Phản ứng oxi hoá – khử luôn kèm theo sự chuyển electron từ chất khử sang chất oxi hoá. Nếu các quá trình oxi hoá, quá trình khử xảy ra trên hai điện cực và electron được truyền từ chất khử sang chất oxi hoá qua dây dẫn thì năng lượng của phản ứng hoá học sẽ chuyển thành năng lượng điện.

Xét phản ứng oxi hoá – khử:

 

Phản ứng hoá học trên xảy ra trong hai thí nghiệm sau:

Thí nghiệm 1: Cho Zn tiếp xúc trực tiếp với ion Cu²⁺ bằng cách nhúng thanh Zn vào dung dịch CuSO₄ (Hình 15.6), thấy xuất hiện kim loại đồng màu đỏ bám trên bề mặt thanh kẽm.

Thí nghiệm 2: Lắp hệ điện hoá gồm hai điện cực Zn²⁺/Zn và Cu²⁺/Cu như Hình 15.7, thấy bóng đèn sáng.

Thực hiện các yêu cầu sau:

1. Viết quá trình oxi hoá, quá trình khử trong mỗi thí nghiệm.

2. Trong thí nghiệm nào thì quá trình oxi hoá và quá trình khử cùng xảy ra trên bề mặt của một thanh kim loại?

3. Tại sao trong thí nghiệm 2 bóng đèn lại sáng?

Cho đinh sắt (iron) tác dụng với dung dịch hydrochloric acid, thu được muối iron(II) chloride và khí hydrogen.

a) Viết phương trình hoá học của phản ứng ở dạng ion thu gọn.

b) Xác định các cặp oxi hoá – khử trong phản ứng trên.

Cho các cặp oxi hoá – khử sau: Na⁺/Na; Mg²⁺/Mg; Zn²⁺/Zn; Al³⁺/Al; Fe²⁺/Fe; Ag⁺/Ag; 2H⁺/H₂; Cu²⁺/Cu.

Dựa vào Bảng 15.1, sắp xếp các cặp oxi hoá – khử trên theo chiều giảm dần tính khử của dạng khử.

Dựa vào giá trị thế điện cực chuẩn ở Bảng 15.1, hãy viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra giữa các cặp oxi hoá – khử sau:

a) Ni²⁺/Ni và 2H⁺/H₂;

b) Fe²⁺/Fe và Cu²⁺/Cu;

c) Zn²⁺/Zn và Au³⁺/Au.

Một pin Galvani được thiết lập ở điều kiện chuẩn theo sơ đồ Hình 15.10.

Dựa vào giá trị thế điện cực chuẩn ở Bảng 15.1:

a) Xác định anode, cathode và viết các quá trình xảy ra ở anode, cathode. Viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra trong pin.

b) Tính sức điện động chuẩn của pin và so sánh với giá trị hiển thị trên vôn kế.

c) Xác định chiều của dòng electron chạy qua dây dẫn.

Viết bán phản ứng hoặc cặp oxi hoá – khử còn thiếu trong bảng dưới đây vào vở:

Nghiên cứu về chiều phản ứng giữa các cặp oxi hoá – khử

Xét hai phản ứng oxi hoá – khử sau:

Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu             (1)

Cu + 2Ag⁺ → Cu²⁺ + 2Ag         (2)

1. Dựa vào Bảng 15.1, so sánh thế điện cực chuẩn của các cặp oxi hoá – khử: Zn²⁺/Zn với Cu²⁺/ Cu; Cu²⁺/ Cu với Ag⁺/Ag.

2. Chỉ ra chất khử mạnh hơn và chất oxi hoá mạnh hơn trong mỗi phản ứng.

3. Dựa vào giá trị thế điện cực chuẩn, rút ra nhận xét chung về chiều phản ứng giữa các cặp oxi hoá – khử ở trên.

Ở điều kiện chuẩn, kim loại M có thể tác dụng được với dung dịch acid (H⁺), với nước khi giá trị thế điện cực chuẩn của cặp oxi hoá – khử kim loại Mⁿ⁺/M thoả mãn điều kiện nào?