Dãy điện hoá kim loại online (so sánh cặp + suất điện động pin)
Dãy điện hoá kim loại online — 22 cặp oxh-khử với thế điện cực chuẩn E° kèm theo. Dự đoán phản ứng oxh-kh giữa 2 cặp, viết phương trình ion thu gọn, tính E°pin từ E°(catot) − E°(anot). Quy luật: "α + β° → α° + β".
Công thức & ví dụ
Dãy điện hoá đầy đủ (Ag/Hg/Cu… đứng SAU H — không tan trong HCl, H2SO4 loãng):
K | Ca | Na | Mg | Al | Zn | Fe | Ni | Sn | Pb | H | Cu | Hg | Ag | Pt | Au
3 quy tắc vàng:
- Kim loại đứng TRƯỚC H đẩy được H trong HCl, H2SO4 loãng. Vd: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑.
- Kim loại đứng TRƯỚC kim loại khác đẩy được kim loại đó ra khỏi muối. Vd: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu.
- Kim loại đứng SAU H chỉ tan trong axit oxi hoá mạnh (HNO3, H2SO4 đặc nóng). Vd: Cu + 4HNO3 đặc → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O.
Thế điện cực chuẩn E° (V) — 1 số cặp quan trọng:
| Cặp | E° (V) |
|---|---|
| K⁺/K | −2.93 |
| Ca²⁺/Ca | −2.87 |
| Na⁺/Na | −2.71 |
| Mg²⁺/Mg | −2.37 |
| Al³⁺/Al | −1.66 |
| Zn²⁺/Zn | −0.76 |
| Fe²⁺/Fe | −0.44 |
| H⁺/H2 | 0.00 |
| Cu²⁺/Cu | +0.34 |
| Fe³⁺/Fe²⁺ | +0.77 |
| Ag⁺/Ag | +0.80 |
| Au³⁺/Au | +1.50 |
Tính E°pin:
E°pin = E°(catot) − E°(anot)
E°pin > 0 → phản ứng tự diễn ra. E°pin < 0 → không xảy ra (hoặc ngược lại).
Hướng dẫn sử dụng
- Quan sát dãy 22 cặp M/Mⁿ⁺ sắp xếp theo E° tăng dần: K, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Hg, Ag, Pt, Au…
- Chọn 2 cặp từ dropdown (vd Cu²⁺/Cu và Fe³⁺/Fe²⁺).
- Nhấn “Dự đoán”. Kết quả:
- Phản ứng có xảy ra không?
- Phương trình ion thu gọn cân bằng
- E°pin = E°(catot) − E°(anot)
- Kết luận khả thi nhiệt động
Quy luật: Chất khử mạnh (kim loại đứng trước) tác dụng được với chất oxi hoá mạnh (ion kim loại đứng sau). Áp dụng quy tắc “α + β° → α° + β” — kim loại α (khử mạnh hơn) + ion β° (oxh mạnh hơn) → ion α° + kim loại β.
Câu hỏi thường gặp
Tại sao Au không tan trong HCl đặc?
Vì Au đứng sau H trong dãy điện hoá (E° Au³⁺/Au = +1.50V, cao nhất trong các kim loại thường gặp). Au chỉ tan trong "nước cường thuỷ" — hỗn hợp HCl đặc + HNO3 đặc 3:1, vì HNO3 oxi hoá Au, HCl tạo phức Cl⁻ ổn định ion Au³⁺.
Phản ứng Cu + Fe³⁺ có xảy ra không?
CÓ. E°(Fe³⁺/Fe²⁺) = +0.77V > E°(Cu²⁺/Cu) = +0.34V. Cu (khử) + 2Fe³⁺ (oxh mạnh hơn) → Cu²⁺ + 2Fe²⁺. E°pin = 0.77 − 0.34 = +0.43V > 0. Đây là cơ sở để dùng FeCl3 ăn mòn đồng trong sản xuất PCB.
Fe + HNO3 loãng vs đặc khác nhau thế nào?
Fe + HNO3 loãng: → Fe(NO3)3 + NO + H2O (NO khí không màu hoá nâu trong không khí). Fe + HNO3 đặc nguội: KHÔNG phản ứng (bị thụ động hoá, tạo lớp Fe3O4 mỏng bảo vệ). Fe + HNO3 đặc nóng: → Fe(NO3)3 + NO2 (khí nâu đỏ, độc).
Tại sao kim loại kiềm phản ứng mãnh liệt với nước?
Vì K, Na, Li có E° rất âm (−2.93, −2.71, −3.04) — khả năng nhường e cực mạnh. Phản ứng 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 toả nhiệt mạnh, đốt cháy H2 sinh nổ. K còn nguy hiểm hơn — tự bốc cháy. Phải bảo quản trong dầu hoả để tránh tiếp xúc nước/không khí.