Trích:
Nguyên văn bởi Trần Văn Quyết
Cảm ơn mọi người nhiều nhé!
Trong sách viết chính xác như thế này:
lg*βII(Fe2+) = -5.92
lg*βIII(Fe3+) = -2.17
lg*βII(Mn2+) = -10.6
Đó chính là hằng số của pư tạo phức hydroxo của M(n+).
Đây là bài tập trong đề đề nghị của trường Quốc học Huế - Olympic 30-4 năm 2008. Cách của thầy giotnuoctbc giống với cách giải của trường này:
Fe(3+) + e <--> Fe(2+)
E = E'(Fe3+/Fe2+) + 0.0592lg([Fe3+]'/[Fe2+]')_________ (1)
[Fe3+]' = [Fe3+] + [FeOH(2+)] = [Fe3+].(1+ *βIII.h^-1) (2)
[Fe2+]' = [Fe2+] + [FeOH+] = [Fe2+].(1+ *βII.h^-1)___ (3)
PT Nernst:
E = E°(Fe3+/Fe2+) + 0.0592lg([Fe3+]/[Fe2+])_________ (4)]
Từ (1) (2) (3) (4)
E'(Fe3+/Fe2+) = E°(Fe3+/Fe2+) - 0.0592lg[(1+ *βIII.h^-1)/(1+ *βII.h^-1)
Thay h = 10^-2 ; *βIII = 10^-2.17 ; *βII = 10^-5.92
E'(Fe3+/Fe2+) = 0.758 V
Tương tự với cặp MnO4-/Mn2+:
E'(MnO4-/Mn2+) = 1.321 V
=======================
Em nghĩ dấu phẩy ' chỉ nồng độ ban đầu của mỗi chất (như kí hiệu C). Và E' là thế của pư lúc ban đầu, E là thế ở thời điểm cân bằng. Tuy nhiên ban đầu thì nồng độ Fe3+ bằng 0, như vậy thì thế pư phải lớn vô cùng, phù hợp với thực tế vì pư là thuận nghịch, không thế tồn tại trạng thái cân bằng mà một vế phương trình có nồng độ 0 được.
Vậy muốn đánh giá 1 pư phải đánh giá E ở thời điểm nào? Em thấy có nhiều bài giải thường đánh giá E ở thời điểm cân bằng, và có lược bớt một số tham số nồng độ, giống như bài của anh Phúc.
Mong thầy giotnuoc... nói giúp em bản chất của bài giải đó nhé, em muốn hiểu rõ để áp dụng cho các bài khác. Em cám ơn thầy nhiều!
|
Chào bạn Quyết,
- Nồng độ trong dấu phẩy trong trường hợp này chỉ tổng nồng độ của Fe(III) hoặc Fe(II) hoặc ... trong dung dịch.
- Dung dịch ban đầu Fe(II) luôn có một luợng nhất định Fe(III) chứ không phải nồng độ Fe(III) bằng zero đâu. Trong một hệ thực tế, luôn có rất nhiều cặp oxyhóa khử cùng tồn tai (trong trường hợp này sẽ có tồn tại cặp O2/H2O) nên luôn có sự cân bằng nồng độ của các cấu tử để thế oxyhóa khử của dung dịch không quá cao hay không quá thấp. Nếu giả sử muối Fe(II) ban đầu vô cùng tinh khiết, "không" chứa Fe(III) thì khi cho vào nước, Fe(II) sẽ phản ứng với O2 hòa tan sinh ra Fe(III) để thiết lập cân bằng. Mức độ phản ứng này nhiều hay ít tùy thuộc vào nồng độ của các cấu tử trong dung dịch lúc đó nhiều hay ít (ví dụ nồng độ O2 hòa tan) và phản ứng oxyhóa khử cũng là phản ứng cân bằng (thuận nghịch) nên các cấu tử sẽ phản ứng và đạt cân bằng theo hằng số K'cb.
Để đánh giá hệ, người ta thường đánh giá qua các giá trị thế oxyhóa khử điều kiện, đây là tổ hợp của thế oxyhóa khử chuẩn và các ảnh huởng "môi trường" của hệ. Các ảnh hưởng "môi trường" này thuờng rất ổn định.
Thực ra ta không nên (và không có quyền) lược bớt một số các nồng độ hay tự ý giả sử các nồng độ này kia bằng 1M mà nên khéo léo "tránh né" chúng một khi không biết chính xác giá trị của chúng. Việc "tránh né" này dựa vào tiên đề đã nói ở trên tức là xét tổng quát hệ phản ứng bao gồm các cân bằng của các cặp oxyhóa khử khác nhau và chọn cặp nào có giá trị nồng độ đã biết. Trong trường hợp không tìm thấy thì dùng thế oxyhóa khử chuẩn điều kiện là đuợc.
Trường hợp bài toán vừa rồi, việc đầu tiên là tính các giá trị thế oxyhóa khử chuẩn điều kiện của các cặp oxyhóa khử liên hợp chính để biết xu hướng của phản ứng oxyhóa khử xảy ra theo chiều nào. Sau đó nếu cần tính thế thì xét nồng độ của từng cấu tử là bao nhiêu tại một điều kiện nhất định do người tính lựa chọn. Ví dụ nếu tính thế của hệ khi trộn 2 dung dịch có nồng độ như trên thì phải xét tại thời điểm cân bằng mà thôi. Tại thời điểm này, phản ứng diễn ra hoàn toàn (đã tính theo K'cb), MnO4 dư, Fe2+ hết (nhưng nồng độ không phải bằng zero mà là rất nhỏ), nồng độ Mn2+ và Fe3+ đã biết. Dựa vào K'cb ta dễ dàng suy ra nồng độ Fe2+ là bao nhiêu. Thế của dung dịch lúc này tính dựa vào phương trình Nernst của một trong hai bán phản ứng MnO4/Mn2+ hay Fe3+/Fe2+. Tuy vậy theo ý tôi thì tôi thích tính dựa vào bán phản ứng MnO4/Mn2+ hơn vì các nồng độ này đã biết trước.
Lên đại học, Quyết sẽ học đến phần chuẩn độ oxyhóa khử, lúc này mọi chuyện sẽ rõ ràng và sẽ "hiển nhiên" thôi.
Có thắc mắc gì thì trao đổi thêm nhé
Thân ái