Chào mừng quý vị đến với website của ...
Quý vị chưa đăng nhập hoặc chưa đăng ký làm thành viên, vì vậy chưa thể tải được các tài liệu của Thư viện về máy tính của mình.
Nếu chưa đăng ký, hãy nhấn vào chữ ĐK thành viên ở phía bên trái, hoặc xem phim hướng dẫn tại đây
Nếu đã đăng ký rồi, quý vị có thể đăng nhập ở ngay phía bên trái.
Nếu chưa đăng ký, hãy nhấn vào chữ ĐK thành viên ở phía bên trái, hoặc xem phim hướng dẫn tại đây
Nếu đã đăng ký rồi, quý vị có thể đăng nhập ở ngay phía bên trái.
CTST - Bài 12. Thế điện cực và nguồn điện hóa học
(Tài liệu chưa được thẩm định)
Nguồn: Bạch Kim
Người gửi: Ngô Văn Chinh (trang riêng)
Ngày gửi: 11h:00' 28-03-2025
Dung lượng: 4.1 MB
Số lượt tải: 0
Nguồn: Bạch Kim
Người gửi: Ngô Văn Chinh (trang riêng)
Ngày gửi: 11h:00' 28-03-2025
Dung lượng: 4.1 MB
Số lượt tải: 0
Số lượt thích:
0 người
BÀI 12. THẾ ĐIỆN CỰC VÀ NGUỒN ĐIỆN HOÁ HỌC
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 12. THẾ ĐIỆN CỰC VÀ NGUỒN ĐIỆN HOÁ HỌC
Khởi động
Khởi động
Khởi động
Người ta dùng hai sợi dây làm bằng hai kim loại khác nhau cắm vào một quả chanh và nối với một bóng đèn 3 V thì thấy bóng đèn sáng. Như vậy, quả chanh có cắm hai sợi dây kim loại khác nhau đóng vai trò như một viên pin, phát sinh ra dòng điện. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của pin như thế nào?
Ảnh
Trả lời
Trả lời
- Cấu tạo của pin điện hoá: Pin Galvani là pin điện hoá có cấu tạo gồm hai điện cực, mỗi điện cực ứng với một cặp oxi hoá – khử và thường nối với nhau qua cầu muối. - Nguyên tắc hoạt động của pin điện hoá: Trong pin điện hoá, quá trình oxi hoá và quá trình khử xảy ra trên hai điện cực và electron được truyền từ chất khử sang chất oxi hoá qua dây dẫn. Khi đó, năng lượng của phản ứng hoá học sẽ chuyển thành năng lượng điện.
Cặp oxi hoá – khử của kim loại
Cặp oxi hoá – khử của kim loại
Cặp oxi hoá – khử của kim loại
Dạng oxi hoá Mn+ và dạng khử M của cùng một kim loại được gọi là cặp oxi hoá - khử của kim loại, kí hiệu là Latex(M^(n+))/M. Ví dụ:
Ảnh
Thế điện cực chuẩn của kim loại và pin Galvani
Thế điện cực chuẩn của kim loại và pin Galvani
Thế điện cực chuẩn của kim loại và pin Galvani
- Khi nhúng thanh kim loại (M) vào dung dịch muối của nó Latex((M^(n+))), tạo thành một điện cực. Ở điện cực sẽ xuất hiện một thế điện cực (E) nhất định. Nếu nồng độ Latex(M^(n+)) trong dung dịch bằng 1 M, ở 25 °C thì có thế điện cực chuẩn (E°) của cặp oxi hoá - khử Latex(M^(n+))/M - Pin Galvani gồm 2 điện cực có thế điện cực khác nhau, thường được ghép với nhau qua cầu muối. Pin Galvani chuyển năng lượng của phản ứng hoá học thành năng lượng điện. Ví dụ: Pin Galvani Zn-Cu gồm điện cực kẽm và điện cực đồng được nối với nhau bởi cầu muối (thường chứa dung dịch KCl bão hòa):
Ảnh
Ứng dụng của điện phân trong thực tiễn
Ứng dụng của điện phân trong thực tiễn
Điện phân có nhiều ứng dụng quan trọng trong thực tiễn, như sản xuất kim loại mạnh (Na, Al,…), mạ điện, tinh chế kim loại.
Điện cực âm
Điện cực âm, anode (-): Xảy ra quá trình oxi hoá Zn. Zn → Latex(Zn^(2+))+ + 2e Điện cực dương, cathode (+): Xảy ra quá trình khử ion Latex(Cu^(2+)). Latex(Cu^(2+)) + 2e → Cu Phản ứng oxi hoá - khử xảy ra trong pin: Zn + Latex(Cu^(2+)) → Latex(Zn^(2+)) + Cu Electron chuyển từ thanh Zn qua dây dẫn đến thanh Cu. Cầu muối đóng vai trò khép kín mạch và trung hoà điện tích của dung dịch ở hai điện cực.
Giá trị hiệu điện thế
- Giá trị hiệu điện thế giữa hai điện cực là hiệu giữa thế điện cực của điện cực dương (có giá trị thế điện cực lớn hơn, E+) và thế điện cực của điện cực âm (có giá trị thế điện cực nhỏ hơn, E- ) được gọi là sức điện động của pin (Epin). Sức điện động của pin điện hoá có thể đo được bằng vôn kế. - Khi các điện cực ở điều kiện chuẩn, sức điện động của pin được gọi là sức điện động chuẩn (E°pin). - Thế điện cực chuẩn (E°) của kim loại có thể xác định bằng cách đo sức điện động của pin tạo bởi điện cực hydrogen chuẩn và điện cực chuẩn của kim loại cần đo.
Ý nghĩa của dãy thế điện cực chuẩn kim loại
So sánh tính khử, tính oxi hoá giữa các cặp oxi hoá – khử
So sánh tính khử, tính oxi hoá giữa các cặp oxi hoá – khử
- Khi biết giá trị thế điện cực chuẩn của các cặp oxi hoá - khử, có thể so sánh được khả năng khử giữa các dạng khử và khả năng oxi hoá giữa các dạng oxi hoá ở điều kiện chuẩn. - Thế điện cực chuẩn của kim loại càng lớn thì tính oxi hoá của cation Latex(M^(n+)) càng mạnh, tính khử của kim loại M càng yếu và ngược lại. Ví dụ: Do đó, tính khử của Al mạnh hơn tính khử của Fe và tính oxi hoá của Latex(Al^(3+)) yếu hơn tính oxi hoá của Latex(Fe^(2+)).
Ảnh
Ảnh
Dự đoán chiều hướng xảy ra phản ứng giữa hai cặp oxi hoá - khử
Dự đoán chiều hướng xảy ra phản ứng giữa hai cặp oxi hoá - khử
- Kim loại của cặp oxi hoá - khử có thế điện cực chuẩn nhỏ hơn có thể khử được cation kim loại (hoặc H+) của cặp oxi hoá - khử có thế điện cực chuẩn lớn hơn ở điều kiện chuẩn. Hay, cation kim loại trong cặp oxi hoá - khử có thế điện cực chuẩn lớn hơn có thể oxi hoá được kim loại trong cặp có thế điện cực chuẩn nhỏ hơn ở điều kiện chuẩn.
Chất oxi hoá mạnh hơn
Chất oxi hoá mạnh hơn + Chất khử mạnh hơn → Chất khử yếu hơn + Chất oxi hoá yếu hơn - Để dự đoán chiểu của phản ứng oxi hoá - khử, có thể sử dụng quy tắc α (alpha). Ví dụ: Áp dụng quy tắc alpha: Suy ra:
Ảnh
Ảnh
Tính sức điện động của pin điện hoá tạo bởi hai cặp oxi hoá - khử
Tính sức điện động của pin điện hoá tạo bởi hai cặp oxi hoá - khử
- Sức điện động chuẩn của pin điện hoá (Eopin) có giá trị bằng hiệu số của thế điện cực chuẩn của cực dương và thế điện cực chuẩn của cực âm. Epin = E°(+) - E°(-) - Ví dụ: Sức điện động chuẩn của pin Galvani Zn-Cu được tính như sau:
Ảnh
Một số loại pin khác
Một số loại pin khác
Một số loại pin khác
- Pin nhiên liệu hoạt động dựa trên phản ứng oxi hoá - khử giữa nhiên liệu và chất oxi hóa (thường là oxygen). Pin nhiên liệu phổ biến hiện nay là pin hydrogen. + Ưu điểm của pin nhiên liệu là nhiên liệu được bổ sung liên tục nên thời gian hoạt động của pin không bị hạn chế. + Nhược điểm của pin nhiên liệu là công nghệ chưa được phổ biến và giá thành cao. - Pin mặt trời (pin quang điện) bao gồm nhiều tế bào quang điện làm biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện.
Ảnh
Ưu điểm
+ Ưu điểm: Loại pin này tạo ra được nguồn năng lượng xanh (từ ánh sáng mặt trời), thân thiện với môi trường, chi phí trang bị không quá cao, thời gian sử dụng dài. + Nhược điểm: Pin mặt trời cần được lắp đặt trên không gian rộng (như mái nhà) để pin tiếp xúc trực tiếpvới ánh sáng mặt trời. Loại pin này khó di chuyển. - Acquy đơn giản là acquy chì, gổm bản cực dương bằng Latex(PbO_2), bản cực âm bằng Pb, cả hai điện cực được đặt vào dung dịch Latex(H_2SO_4) loãng. Nguyên tắc hoạt động của acquy chì tương tự như pin điện hoá. Ngoài acquy chì, người ta còn dùng acquy kiềm có hiệu suất nhỏ hơn nhưng tiện lợi vì nhẹ và bền. Acquy kiềm thường gồm hai loại là acquy iron-nickel và acquy cadmium-nickel.
Thực hành lắp ráp pin cơ bản
Thực hành lắp ráp pin cơ bản
Thực hành lắp ráp pin cơ bản
Thí nghiệm.Lắp ráp pin chanh và đo sức điện động của pin Dụng cụ: thanh kim loại đồng và kẽm; vôn kế; 2 dây dẫn. Nguyên liệu: 1 quả chanh tươi. Tiến hành: - Bước 1: Cắm 2 thanh kim loại vào quả chanh và không để chúng chạm vào nhau. - Bước 2: Lắp hệ thống như Hình 12.6. Ghi nhận giá trị hiện trên vôn kế.
Ảnh
Vận dụng
Vận dụng
Vận dụng
- Lắp ráp thêm một số pin đơn giản từ các nguyên liệu khác và đo sức điện động của pin. - Tìm hiểu và nêu ưu, nhược điểm của pin nhiên liệu, pin mặt trời và acquy.
Cảm ơn
Ảnh
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 12. THẾ ĐIỆN CỰC VÀ NGUỒN ĐIỆN HOÁ HỌC
Khởi động
Khởi động
Khởi động
Người ta dùng hai sợi dây làm bằng hai kim loại khác nhau cắm vào một quả chanh và nối với một bóng đèn 3 V thì thấy bóng đèn sáng. Như vậy, quả chanh có cắm hai sợi dây kim loại khác nhau đóng vai trò như một viên pin, phát sinh ra dòng điện. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của pin như thế nào?
Ảnh
Trả lời
Trả lời
- Cấu tạo của pin điện hoá: Pin Galvani là pin điện hoá có cấu tạo gồm hai điện cực, mỗi điện cực ứng với một cặp oxi hoá – khử và thường nối với nhau qua cầu muối. - Nguyên tắc hoạt động của pin điện hoá: Trong pin điện hoá, quá trình oxi hoá và quá trình khử xảy ra trên hai điện cực và electron được truyền từ chất khử sang chất oxi hoá qua dây dẫn. Khi đó, năng lượng của phản ứng hoá học sẽ chuyển thành năng lượng điện.
Cặp oxi hoá – khử của kim loại
Cặp oxi hoá – khử của kim loại
Cặp oxi hoá – khử của kim loại
Dạng oxi hoá Mn+ và dạng khử M của cùng một kim loại được gọi là cặp oxi hoá - khử của kim loại, kí hiệu là Latex(M^(n+))/M. Ví dụ:
Ảnh
Thế điện cực chuẩn của kim loại và pin Galvani
Thế điện cực chuẩn của kim loại và pin Galvani
Thế điện cực chuẩn của kim loại và pin Galvani
- Khi nhúng thanh kim loại (M) vào dung dịch muối của nó Latex((M^(n+))), tạo thành một điện cực. Ở điện cực sẽ xuất hiện một thế điện cực (E) nhất định. Nếu nồng độ Latex(M^(n+)) trong dung dịch bằng 1 M, ở 25 °C thì có thế điện cực chuẩn (E°) của cặp oxi hoá - khử Latex(M^(n+))/M - Pin Galvani gồm 2 điện cực có thế điện cực khác nhau, thường được ghép với nhau qua cầu muối. Pin Galvani chuyển năng lượng của phản ứng hoá học thành năng lượng điện. Ví dụ: Pin Galvani Zn-Cu gồm điện cực kẽm và điện cực đồng được nối với nhau bởi cầu muối (thường chứa dung dịch KCl bão hòa):
Ảnh
Ứng dụng của điện phân trong thực tiễn
Ứng dụng của điện phân trong thực tiễn
Điện phân có nhiều ứng dụng quan trọng trong thực tiễn, như sản xuất kim loại mạnh (Na, Al,…), mạ điện, tinh chế kim loại.
Điện cực âm
Điện cực âm, anode (-): Xảy ra quá trình oxi hoá Zn. Zn → Latex(Zn^(2+))+ + 2e Điện cực dương, cathode (+): Xảy ra quá trình khử ion Latex(Cu^(2+)). Latex(Cu^(2+)) + 2e → Cu Phản ứng oxi hoá - khử xảy ra trong pin: Zn + Latex(Cu^(2+)) → Latex(Zn^(2+)) + Cu Electron chuyển từ thanh Zn qua dây dẫn đến thanh Cu. Cầu muối đóng vai trò khép kín mạch và trung hoà điện tích của dung dịch ở hai điện cực.
Giá trị hiệu điện thế
- Giá trị hiệu điện thế giữa hai điện cực là hiệu giữa thế điện cực của điện cực dương (có giá trị thế điện cực lớn hơn, E+) và thế điện cực của điện cực âm (có giá trị thế điện cực nhỏ hơn, E- ) được gọi là sức điện động của pin (Epin). Sức điện động của pin điện hoá có thể đo được bằng vôn kế. - Khi các điện cực ở điều kiện chuẩn, sức điện động của pin được gọi là sức điện động chuẩn (E°pin). - Thế điện cực chuẩn (E°) của kim loại có thể xác định bằng cách đo sức điện động của pin tạo bởi điện cực hydrogen chuẩn và điện cực chuẩn của kim loại cần đo.
Ý nghĩa của dãy thế điện cực chuẩn kim loại
So sánh tính khử, tính oxi hoá giữa các cặp oxi hoá – khử
So sánh tính khử, tính oxi hoá giữa các cặp oxi hoá – khử
- Khi biết giá trị thế điện cực chuẩn của các cặp oxi hoá - khử, có thể so sánh được khả năng khử giữa các dạng khử và khả năng oxi hoá giữa các dạng oxi hoá ở điều kiện chuẩn. - Thế điện cực chuẩn của kim loại càng lớn thì tính oxi hoá của cation Latex(M^(n+)) càng mạnh, tính khử của kim loại M càng yếu và ngược lại. Ví dụ: Do đó, tính khử của Al mạnh hơn tính khử của Fe và tính oxi hoá của Latex(Al^(3+)) yếu hơn tính oxi hoá của Latex(Fe^(2+)).
Ảnh
Ảnh
Dự đoán chiều hướng xảy ra phản ứng giữa hai cặp oxi hoá - khử
Dự đoán chiều hướng xảy ra phản ứng giữa hai cặp oxi hoá - khử
- Kim loại của cặp oxi hoá - khử có thế điện cực chuẩn nhỏ hơn có thể khử được cation kim loại (hoặc H+) của cặp oxi hoá - khử có thế điện cực chuẩn lớn hơn ở điều kiện chuẩn. Hay, cation kim loại trong cặp oxi hoá - khử có thế điện cực chuẩn lớn hơn có thể oxi hoá được kim loại trong cặp có thế điện cực chuẩn nhỏ hơn ở điều kiện chuẩn.
Chất oxi hoá mạnh hơn
Chất oxi hoá mạnh hơn + Chất khử mạnh hơn → Chất khử yếu hơn + Chất oxi hoá yếu hơn - Để dự đoán chiểu của phản ứng oxi hoá - khử, có thể sử dụng quy tắc α (alpha). Ví dụ: Áp dụng quy tắc alpha: Suy ra:
Ảnh
Ảnh
Tính sức điện động của pin điện hoá tạo bởi hai cặp oxi hoá - khử
Tính sức điện động của pin điện hoá tạo bởi hai cặp oxi hoá - khử
- Sức điện động chuẩn của pin điện hoá (Eopin) có giá trị bằng hiệu số của thế điện cực chuẩn của cực dương và thế điện cực chuẩn của cực âm. Epin = E°(+) - E°(-) - Ví dụ: Sức điện động chuẩn của pin Galvani Zn-Cu được tính như sau:
Ảnh
Một số loại pin khác
Một số loại pin khác
Một số loại pin khác
- Pin nhiên liệu hoạt động dựa trên phản ứng oxi hoá - khử giữa nhiên liệu và chất oxi hóa (thường là oxygen). Pin nhiên liệu phổ biến hiện nay là pin hydrogen. + Ưu điểm của pin nhiên liệu là nhiên liệu được bổ sung liên tục nên thời gian hoạt động của pin không bị hạn chế. + Nhược điểm của pin nhiên liệu là công nghệ chưa được phổ biến và giá thành cao. - Pin mặt trời (pin quang điện) bao gồm nhiều tế bào quang điện làm biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện.
Ảnh
Ưu điểm
+ Ưu điểm: Loại pin này tạo ra được nguồn năng lượng xanh (từ ánh sáng mặt trời), thân thiện với môi trường, chi phí trang bị không quá cao, thời gian sử dụng dài. + Nhược điểm: Pin mặt trời cần được lắp đặt trên không gian rộng (như mái nhà) để pin tiếp xúc trực tiếpvới ánh sáng mặt trời. Loại pin này khó di chuyển. - Acquy đơn giản là acquy chì, gổm bản cực dương bằng Latex(PbO_2), bản cực âm bằng Pb, cả hai điện cực được đặt vào dung dịch Latex(H_2SO_4) loãng. Nguyên tắc hoạt động của acquy chì tương tự như pin điện hoá. Ngoài acquy chì, người ta còn dùng acquy kiềm có hiệu suất nhỏ hơn nhưng tiện lợi vì nhẹ và bền. Acquy kiềm thường gồm hai loại là acquy iron-nickel và acquy cadmium-nickel.
Thực hành lắp ráp pin cơ bản
Thực hành lắp ráp pin cơ bản
Thực hành lắp ráp pin cơ bản
Thí nghiệm.Lắp ráp pin chanh và đo sức điện động của pin Dụng cụ: thanh kim loại đồng và kẽm; vôn kế; 2 dây dẫn. Nguyên liệu: 1 quả chanh tươi. Tiến hành: - Bước 1: Cắm 2 thanh kim loại vào quả chanh và không để chúng chạm vào nhau. - Bước 2: Lắp hệ thống như Hình 12.6. Ghi nhận giá trị hiện trên vôn kế.
Ảnh
Vận dụng
Vận dụng
Vận dụng
- Lắp ráp thêm một số pin đơn giản từ các nguyên liệu khác và đo sức điện động của pin. - Tìm hiểu và nêu ưu, nhược điểm của pin nhiên liệu, pin mặt trời và acquy.
Cảm ơn
Ảnh
↓ CHÚ Ý: Bài giảng này được nén lại dưới dạng ZIP và có thể chứa nhiều file. Hệ thống chỉ hiển thị 1 file trong số đó, đề nghị các thầy cô KIỂM TRA KỸ TRƯỚC KHI NHẬN XÉT ↓
Các ý kiến mới nhất