Ứng dụng phản ứng oxi hóa khử trong xử lý môi trường

36 4.5K 25
Ứng dụng phản ứng oxi hóa khử trong xử lý môi trường

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Ứng dụng phản ứng oxi hóa khử trong xử lý môi trường

DANH SÁCH NHÓM HỌ VÀ TÊN MSHV HÀ NHƯ BIẾC 11250511 NGUYỄN ĐĂNG CHÍNH 11250512 ĐẶNG VĂN ĐIỆN 11250513 HỒ THANH HIỀN 11250516 VÕ THỊ PHÚC HIỀN 11250517 MỤC LỤC KHÁI NIỆM VỀ PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ CÂN BẰNG PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG OXI HĨA – KHỬ 2.1 Nguyên tắc chung 2.2 Phương pháp cân electron 2.3 Phương pháp electron - ion 2.3 Cân phản ứng oxi hóa - khử mơi trường axit Việc cân hệ số tỉ lượng chất phản ứng dựa vào phương trình ion cho kết sau: 2.3 Cân phản ứng oxi hóa –khử mơi trường bazơ Từ cân hệ số tỉ lượng chất có mặt phản ứng được: 2.3 Cân phản ứng oxi hóa khử mơi trường trung tính THẾ ĐIỆN CỰC VÀ PHƯƠNG TRINH NERNST .10 3.1 Khái niệm điện cực 10 3.2 Phương trình Nernst 10 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CÂN BẰNG OXI HÓA KHỬ 16 4.1 Ảnh hưởng pH lên cân oxi hóa khử 16 4.1.1 Tác dụng OH- Mn+ 16 4.1.1 Tác dụng ion H+ anion đơi oxi hóa khử 17 4.1 Ảnh hưởng chất tạo phức 20 4.1 Ảnh hưởng phản ứng kết tủa 22 ỨNG DỤNG PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ TRONG XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG 24 5.1 Xử lý hợp chất Fe 24 5.2 Xử lý hợp chất Mn 25 5.3 Xử lý Crom 26 5.4 Xử lý xyanua 28 5.4 Oxi hóa hypoclorit 28 5.4 Phản ứng clo lỏng 29 5.4 Oxi hóa dioxit clo ClO-2 30 5.4 Oxi hóa ozon 31 5.5 Oxi hóa chất hữu độc 31 TIỂU LUẬN MƠN CÁC Q TRÌNH HĨA HỌC VÀ HÓA LÝ TRONG KTMT Chuyên đề: Phản ứng oxi hóa – khử cơng nghệ mơi trường Nhóm 1 KHÁI NIỆM VỀ PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ Phản ứng oxi hóa – khử phản ứng có trao đổi electron nguyên tử nguyên tố tham gia phản ứng: nguyên tử nguyên tố cho electron nguyên tử nguyên tố khác nhận lấy electron +2 +2 Ví dụ: Zn + C u SO = Z n SO + Cu Trong ví dụ Zn CuSO có trao đổi electron nguyên tố Zn Cu: nguyên tử Zn cho electron, nguyên tử Cu nhận lấy electron Như vậy, phản ứng oxi hóa – khử phải bao gồm q trình xảy đồng thời:  Quá trình cho electron gọi q trình oxi hóa, ví dụ q trình oxi hóa kẽm Zn - 2e ⇌ Zn+2  Q trình nhận electron gọi q trình khử, ví dụ trình khử đồng: Cu +2 +2e ⇌ Cu Và chất có mặt đồng thời:  Chất cho electron gọi chất khử hay chất bị oxi hóa, ví dụ Zn  Chất nhận electron gọi chất oxi hóa hay chất bị khử, ví dụ Cu +2 Do vậy, phản ứng oxi hóa – khử phải có mặt chất oxi hóa chất khử, phải xảy đồng thời khử oxi hóa Trong q trình oxi hóa kẽm khử đồng nói Zn Cu gọi chung dạng khử, Zn +2 Cu+2 gọi dạng oxi hóa Điều có nghĩa sau phản ứng dạng khử Zn chuyển thành dạng oxi hóa Zn +2, cịn dạng oxi hóa Cu+2 chuyển thành dạng khử Cu Từ trình bày q trình oxi hóa khử, phản ứng oxi hóa – khử, dạng: -1- TIỂU LUẬN MƠN CÁC Q TRÌNH HÓA HỌC VÀ HÓA LÝ TRONG KTMT Chuyên đề: Phản ứng oxi hóa – khử cơng nghệ mơi trường Nhóm KhI ⇌ OxI +ne OxII ⇌ KhII + ne Và KhI + OxII ⇌ OxI + KhII OxI KhI, OxII KhII gọi cặp oxi hóa – khử chất I II thường biểu diễn OxI/KhI, OxII/KhII Như dạng khử cặp oxi hóa- khử phản ứng với dạng oxi hóa cặp oxi hóa – khử trường hợp tổng quát phản ứng oxi hóa- khử xảy theo chiếu thuận hay nghịch tùy thuộc chất cặp oxi hóa –khử điều kiện tiến hành Các phản ứng oxi hóa – khử chia làm hai loại:  Các phản ứng mơi trường tham gia: loại phản ứng gồm chất tham gia phản ứng chất oxi hóa chất khử Trong trường hợp dạng khử dạng oxi hóa cặp oxi hóa- khử gồm có chất Phản ứng Zn CuSO thuộc loại  Các phản ứng có mơi trường tham gia: phản ứng mà ngồi chất oxi hóa khử cịn có chất thứ ba tham gia để tạo môi trường cho phản ứng (axit, bazo hay trung tính) Chất thứ ba gọi chất mơi trường thực tế axit, bazo nước Ví dụ phản ứng oxi hóa –khử: 2KMnO4 + 5KNO2 + 3H 2SO4 = 2MnSO + 5KNO3 + 3H 2O Ngoài chất oxi hóa KMnO4 khử KNO2 cịn có chất thứ ba H2SO4 dùng để tạo môi trường axit cho phản ứng Trong trường hợp dạng oxi hóa hay dạng khử cặp oxi hóa – khử bao gồm nhiều chất, ví dụ phản ứng vừa nêu: -2- TIỂU LUẬN MƠN CÁC Q TRÌNH HĨA HỌC VÀ HÓA LÝ TRONG KTMT Chuyên đề: Phản ứng oxi hóa – khử cơng nghệ mơi trường Nhóm MnO-4 + 8H + + 5e = Mn +2 + 4H 2O NO-2 + H 2O - 2e = NO3- + 2H + CÂN BẰNG PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ 2.1 Nguyên tắc chung Để cân phương trình phản ứng oxi hóa –khử dựa vào nguyên tắc tổng số electron chất khử cho phải tổng số electron chất oxi hóa thu vào 2.2 Phương pháp cân electron Theo thứ tự bước sau: Bước 1: Viết sơ đồ phản ứng, xác định chất oxi hóa, chất khử (dựa vào thay đổi số oxi hóa) Bước 2: Viết nửa phương trình cho - nhận electron Tìm hệ số cân số e cho – nhân Bước 3: Đưa hệ số tìm từ nửa phương trình cho - nhận electron vào chất khử, chất oxi hóa tương ứng phương trình phản ứng Bước 4: Cân chất không tham gia phản ứng oxi hóa khử ( có) theo thứ tự sau: - Số nguyên tử kim loại - Gốc axit - Số phân tử môi trường (axit kiềm) - Số lượng phân tử nước Để minh họa xét ví dụ cụ thể sau đây: Ví dụ I: Cho phản ứng oxi hóa –khử: -3- TIỂU LUẬN MƠN CÁC Q TRÌNH HĨA HỌC VÀ HĨA LÝ TRONG KTMT Chun đề: Phản ứng oxi hóa – khử cơng nghệ mơi trường +2 +3 Nhóm A l + CuSO  A l (SO )3 + Cu Dựa vào thay đổi số oxi hóa Al Cu, thấy Al chất khử (mỗi nguyên tử Al cho electron), cịn Cu +2 chất oxi hóa (mỗi ion Cu+2 nhận electron), phương trình electron – ion q trình oxi hóa khử thành lập sau: Al - 3e = Al+3 Cu +2 + 2e = Cu Nhân phương trình thu với hệ số tương ứng cộng chúng lại rút gọn phương trình ion phản ứng oxi hóa –khử cho:  Al - 3e = Al+3 Cu +2 + 2e = Cu 2 3 2Al + 3Cu +2 = 2Al +3 + 3Cu Từ phương trình phản ứng oxi hóa – khử khảo sát cân sau: 2Al + 3CuSO = Al (SO )3 + 3Cu 2.3 Phương pháp electron - ion 2.3.1 Cân phản ứng oxi hóa - khử mơi trường axit Ví dụ II: Cho phản ứng oxi hóa –khử xảy môi trường axit: +7 +3 +2 +5 K M nO + K NO + H 2SO  M nSO + K N O + K 2SO + H 2O -4- TIỂU LUẬN MƠN CÁC Q TRÌNH HĨA HỌC VÀ HĨA LÝ TRONG KTMT Chuyên đề: Phản ứng oxi hóa – khử cơng nghệ mơi trường Nhóm Trong trường hợp ion MnO -4 chất oxi hóa (mỗi ion nhận electron) ion NO2 chất khử (mỗi ion cho electron), q trình oxi hóa khử biểu diễn sơ đồ sau: MnO-4 + 5e  Mn 2 NO 2 - 2e  NO3 Chúng ta thấy dạng khử hay oxi hóa chứa số nguyên tử oxi nhiều dạng oxi hóa khử tương ứng Để cân phương trình electron – ion biểu diễn q trình oxi hóa khử người ta sử dụng quy tắc sau: phản ứng xảy mơi trường axit dạng oxi hóa chất oxi hóa chứa nhiều nguyên tử oxi dạng khử phải thêm ion H + vào vế trái (dạng oxi hóa) thêm H 2O vào vế phải (dạng khử) với số lượng tương ứng, dạng khử chất khử chứa nguyên tử oxi dạng oxi hóa phải thêm H 2O vào vế trái (dạng khử) thêm H+ vào vế phải (dạng oxi hóa) với số lượng tương ứng Đối với q trình oxi hóa nêu viết:  MnO-4 + 8H + + 5e = Mn +2 + 4H O ×2 NO -2 + H O - 2e = NO3- + 2H + ×5 2MnO-4 + 5NO -2 + 6H + = 2Mn +2 + 5NO 3- + 3H O Từ cân hệ số tỉ lượng chất phản ứng ta được: 2KMnO + 5KNO2 + 3H 2SO = 2MnSO + 5KNO3 + K 2SO + 3H O Ví dụ III: Cho phản ứng oxi hóa –khử +5 +4 +2 C u + H N O3  N O + C u (NO3 ) + H O -5- TIỂU LUẬN MƠN CÁC Q TRÌNH HĨA HỌC VÀ HĨA LÝ TRONG KTMT Chuyên đề: Phản ứng oxi hóa – khử cơng nghệ mơi trường Nhóm Trong phản ứng Cu đóng vai trị chất khử (mỗi ngun tử cho electron) cịn ion NO3- đóng vai trị chất oxi hóa (mỗi ion nhận electron) Dựa vào số electron trao đổi chất oxi hóa chất khử, quy tắc nêu ví dụ II thành lập phương trình electron – ion ion sau:  NO3- + 2H + + 1e = NO + H O Cu -2e = Cu +2 ×2 1 Cu + 2NO3- + 2H + = 2NO + Cu +2 + H O Khi cân hệ số tỉ lượng chất phản ứng ta có: Cu + 2HNO3 + 2HNO3 = 2NO + Cu(NO3 ) + 2H O Hay Cu + 4HNO3 = 2NO + Cu(NO3 ) + 2H O Từ kết thu thấy phản ứng oxi hóa –khử xảy mơi trường axit chất oxi hóa đồng thời chất mơi trường: phân tử HNO3 có phân tử đóng vai trị chất oxi hóa phân tử đóng vai trị chất mơi trường Ví dụ IV: Cho phản ứng oxi hóa – khử: +3 +5 +2 H N O2 = H N O3 + NO Từ số oxi hóa nguyên tố nitơ chất phản ứng (+3) sản phẩm phản ứng (+5 +2) thấy phản ứng axit HNO vừa chât oxi hóa vừa chất khử Dựa vào trao đổi electron quy tắc nêu phương trình electron-ion ion thành lập sau: NO-2 + 2H + + 1e = NO + H O  NO-2 + H O -2e = NO3- + 2H + ×2 ×1 2NO-2 + NO -2 + 2H + = 2NO + NO3- + H O -6- TIỂU LUẬN MƠN CÁC Q TRÌNH HĨA HỌC VÀ HÓA LÝ TRONG KTMT Chuyên đề: Phản ứng oxi hóa – khử cơng nghệ mơi trường Nhóm Việc cân hệ số tỉ lượng chất phản ứng dựa vào phương trình ion cho kết sau: 2HNO + HNO2 = 2NO + HNO3 + H O 3HNO = 2NO + HNO3 + H O Hay Phản ứng oxi hóa –khử gọi phản ứng tự khử oxi hóa hay phản ứng dị ly phân tử HNO2 có phân tử đóng vai trị chất oxi hóa phân tử đóng vai trị chất khử 2.3.2 Cân phản ứng oxi hóa –khử mơi trường bazơ Ví dụ V: Cho phản ứng oxi hóa - khử xảy mơi trường bazơ: +5 +3 +6 -1 K ClO3 +CrCl3 + KOH  K CrO + K Cl + H O Trong phản ứng ion ClO3- chất oxi hóa (mỗi ion nhận electron) ion Cr+3 chất khử (mỗi ion cho eletron), q trình oxi hóa khử biểu diễn sơ đồ: Cl3- + 6e  ClCr +3 + 3e  CrO-24 Các dạng oxi hóa - khử q trình chứa số ngun tử oxi khơng tương ứng với Do vậy, việc cân phương trình electron –ion biểu diễn q trình oxi hóa khử nói tiến hành theo quy tắc sau: phản ứng oxi hóa-khử xảy mơi trường bazơ dạng oxi hóa chất oxi hóa chứa nhiều nguyên tử oxi dạng khử phải thêm nước vào vế trái (dạng oxi hóa) ion OH - vào vế phải (dạng khử) với số lượng tương ứng, dạng khử chất khử chứa nguyên tử oxi -7- ... tủa 22 ỨNG DỤNG PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ TRONG XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG 24 5.1 Xử lý hợp chất Fe 24 5.2 Xử lý hợp chất Mn 25 5.3 Xử lý Crom 26 5.4 Xử lý xyanua 28 5.4 Oxi hóa hypoclorit 28 5.4 Phản ứng clo... Hay Phản ứng oxi hóa ? ?khử gọi phản ứng tự khử oxi hóa hay phản ứng dị ly phân tử HNO2 có phân tử đóng vai trị chất oxi hóa phân tử đóng vai trị chất khử 2.3.2 Cân phản ứng oxi hóa ? ?khử mơi trường. .. loại:  Các phản ứng khơng có mơi trường tham gia: loại phản ứng gồm chất tham gia phản ứng chất oxi hóa chất khử Trong trường hợp dạng khử dạng oxi hóa cặp oxi hóa- khử gồm có chất Phản ứng Zn CuSO

Ngày đăng: 23/04/2013, 22:54

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan