(Fe^{2+} + 2e \rightleftharpoons Fe\)

Ví dụ 2: So sánh tính chất hai cặp oxi hóa - khử \(Cu^{2+}/Cu\) và \(Ag^{+}/Ag\).

\(Cu + 2Ag^+ \rightarrow Cu^{2+} + 2Ag\)

=> Tính khử: Cu > Ag

Tính oxi hóa: \(Ag^+ > Cu^{2+}\)

IV. Pin điện hóa, suất điện động và thế điện cực 

- Pin điện hóa là một thiết bị gồm: 2 lá kim loại, mỗi lá được nhúng vào 1 dung dịch muối có chứa cation của kim loại đó, 2 dung dịch này nối với nhau bằng một cầu muối (dung dịch điện nitro: \(NH_4NO_3\); \(KNO_3\))

- Suất điện động của pin (E) là hiệu của thế điện cực dương \(E_{(+)}\) và điện cực âm \(E_{(-)}\). Điện cực dương là điện cực có thể lớn hơn và suất điện động của pin luôn là số dương. 

\(E = E_{(+)} - E_{(-)}\)

- Suất điện động chuẩn của pin \(E^o\) là suất điện động khi nồng độ ion kim loại ở điện cực đều bằng 1M khi ở nhiệt độ \(25^oC\).

\(E^o = E^o_{(+)} - E^o_{(-)}\) hoặc \(E^o = E^o_{(catot)} - E^o_{(anot)}\)

- Yếu tố ảnh hưởng đến suất điện động của pin điện hóa như:

+ Nhiệt độ 

+ Nồng độ ion kim loại

+ Bản chất kim loại làm điện cực

- Trong pin điện hóa:

+ Cực âm (anot): quá trình oxi hóa

+ Cực dương (catot): quá trình khử

Trên đây là toàn bộ lý thuyết quan trọng về dãy điện hóa kim loại, sau khi học xong độc giả có thể tham khảo các dạng bài tập liên quan tại cunghocvui.com.