1
LÊ KIM LONG
(Chủ biên)
LÂM NGỌC THIỀM
KỶ YẾU
TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG
Lần thứ 6-2010
Môn Hóa Học
Thái nguyên - 2010
2
3
Lời nói ñầu
ðã thành thông lệ, cứ ñến tháng 8 hàng năm các Thày, Cô giáo và học sinh
các trường chuyên thuộc các tỉnh miền núi phía Bắc lại gặp nhau ñể giao lưu học
hỏi lẫn nhau và trao ñổi các kinh nghiệm về mọi mặt trong việc dạy – học các môn
trong các trường chuyên. Năm nay, trường THPT chuyên Thái nguyên là chủ nhà
của hoạt ñộng vui vẻ và bổ ích này. Các bài viết này mặc dù chưa ñạt ñến trình ñộ
hoàn thiện nhưng là những mối quan tâm của các Thày, Cô giáo trong các trường
muốn gửi tới các học sinh lời chúc thành công trong học tập. Các thành viên Hóa
học của gia ñình chuyên Hùng Vương gửi tới các ñồng nghiệp những chia xẻ về
chuyên môn và cuộc sống. Mong rằng Hội Trại hè truyền thống Hùng Vương ngày
càng phát triển.
Hà Nội – Thái Nguyên, 01-03/08/2010
Lê Kim Long
Lâm Ngọc Thiềm
4
Mc lc
Li núi ủu 3
CHUYấN 1. MT S VN V CU TRC TINH TH
T Húa hc, trng THPT Chuyờn Cao Bng 5
CHUYấN 2. CN BNG OXI HO - KH V NG DNG
T Hoỏ - Trng THPT Chuyờn H Giang 22
CHUYấN 3. PIN IN HểA
Trng THPT Chuyờn Nguyn Tt Thnh, Yờn Bỏi 59
CHUYÊN Đề 4. CấU TạO NGUYÊN Tử Và BảNG TUầN HOàN
Tổ Hóa học, trờng THPT chuyên Hoàng Văn Thụ, Hòa Bình 91
CHUYấN 5. TNH PH TRONG DUNG DCH CC CHT IN LY
T Húa Sinh, THPT Chuyờn Lo cai 125
CHUYấN 6. C CH PHN NG A
E
V S
E
TRONG HểA HC HU C
BC THPT
T Húa hc, trng THPT chuyờn H long, Qung Ninh 164
5
Chuyên ñề 1
MỘT SỐ VẤN ðỀ VỀ CẤU TRÚC TINH THỂ
Tổ Hóa học, trường THPT Chuyên Cao Bằng
I. ðặt vấn ñề:
Trong chương trình hoá học phổ thông cũng như trong chương trình phổ thông
chuyên, phần hoá học tinh thể là một phần khá lí thú và trừu tượng. Khi học về
phần này, nếu chỉ sử dụng sách giáo khoa và một số sách tham khảo thì học sinh
khó hình dung và khó áp dụng các kiến thức vào giải các BTHH có liên quan. Do
ñó, ñể giúp hoc sinh tiếp cận kiến thức về cấu trúc tinh thể một cách cụ thể và biết
áp dụng vào giải các bài tập liên quan, chúng tôi ñưa ra chuyên ñề về cấu trúc tinh
thể.
II. Lý thuyết:
* Cấu trúc tinh thể: Mạng lưới tinh thể (cấu trúc tinh thể) là mạng lới không gian
ba chiều trong ñó các nút mạng là các ñơn vị cấu trúc (nguyên tử , ion, phân tử ).
- Tinh thể kim loại
- Tinh thể ion
- Tinh thể nguyên tử ( Hay tinh thể cộng hoá trị)
6
- Tinh thể phân tử.
* Khái niệm về ô cơ sở:
Là mạng tinh thể nhỏ nhất mà bằng cách tịnh tiến nó theo hướng của ba trục tinh
thể ta có thể thu ñược toàn bộ tinh thể.
Mỗi ô cơ sở ñược ñặc trưng bởi các thông số:
1. Hằng số mạng: a, b, c, α, β, γ
2. Số ñơn vị cấu trúc : n
3. Số phối trí
4. ðộ ñặc khít.
A. Mạng tinh thể kim loại:
1. Một số kiểu mạng tinh thể kim loại.
1.1. Mạng lập phương ñơn giản:
- ðỉnh là các nguyên tử kim loại hay ion dương kim
loại.
- Số phối trí = 6.
- Số ñơn vị cấu trúc: 1
1.2. Mạng lập phương tâm khối:
7
- ðỉnh và tâm khối hộp lập phương là nguyên tử hay ion
dương kim loại.
- Số phối trí = 8.
- Số ñơn vị cấu trúc: 2
1.3. Mạng lập phương tâm diện
- ðỉnh và tâm các mặt của khối hộp lập phương là các
nguyên tử hoặc ion dương kim loại.
- Số phối trí = 12.
- Số ñơn vị cấu trúc:4
1.4. Mạng sáu phương ñặc khít (mạng lục phương):
- Khối lăng trụ lục giác gồm 3 ô mạng cơ sở. Mỗi ô
mạng cơ sở là một khối hộp hình thoi. Các ñỉnh và tâm khối
hộp hình thoi là nguyên tử hay ion kim loại.
- Số phối trí = 12.
- Số ñơn vị cấu trúc: 2
2. Số phối trí, hốc tứ diện, hốc bát diện, ñộ ñặc khít của mạng tinh thể, khối
lượng riêng của kim loại.
2.1. ðộ ñặc khít của mạng tinh thể
8
2.2. Hốc tứ diện và hốc bát diện:
a. Mạng lập phương tâm mặt:
- Hốc tứ diện là 8
A
B
C
A
A
B
LËp ph−¬ng t©m khèi
LËp ph−¬ng t©m mÆt
Lôc ph−¬ng chÆt khÝt
Hèc tø diÖn
Hèc b¸t diÖn
9
- Hốc bát diện là: 1 + 12.1/4 = 4
b. Mạng lục phương:
- Hốc tứ diện là 4
- Hốc bát diện là: 1 + 12.1/4 = 2
2.3. ðộ ñặc khít của mạng tinh thể
a) Mạng tinh thể lập phương tâm khối
2
3
a
a
a
= 4r
Số quả cầu trong một ô cơ sở : 1 + 8. 1/8 = 2
Tổng thể tích quả cầu
3
4
2. .
3
r
π
3
4 3
2. .( )
3 4
a
π
Thể tích của một ô cơ sở a
3
a
3
b) Mạng tinh thể lập phương tâm diện
=
= 68%
=
10
a
a
a
2
= 4.r
Số quả cầu trong một ô cơ sở : 6. 1/2 + 8. 1/8 = 4
Tổng thể tích quả cầu
3
4
4. .
3
r
π
3
4 2
4. .( )
3 4
a
π
Thể tích của một ô cơ sở a
3
a
3
c) Mạng tinh thể lục phương chặt khít
Số quả cầu trong một ô cơ sở: 4. 1/6 + 4. 1/12 + 1 = 2
Tổng thể tích quả cầu
3
4
2. .
3
r
π
3
4
2. .( )
3 2
a
π
Thể tích của một ô cơ sở
3 2 . 6
. .
2 2
a
a a
3
2
a
a
a
a
a
a
a
3
2
a
6
3
2a
6
3
a = 2.r
¤ c¬ së
b=
a
=
=
= 74%
=
=
= 74%
11
Nhận xét: Bảng tổng quát các ñặc ñiểm của các mạng tinh thể kim loại
Cấu trúc Hằng số
mạng
Số ñv
cấu
trúc
(n)
Số
phối
trí
Số
hốc
T
Số
hốc O
ðộ
ñặc
khít
(%)
Kim loại
Lập
phương
tâm khối
(lptk:bcc)
α=β=γ=90
o
a=b=c
2 8 - - 68 Kim loại kiềm,
Ba, Fe
α,
V, Cr,
…
Lập
phương
tâm diện
(lptd: fcc)
α=β=γ=90
o
a=b=c
4 12 8 4 74 Au, Ag, Cu, Ni,
Pb, Pd, Pt, …
Lục
phương
ñặc khít
(hpc)
α=β= 90
o
γ =120
o
a≠b≠c
2 12 4 2 74 Be, Mg, Zn, Tl,
Ti, …
2.4. Khối lượng riêng của kim loại
a) Công thức tính khối lượng riêng của kim loại
D =
3
3. .
4 .
A
M P
r N
π
(*) hoặc D = (n.M) / (N
A
.V
1 ô
)
12
M : Khối lượng kim loại (g) ; N
A
: Số Avogañro, n: số nguyên tử trong 1 ô cơ
sở.
P : ðộ ñặc khít (mạng lập phương tâm khối P = 68%; mạng lập phương tâm
diện, lục phương chặt khít P = 74%)
r : Bán kính nguyên tử (cm), V
1 ô
: thể tích của 1 ô mạng.
b) Áp dụng:
Bài 1: Tính khối lượng riêng của tinh thể Ni, biết Ni kết tinh theo mạng tinh
thể lập phương tâm mặt và bán kính của Ni là 1,24
0
A
.
Giải:
a
a
a
2
= 4.r
a =
0
4 4.1,24
3,507( )
2 2
r
A
= =
; P = 0,74
Khối lượng riêng của Ni:
8 3 23
3.58,7.0,74
4.3,14.(1,24.10 ) .6,02.10
−
=9,04 (g/cm
3
)
Bài 2: ( HSG QG 2007) Thực nghiệm cho biết ở pha rắn, vàng ( Au) có khối
lượng riêng là 19,4 g/cm
3
và có mạng lưới lập phương tâm diện. ðộ dài cạnh của ô
mạng ñơn vị là 4,070.10
-10
m. Khối lượng mol nguyên tử của vàng là: 196,97
g/cm
3
.
13
1. Tính phần trăm thể tích không gian trống trong mạng lưới tinh thể của
vàng.
2. Xác ñịnh trị số của số Avogadro.
Giải:
a
a
a
2
= 4.r
- Số nguyên tử trong 1 ô cơ sở:
8.1/8 + 6.1/2 = 4.
- Bán kính nguyên tử Au:
4.r = a
2
→ r= a
2
/4= 1,435.10
-8
cm
Thể tích bị chiếm bởi các nguyên tử:
V
nguyên
tử
= 4/3.π.r
3
= 4.4/3.3,14.(1,435.10
-8
)
3
= 5.10
-23
cm
3
.
Thể tích 1 ô ñơn vị:
V
1ô
= a
3
= (4,070.10
-8
)
3
= 6,742.10
-23
cm
3
.
Phần trăm thể tích không gian trống:
(V
1ô
- V
nguyên
tử
).100 / V
nguyên tử
= 26%.
Trị số của số Avogadro: N
A
= (n.M)/ ( D.V
ô
) = 6,02.10
23
.
Bài 3: ðồng kết tinh theo kiểu lập phương tâm diện.
a. Tính cạnh của hình lập phương của mạng tinh thể và khoảng cách ngắn nhất
giữa hai tâm của hai nguyên tử ñồng trong mạng, biết nguyên tử ñồng có bán kính
bằng 1,28A
0
.
14
b. Tính khối lượng riêng của ñồng theo g/ cm
3
. Cho Cu = 64.
Giải: Bán kính nguyên tử Cu là: r = 1,28.10
-8
cm.
Từ công thức: 4.r = a
2
→ a= 4.r /
2
= (4.1,28.10
-8
)/1,41 = 3,63.10
-8
cm.
Khoảng cách ngắn nhất giữa 2 tâm của hai nguyên tử ñồng trong mạng.
2.r = 2,56.10
-8
cm.
Khối lượng riêng: D = (n.M) / (N
A
.V
1 ô
) = 8,896 g/cm
3
.
Bài 4: ( HSG QG 2009) Máu trong cơ thể người có màu ñỏ vì chứa
hemoglobin ( chất vận chuyển oxi chứa sắt). Máu của một số ñộng vật nhuyễn thể
không có màu ñỏ mà cá màu khác vì chứa kim loại khác ( X). Tế bào ñơn vị ( ô
mạng cơ sở) lập phương tâm diện của tinh thể X có cạnh bằng 6,62.10
-8
cm. Khối
lượng riêng của nguyên tố này là 8920 kg/m
3
.
a. Tính thể tích của các nguyên tử trong một tế bào và phần trăm thể tích của tế
bào bị chiếm bởi các nguyên tử.
b. Xác ñịnh nguyên tố X.
Giải:
Số nguyên tử trong một tế bào: 8.1/8 + 6.1/2 = 4.
Tính bán kính nguyên tử: r = 1,276.10
-8
cm.
Thể tích bị chiếm bởi các nguyên tử V nguyên tử = 4.4/3.π.r
3
= 3,48.10
-23
cm
3
.
Thể tích 1 ô mạng cơ sở V 1ô = a
3
= 4,7.10
-23
cm
3
.
Phần trăm thể tích tế bào bị chiếm bởi các nguyên tử: 74%.
Khối lượng mol phân tử: M = 63,1 g/mol. Vậy X là ñồng.
15
Bài 5: Xác ñịnh khối lượng riêng của Na, Mg, K.
Giải: Xác ñịnh khối lượng riêng của các kim loại trên theo công thức:
D =
3
3. .
4 .
A
M P
r N
π
Sau ñó ñiền vào bảng và so sánh khối lượng riêng của các kim loại
ñó, giải thích kết quả tính ñược.
Kim loại Na Mg Al
Nguyên tử khối (ñv.C) 22,99 24,31 26,98
Bán kính nguyên tử (
0
A
)
1,89 1,6 1,43
Mạng tinh thể Lptk Lpck Lptm
ðộ ñặc khít 0,68 0,74 0,74
Khối lượng riêng lý thuyết (g/cm
3
) 0,919 1,742 2,708
Khối lượng riêng thực nghiệm
(g/cm
3
)
0,97 1,74 2,7
Nhận xét: Khối lượng riêng tăng theo thứ tự: D
Na
< D
Mg
< D
Al
. Là do sự biến ñổi
cấu trúc mạng tinh thể kim loại, ñộ ñặc khít tăng dần và khối lượng mol nguyên tử
tăng dần.
II. Mạng tinh thể ion:
16
* Tinh thể hợp chất ion ñược tạo thành bởi những cation và anion hình cầu có bán
kính xác ñịnh.
*Lực liên kết giữa các ion là lực hút tĩnh ñiện không ñịnh hướng.
* Các anion thường có bán kính lớn hơn cation nên trong tinh thể người ta coi anion
như những quả cầu xếp khít nhau theo kiểu lptm, lpck, hoặc lập phương ñơn giản.
Các cation có kích thước nhỏ hơn nằm ở các hốc tứ diện hoặc bát diện.
Bài 1: Tinh thể NaCl có cấu trúc lập phương tâm mặt của các ion Na
+
, còn các ion
Cl
-
chiếm các lỗ trống tám mặt trong ô mạng cơ sở của các ion Na
+
, nghĩa là có 1
ion Cl
-
chiếm tâm của hình lập phương. Biết cạnh a của ô mạng cơ sở là 5,58
0
A
.
Khối lượng mol của Na và Cl lần lượt là 22,99 g/mol; 35,45 g/mol. Cho bán kính
của Cl
-
là 1,81
0
A
. Tính :
a) Bán kính của ion Na
+
. b) Khối lượng riêng của NaCl (tinh thể).
Giải:
Na
Cl
17
Các ion Cl
-
xếp theo kiểu lập phương tâm mặt, các cation Na
+
nhỏ hơn chiếm hết
số hốc bát diện. Tinh thể NaCl gồm hai mạng lập phương tâm mặt lồng vào nhau.
Số phối trí của Na
+
và Cl
-
ñều bằng 6.
Số ion Cl
-
trong một ô cơ sở: 8.1/8 + 6.1/2 = 4
Số ion Na
+
trong một ô cơ sở: 12.1/4 + 1.1 = 4
Số phân tử NaCl trong một ô cơ sở là 4
a. Có: 2.(r
Na+
+ r
Cl-
) = a = 5,58.10
-8
cm → r
Na+
= 0,98.10
-8
cm;
b. Khối lượng riêng của NaCl là:
D = (n.M) / (N
A
.V
1 ô
) → D = [ 4.(22,29 + 35,45)]/[6,02.10
23
.(5,58.10
-8
)
3
]
D = 2,21 g/cm
3
;
Bài 2: Phân tử CuCl kết tinh dưới dạng lập phương tâm diện. Hãy biểu diễn mạng
cơ sở của CuCl.
a) Tính số ion Cu
+
và Cl
-
rồi suy ra số phân tử CuCl chứa trong mạng tinh thể cơ
sở.
b) Xác ñịnh bán kính ion Cu
+
.
Cho: D(CuCl) = 4,136 g/cm
3
; r
Cl-
= 1,84
0
A
; Cu = 63,5 ; Cl = 35,5
Giải:
18
Các ion Cl
-
xếp theo kiểu lập phương tâm mặt, các cation Cu
+
nhỏ hơn chiếm hết
số hốc bát diện. Tinh thể CuCl gồm hai mạng lập phương tâm mặt lồng vào nhau.
Số phối trí của Cu
+
và Cl
-
ñều bằng 6
Số ion Cl
-
trong một ô cơ sở: 8.1/8 + 6.1/2 = 4
Số ion Cu
+
trong một ô cơ sở: 12.1/4 + 1.1 = 4; Số phân tử CuCl trong một ô cơ sở
là 4.
Khối lượng riêng củaCuCl là:
D = (n.M) / (N
A
.a
3
) → a = 5,42.10
-8
cm ( a là cạnh của hình lập phương)
Có: 2.(r
Cu+
+ r
Cl-
) = a = 5,42.10
-8
cm → r
Cu+
= 0,87.10
-8
cm;
III. Timh thể nguyên tử:
* Trong tinh thể nguyên tử, các ñơn vị cấu trúc chiếm các ñiểm nút mạng là các
nguyên tử, liên kết với nhau bằng liên kết cộng hoá trị nên còn gọi là tinh thể cộng
hoá trị.
* Do liên kết cộng hoá trị có tính ñịnh hướng nên cấu trúc tinh thể và số phối trí ñ-
ược quyết ñịnh bởi ñặc ñiểm liên kết cộng hoá trị, không phụ thuộc vào ñiều kiện
sắp xếp không gian của nguyên tử.
* Vì liên kết cộng hoá trị là liên kết mạnh nên các tinh thể nguyên tử có ñộ cứng
ñặc biệt lớn, nhiệt ñộ nóng chảy và nhiệt ñộ sôi cao, không tan trong các dung
môi. Chúng là chất cách ñiện hay bán dẫn.
Bài 1:
19
a) Hãy vẽ sơ ñồ mô tả cấu trúc của một tế bào sơ ñẳng của kim cương.
b) Biết hằng số mạng a = 3,5
0
A
. Hãy tính khoảng cách giữa một nguyên tử C và
một nguyên tử C láng giềng gần nhất. Mỗi nguyên tử C như vậy ñược bao quanh
bởi mấy nguyên tử ở khoảng cách ñó?
c) Hãy tính số nguyên tử C trong một tế bào sơ ñẳng và khối lượng riêng của kim
cương.
Giải:
a. * Các nguyên tử C chiếm vị trí các ñỉnh, các tâm mặt và một nửa số hốc tứ diện.
Số phối trí của C bằng 4 ( Cacbon ở trạng thái lai hoá sp
2
).
a = 3,55 A
Liªn kÕt C-C dµi 1,54 A
20
* Mỗi tế bào gồm 8.1/8 + 6.1/2 + 4 = 8 nguyên tử
* Khoảng cách giữa một nguyên tử Cacbon và một nguyên tử cacbon láng giêng
gần nhất là: 2r = d/4; với d là ñường chéo của hình lập phương d =
3.a
.
→ 2.r =
4/3.a
= 1,51.10
-8
cm;
b. Mỗi nguyên tử cacbon ñược bao quanh bởi 4 nguyên tử cacbon bên cạnh.
c. Khối lượng riêng của kim cương:
D =
VN
A
Mn
.
.
=
3823
)10.5.3.(10.02,6
011,12.8
−
= 3,72 g/cm
3
Bài 2: (HSG QG 2008) Silic có cấu trúc tinh thể giống kim cương.
1. Tính bán kính của nguyên tử silic. Cho khối lượng riêng của silic tinh thể
bằng 2,33g.cm
-3
; khối lượng mol nguyên tử của Si bằng 28,1g.mol
-1
.
2. So sánh bán kính nguyên tử của silic với cacbon (r
C
= 0,077 nm) và giải
thích.
Giải:
a. Từ công thức tính khối lượng riêng
D =
VN
A
Mn
.
.
→ V
1 ô
= ( 8.28,1)/(2,33.6,02.10
23
) = 16,027 cm
3
.
a= 5,43.10
-8
cm; d =
3.a
= 5,43.10
-8
.1,71 = 9.39.10
-8
cm;
Bán kính của nguyên tử silic là: r = d/8 = 1,17 .10
-8
cm;
b. Có r
Si
(0,117 nm) > r
C
( 0,077 nm). ðiều này phù hợp với quy luật biến ñổi bán
kính nguyên tử trong một phân nhóm chính.
21
Kiến nghị:
Do thời gian có hạn, trình ñộ còn hạn chế nên trong chuyên ñề không tránh
khỏi các thiếu sót. Rất mong sự trao ñổi, góp ý ñể ñề tài ñược hoàn thiện hơn. Xin
chân thành cám ơ
n.
22
Chuyên ñề 2
CÂN BẰNG OXI HOÁ - KHỬ VÀ ỨNG DỤNG
Tổ Hoá - Trường THPT Chuyên Hà Giang
I. KHÁI QUÁT
Phản ứng oxi hoá - khử là một trong những nội dung lý thú trong chương trình hoá
học phổ thông. Phản ứng oxi hoá - khử ñược ñề cập từ phản ứng của các chất với
oxi (Hóa THCS) và bản chất của chúng ñược xem xét ở chương trình Hóa học 10
và ñược sử dụng trong toàn bộ chương trình hoá học THPT. Các nội dung căn bản
có liên quan ñến tính chất oxi hoá - khử mà giáo viên cần chú ý trong việc bồi
dưỡng kiến thức cho học sinh:
+ Bản chất của phản ứng oxi hoá - khử
+ Cân bằng phương trình phản ứng oxi hoá - khử
+ Khả năng oxi hóa – khử. Thế oxi hoá - khử. Thế ñiện cực và dãy hoạt
ñộng hóa học.
+ Ứng dụng của phản ứng oxi hóa khử. Pin ñiện và sự ñiện phân
+ Khả năng, chiều hướng diễn ra phản ứng oxi hoá - khử. Phương trình
Nernst
+ Mức ñộ diễn biến của phản ứng oxi hóa – khử. Cân bằng của phản ứng oxi
hóa – khử.
Các dạng toán vận dụng:
+ Cân bằng phản ứng oxi hoá - khử, xác ñịnh chất oxi hóa – khử
+ Cách xác ñịnh thế ñiện cực, suất ñiện ñộng của pin ñiện ở ñiều kiện chuẩn
và không chuẩn.
+ Cách xác ñịnh chiều hướng phản ứng oxi hoá - khử và nồng ñộ cân bằng
của các chất tham gia vào phản ứng oxi hóa khử.
+ Cách thiết lập pin ñiện từ một phản ứng oxi hoá - khử và ứng dụng thực tế.
23
II. LÝ THUYẾT
1. Bản chất của phản ứng oxi hoá - khử
* Phản ứng oxi hoá - khử là phản ứng có sự trao ñổi electron giữa các chất tham
gia phản ứng. Có thể xác ñịnh phản ứng oxi hóa – khử thông qua sự biến ñổi số
oxi hoá của các nguyên tố có trong thành phần các chất tham gia phản ứng và sản
phẩm tạo thành do phản ứng.
- Trong các phản ứng oxi hoá - khử:
- Chất oxi hoá là chất cho electron
- Chất khử là chất nhận electron
- Quá trình khử là quá trình chất oxi hoá thu electron tạo thành chất khử liên
hợp.
- Quá trình oxi hoá là quá trình chất khử nhường electron tạo thành chất oxi
hoá liên hợp.
Ví dụ :
0 0 +3 -1
Phản ứng oxi hóa - khử : 2Fe + 3Cl
2
→ 2 FeCl
3
Quá trình khử : Cl
2
+ 2×1e → 2Cl
-
Chất oxi hoá Chất khử liên hợp
Quá trình oxi hoá: Fe
0
- 1×3e → Fe
+3
Chất khử Chất oxi hoá liên hợp
2. Cân bằng phương trình phản ứng oxi hoá - khử
a. Phương pháp thăng bằng electron
* Nguyên tắc:
Dựa trên sự tính toán sự chênh lệch số oxi hóa của nguyên tố trong chất
tham gia phản ứng và sản phẩm tạo thành tương ứng, viết ra ñược quá trình
nhường và nhận electron. Tổng hợp lại các quá trình theo ñịnh luật bảo toàn
electron: tổng electron nhường bằng tổng electron nhận.
24
* Các bước tiến hành:
+ Bước 1: Lập phương trình phản ứng oxi hoá - khử, xác ñịnh chất oxi hoá,
chất khử ban ñầu và sản phẩm tương ứng;
+ Bước 2: Viết các quá trình oxi hoá, quá trình khử. Cân bằng mỗi quá trình
theo ñịnh luật bảo toàn ñiện tích;
+ Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho mỗi quá trình sao cho tổng số electron
nhường bằng tổng số electron nhận;
+ Bước 4: ðặt hệ số ñã tìm ñược vào phương trình;
+ Bước 5; Tìm các hệ số còn lại ñể cân bằng phương trình phản ứng.
* Ví dụ minh hoạ:
Al (r) + 6 HNO
3
(dd) → Al(NO
3
)
3
(dd) + 3NO
2
(k) + 3H
2
O (l)
0 3+
1 x Al → Al + 3e
+5 +4
3 x N + 1e → N
b. Phương pháp ion – electron (áp dụng cho các chất phản ứng xảy ra trong dung
dịch)
* Nguyên tắc:
- Dựa trên sự cân bằng số nguyên tử (khối lượng nguyên tố) và ñiện tích của
các phân tử tham gia phản ứng.
- Phản ứng xảy ra trong dung dịch, theo qui ước cách viết các chất tham dự
phản ứng ở dạng tồn tại thực trong dung dịch, vì vậy khi viết phương trình cần chú
ý:
+ Chất ñiện li mạnh ñược viết dưới dạng ion;
+ Chất ñiện li yếu và chất bay hơi viết dưới dạng phân tử;
25
+ Chất rắn viết dưới dạng phân tử hoặc nguyên tử.
* Các bước tiến hành:
- Bước 1: Xác ñịnh dạng oxi hoá - khử ở trạng thái ñầu và trạng thái cuối
- Bước 2: Viết các nửa phản ứng oxi hoá - khử
+ Viết công thức các dạng oxi hoá và khử liên hợp
+ Cân bằng số nguyên tử (cân bằng khối lượng mỗi nguyên tố ở 2 vế)
+ Cân bằng ñiện tích (thêm bớt electron ñể ñiện tích 2 vế bằng nhau)
+ Bước 3: Tổ hợp các nửa phản ứng thành phản ứng ñầy ñủ bằng cách nhân
hệ số thích hợp ñể tổng electron nhường bằng tổng electron nhận)
+ Bước 4: ðiều chỉnh môi trường nếu cần thiết
- Ví dụ minh hoạ:
10FeSO
4
+ 2KMnO
4
+ 16KHSO
4
→ 5Fe
2
(SO
4
)
3
+ 2MnSO
4
+ 9K
2
SO
4
+
8H
2
O
5x 2Fe
2+
→ 2Fe
3+
2x MnO
4
-
+ 8H
+
+ 5e → Mn
2+
+ 4H
2
O
⇒
10FeSO
4
+ 2KMnO
4
+ 16KHSO
4
→ 5Fe
2
(SO
4
)
3
+ 2MnSO
4
+ 9K
2
SO
4
+
8H
2
O
3. Thế oxi hoá - khử hay thế ñiện cực
a. Thế ñiện cực (hay thế oxi hoá - khử)
- Khả năng oxi hoá - khử ñược ñặc trưng bằng khả năng nhường nhận
electron của chất khi tham gia phản ứng hoá học. ðể ñặc trưng cho khả năng này
người ta dùng ñại lượng thế oxi hoá - khử. ðể so sánh khả năng phản ứng bằng các
ñại lượng ño ñược người ta sử dụng ñại lượng thế ñiện cực.
- Thế ñiện cực là ñiện thế của một ñiện cực ñang xét. ðể ño ñược thế ñiện
cực người ta ño sức ñiện ñộng của pin (E
pin
) tạo thành do việc ghép một ñiện cực