Quy tắc alpha là gì (chi tiết nhất)

Bài viết Quy tắc alpha là gì lớp 12 chi tiết nhất là kiến thức có trong chương trình Hóa học 12 giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm về Quy tắc alpha.

Quy tắc alpha là gì (chi tiết nhất)

1. Quy tắc alpha là gì?

- Quy tắc α (alpha) dùng để xác định chiều của phản ứng oxi hóa khử. Giả sử có hai cặp oxi hóa khử: X^x+/ X và Y^y+/Y (trong đó cặp X^x+/ X đứng trước cặp Y^y+/Y trong dãy điện hóa). Xác định chiều của phản ứng oxi hóa khử theo các bước sau:

Bước 1: Viết hai cặp oxi hóa – khử theo đúng thứ tự trong dãy điện hóa:

$\frac{X^{x+}}{X}\frac{Y^{y+}}{Y}$

Bước 2: Áp dụng quy tắc alpha (α)

Phản ứng xảy ra theo chiều mũi tên như sau:

Bước 3: Xác định chiều phản ứng

Phản ứng xảy ra như sau:

Ví dụ: Xác định chiều phản ứng xảy ra giữa hai cặp Fe²⁺/ Fe và Cu²⁺/ Cu.

Hướng dẫn:

Bước 1: Theo trật tự dãy điện hóa có cặp Fe²⁺/ Fe đứng trước cặp Cu²⁺/ Cu.

Bước 2: Áp dụng quy tắc alpha:

Bước 3: Xác định chiều phản ứng:

Cu²⁺ + Fe → Cu + Fe²⁺

Phản ứng xảy ra theo chiều ion Cu²⁺ oxi hóa Fe để tạo ra Fe²⁺ và Cu.

2. Kiến thức mở rộng

2.1. Thế điện cực chuẩn

- Mỗi điện cực ở điều kiện chuẩn có một đại lượng đặc trưng về điện thế, gọi là thế điện cực chuẩn.

- Thế điện cực chuẩn gắn liền với cặp oxi hoá - khử tương ứng nên thường được kí hiệu là E°_{oxi hoá/khử} và thường có đơn vị là volt (vôn).

- Thực nghiệm không đo được giá trị tuyệt đối của thế điện cực chuẩn nhưng đo được sự chênh lệch điện thế giữa hai điện cực ở điều kiện chuẩn.

Do vậy, bằng cách quy ước thế điện cực chuẩn của hydrogen bằng 0:

$2H^{+}+2e \rightleftharpoons H_2 E_{2H+/H_2}^o =0V$

Từ đó, thế điện cực chuẩn của một điện cực khác được xác định bằng thực nghiệm trên cơ sở đo sự chênh lệch điện thế giữa điện cực đó với điện cực hydrogen chuẩn.

- Giá trị thế điện cực chuẩn là đại lượng đánh giá khả năng khử của dạng khử, khả năng oxi hoá của dạng oxi hoá trong điều kiện chuẩn:

+ Giá trị thế điện cực chuẩn càng nhỏ thì dạng khử có tính khử càng mạnh, dạng oxi hoá có tính oxi hoá càng yếu.

+ Giá trị thế điện cực chuẩn càng lớn thì dạng khử có tính khử càng yếu, dạng oxi hoá có tính oxi hoá càng mạnh.

2.2. So sánh tính khử, tính oxi hoá giữa các cặp oxi hoá - khử

- Giữa hai cặp oxi hoá - khử, cặp có giá trị thế điện cực chuẩn nhỏ hơn thì dạng khử có tính khử mạnh hơn, còn dạng oxi hoá có tính oxi hoá yếu hơn và ngược lại.

Ví dụ: ${E_{C{u}^{2+}/Cu}^o}_{ }=+0,340V<E_{A{g}^{+}/Ag }^o +0,799V$ nên tính khử của Cu mạnh hơn Ag, tính oxi hoá của ion Cu²⁺ yếu hơn Ag⁺ ở điều kiện chuẩn.

- Trên cơ sở so sánh giá trị thế điện cực chuẩn, các cặp oxi hoá - khử Mⁿ⁺/M được sắp xếp thành dãy theo chiều tăng dần thế điện cực chuẩn, thường gọi là dãy điện hoá của kim loại:

Dãy điện hoá thường được sử dụng để so sánh tính khử, tính oxi hoá giữa các cặp oxi hoá - khử.

3. Bài tập minh họa

Câu 1. Ở điều kiện chuẩn, kim loại nào sau đây tác dụng được với dung dịch HCl?

A. Mg.

B. Cu.

C. Hg.

D. Au.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Ở điều kiện chuẩn, kim loại Mg đứng trước H nên khử được ion H⁺ thành H₂. Do đó Mg tác dụng được với dung dịch HCl tạo thành muối MgCl₂ và giải phóng khí H₂.

Câu 2. Ion kim loại nào sau đây không bị khử bởi Zn?

A. Cu²⁺.

B. Ag⁺.

C. Al³⁺.

D. Hg²⁺.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Cặp Al³⁺/Al đứng trước cặp Zn²⁺/Zn trong dãy điện hóa nên Al³⁺ không bị khử bởi Zn.

Câu 3. Phản ứng X + Y²⁺ → X²⁺ + Y sẽ tự xảy ra nếu X và Y lần lượt là các chất nào sau đây?

A. Ni và Fe.

B. Ni và Zn.

C. Fe và Zn.

D. Zn và Ni.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Cặp Zn²⁺/Zn đứng trước cặp Ni²⁺/Ni trong dãy điện hóa nên có phản ứng: Zn + Ni²⁺ → Zn²⁺ + Ni.

Câu 4. Cho dung dịch FeCl₂ tác dụng với dung dịch AgNO₃ dư. Sau phản ứng có những chất kết tủa được sinh ra là

A. Fe và Ag.

B. FeCl₂ và AgCl.          

C. Fe và AgCl.

D. Ag và AgCl.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Phương trình hóa học của các phản ứng:

FeCl₂ + 2AgNO₃ $\to$ Fe(NO₃)₂ + 2AgCl¯

Fe(NO₃)₂ + 2AgNO₃ $\to$ Fe(NO₃)₃ + 2Ag¯

Vậy sau phản ứng có kết tủa AgCl và Ag được sinh ra.

Câu 5. Dung dịch chất nào sau đây có thể hòa tan được lá sắt?

A. AlCl₃.

B. Fe₂(SO₄)₃.

C. FeCl₂.

D. MgCl₂

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Cặp Fe²⁺/Fe đứng trước cặp Fe³⁺/Fe²⁺ trong dãy điện hóa nên Fe³⁺ có thể tác dụng với Fe tạo Fe²⁺

Phương trình phản ứng: Fe + Fe₂(SO₄)₃ → 3FeSO₄.

Câu 6. Hiện tượng xảy ra khi cho một lượng nhỏ bột đồng vào ống nghiệm chứa dung dịch MgCl₂ là gì?

A. Dung dịch chuyển sang màu xanh.

B. Xuất hiện kết tủa Mg màu đen.

C. Cu tan vào trong dung dịch.

D. Không quan sát được hiện tượng gì.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Cặp Cu²⁺/Cu đứng sau cặp Mg²⁺/Mg trong dãy điện hóa nên Cu không tác dụng được với Mg²⁺.

Câu 7. Cho các cặp oxi hoá - khử của các kim loại và thế điện cực chuẩn tương ứng:

Cặp oxi hoá − khử	Li+/Li	Mg2+/Mg	Zn2+/Zn	Ag+/Ag
Thế điện cực chuẩn,V	−3,040	−2,356	−0,762	+0,799

Trong số các kim loại trên, kim loại có tính khử mạnh nhất là

A. Mg.

B. Zn.

C. Ag.

D. Li.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Kim loại có tính khử mạnh nhất thì thế điện cực chuẩn âm nhất ⟹ Li.

Câu 8. Dãy cation kim loại được sắp xếp theo chiều tăng dần tính oxi hóa từ trái sang phải là

A. Cu²⁺, Fe²⁺, Mg²⁺.

B. Mg²⁺, Fe²⁺, Cu²⁺.

C. Mg²⁺, Cu²⁺, Fe²⁺.

D. Cu²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Dãy cation kim loại được sắp xếp theo chiều tăng dần tính oxi hóa từ trái sang phải là: Mg²⁺, Fe²⁺, Cu²⁺.

Câu 9. Cho các cặp oxi hoá - khử của kim loại và thế điện cực chuẩn tương ứng:

Cặp oxi hoá - khử	Na+/Na	Ca2+/Ca	Ni2+/Ni	Au3+/Au
Thế điện cực chuẩn (V)	−2,713	−2,84	−0,257	+1,52

Trong các kim loại trên, số kim loại tác dụng được với dung dịch HCl ở điều kiện chuẩn, giải phóng khí H₂ là

A. 1.

B. 4.

C. 2.

D. 3.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Nếu $E_{M^{n+}/M}^o>E_{H^{+}/H_2}^o$ thì kim loại M tác dụng được với dung dịch HCl sinh ra khí H₂ ⟹ Na, Ca, Ni.

Xem thêm các bài viết về định nghĩa & khái niệm môn Hóa học hay, chi tiết khác:

• Thế điện cực chuẩn là gì

• Pin điện hóa là gì

• Pin nhiên liệu là gì

• Pin mặt trời là gì

• Pin khô là gì

• Pin lithium - ion là gì

---