Giáo án điện tử hóa học: Một số ứng dụng của điện hóa học doc

CH CH ƯƠNG 6 ƯƠNG 6 MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN HÓA HỌC ĐIỆN HÓA HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN BỘ MÔN HÓA LÝ NỘI DUNG BÁO CÁO 6.1 Nguồn điện hóa học 6.2 Điện phân 6.3 Ăn mòn và chống ăn mòn kim loại NỘI DUNG CHƯƠNG 6 6.1 Nguồn điện hóa học Một số nguồn điện hóa thông dụng Một số nguồn điện hóa thông dụng - Pin - Acquy - Sự điện phân 6.1.1 Pin a. Các loại pin Pin là nguồn điện một chiều được tạo ra nhờ năng lượng của các phản ứng hóa học. Pin được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật vô tuyến, thông tin, điện tử, tự động hóa và nhiều lĩnh vực kinh tế quốc dân khác. 6.1.1 Pin a. Các loại pin • Pin khô Le clanché - Pin Le clanché thuộc loại pin muối hay còn gọi là pin acid. - Sơ đồ: (–) Zn | NH 4 Cl | MnO 2 (r) + C | C (+) Hình 6.1 Pin Le Clanché • Các phản ứng chính như sau: (–): Zn  Zn 2+ + 2e (+): 2MnO 2 + 2H + + 2e  Mn 2 O 3 .H 2 O Do sự có mặt của NH 3 , NH 4 + và Cl – ; chúng sẽ phản ứng với Zn 2+ để tạo ra các sản phẩm phụ như ZnMn 2 O 4 ; ZnCl 2 ; Zn(OH) 2 ; Zn(NH 3 ) 2 Cl 2 , các sản phẩm phụ này tích tụ dần dần quanh cực dương làm cho pin mất dần khả năng hoạt động. Zn + 2NH 4 + + 2MnO 2 (r)  Zn 2+ + NH 3 + 2MnO(OH) Pin Le clanché là loại được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay. Ở Việt Nam, pin Le clanché được sản xuất dưới nhãn hiệu pin Con Thỏ (Văn Điển, Hà Nội), pin Con Ó. Điện áp của pin khô vào khoảng 1,5V. Vỏ ngoài Than chì (cathode) Zn (anode) hỗn hợp NH 4 Cl + ZnCl 2 Bột than chì + MnO 2 bao quanh cathode Hình 6.2 Pin Le Clanché  Pin kiềm Mangan • Cấu tạo: (–) Zn, Hg | KOH (dd) | MnO 2 , C (+) • Phản ứng ở các điện cực: Cực (–) Zn + 4OH – + 2H 2 O → [Zn(OH) 4 (H 2 O) 2 ] 2– + 2e (i) [Zn(OH) 4 (H 2 O) 2 ] 2–  ZnO + 2OH – + 3H 2 O Cực (+) MnO 2 + H 2 O + e  MnO(OH) + OH – MnO(OH) + H 2 O + e  Mn(OH) 2 + OH – Hình 4.2 Pin kiềm Ở anode, ZnO phủ dần lên Zn và làm cho Zn thụ động, cản trở phản ứng (i) tiếp tục xảy ra. [...]... Những điện lượng như nhau đi qua bình điện phân làm thoát ra cùng một số đương lượng gam chất Cứ 1F điện lượng đi qua bình điện phân thoát ra 1 đương lượng gam chất bất kỳ Thay Q = I.t và Đ = A/n thì biểu thức toán học của định luật là m = (A.I.t)/(n.F) Trong đó, I cường độ dòng điện (Ampe); t là thời gian (giây), F = 96500 Coulomb MỘT SỐ ỨNG DỤNG THỰC TIỄN MỘT SỐ ỨNG DỤNG THỰC TIỄN CỦA ĐIỆN PHÂN CỦA ĐIỆN... khi đặt vào điện cực một hiệu điện thế bằng thế điện cực nhưng không xãy ra quá trình điện phân mà cần một hiệu điện thế cao hơn 6.2.3 Định luật Faraday Định luật 1 Khối lượng chất thoát ra tỉ lệ với điện lượng qua bình điện phân m = k.Q Trong đó, k là đương lượng điện hóa; về giá trị của nó bằng khối lượng chất thoát ra ở điện cực khi có một đơn vị điện lượng đi qua bình điện phân Q là điện lượng... 6.2.2 Thế phân giải – Quá thế a Thế phân giải Thế phân giải là thế hiệu tối thiểu của dòng điện một chiều đặt vào hai điện cực của bình điện phân để gây nên sự điện phân Thế phân giải của một chất điện ly bằng thế phân giải của cation và thế phân giải của anion, tức là bằng sức điện động của pin tương ứng Ví dụ thế phân giải của dung dịch CuCl2 và ZnCl2 trong dung dịch 1,0 M là • Dung dịch CuCl2: E0 =... nghìn chu kỳ phóng – nạp điện  Acquy Ni – Ag, với phản ứng: Ag2O + Zn phóng điện nạp điện ZnO + 2Ag SĐĐ: 1,60 – 1,85V với 100 – 200 chu kỳ làm việc  Acquy Niken – Hiđro, với phản ứng: phóng điện 2NiOOH + H2 nạp điện 2Ni(OH)2 SĐĐ: 1,32 – 1,36V với vài nghìn chu kỳ làm việc MỘT SỐ ACQUY HIỆN ĐẠI MỘT SỐ ACQUY HIỆN ĐẠI ỨNG DỤNG CỦA ACQUY 6.1.2 Pin nhiên liệu a Pin nhiên liệu hiđro - oxi Anode: 2H2 + 4OH–... trong quá trình sử dụng Dung lượng của pin này vượt xa pin khô: 0,3 Ah/cm3 Pin kiềm thuỷ ngân Pin liti Máy tính, đồng hồ, Không độc nhưng đắt tiền, thời gian sử dụng máy ghi hình, máy ngắn, có thể tái nạp điện nhưng điện thế dễ tính xách tay biến đổi b Acquy Acquy là nguồn điện hóa học có khả năng hoạt động lâu dài nhờ tính chất thuận nghịch của quá trình phóng điện và nạp điện của nó Acid Kiềm Chì... Cells) 6.2 Sự điện phân 6.2.1 Định nghĩa điện – khử Điện phân là quá trình oxi hóaphân xãy ra trên các điện cực khi có dòng điện 1 chiều đi qua chất điện ly ở trạng thái nóng chảy hoặc dung dịch  Lưu ý Theo qui ước điện cực, ở đó có quá trình oxi hóa (nhường e) là anode, còn điện cực mà tại đó xãy ra quá trình khử (nhận e) là cathode + Trong pin anode là cực âm, catot là cực dương + Trong điện phân cathode... 96500 Coulomb MỘT SỐ ỨNG DỤNG THỰC TIỄN MỘT SỐ ỨNG DỤNG THỰC TIỄN CỦA ĐIỆN PHÂN CỦA ĐIỆN PHÂN 1 Điện phân sản xuất 2 Tách và tinh luyện kim loại bằng điện phân 3 Sử dụng phức chất trong điện phân 4 Tổng hợp các chất hữu cơ bằng phương pháp điện hóa 5 Mạ kim loại 6 Đánh bóng điện hóa 7 Tẩy dầu mỡ điện hóa ... trên một nửa lượng chì trên thế giới sản xuất ra được dùng để sản xuất acquy chì  Acquy kiềm Nicad và niken – sắt Phản ứng tạo dòng điện như sau: 2NiOOH + M + 2H2O phóng điện nạp điện 2Ni(OH)2 + M(OH)2 Sức điện động khoảng 1,30 – 1,34V đối với acquy Ni – Cd và khoảng 1,37 – 1,41V đối với acquy Ni – Fe Acquy kiềm có tuổi thọ cao, đạt đến 1 – 2 nghìn chu kỳ phóng – nạp điện  Acquy Ni – Ag, với phản ứng: ... 2H2 + O2  H2O Sức điện động của pin: E0 = ϕ0Ox + ϕ0Red = 0,83 + 0,40 = 1,23V a Pin nhiên liệu hiđro - oxi • Sử dụng: cung cấp điện năng và nước tinh khiết trong các dụng chuyến bay vũ trụ • Ưu điểm: Sạch, nhiều pin nhiên liệu hoạt động không gây điểm ô nhiễm môi trường Tạo nguồn điện năng di động • Nhược điểm: Khác với các pin thông thường, pin nhiên điểm liệu không tích trữ được điện năng, nó chỉ... hoặc sulfur kim loại chuyển tiếp (ví dụ như MnO2, V6O13 hoặc TiS2) Khi phóng điện: • Ở anode xảy ra sự oxi hóa Li: Li (r) → Li+ (trong chất điện giải rắn) + e • Ở cathode xảy ra sự khử MnO2: MnO2 + Li+ + e → LiMnO2 (r) Phản ứng tổng cộng: Li(r) + MnO2(r) → LiMnO2(r) Epin = 3,0V Đối tượng sử dụng của pin Liti Tên pin Đối tượng sử dụng Ưu và nhược điểm Pin khô Le clanché Rẻ sạch, nhiều kích cỡ Khi làm việc . CH CH ƯƠNG 6 ƯƠNG 6 MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN HÓA HỌC ĐIỆN HÓA HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN BỘ MÔN HÓA LÝ NỘI DUNG BÁO CÁO 6.1 Nguồn điện hóa học 6.2 Điện phân 6.3 Ăn mòn. CHƯƠNG 6 6.1 Nguồn điện hóa học Một số nguồn điện hóa thông dụng Một số nguồn điện hóa thông dụng - Pin - Acquy - Sự điện phân 6.1.1 Pin a. Các loại pin Pin là nguồn điện một chiều được tạo. điện một chiều được tạo ra nhờ năng lượng của các phản ứng hóa học. Pin được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật vô tuyến, thông tin, điện tử, tự động hóa và nhiều lĩnh vực kinh tế quốc dân khác.