Bài giảng hóa lý chương 6 pin – điện cực

CHƯƠNG 6 PIN – ĐIỆN CỰC Nội dung 6.1. Pin điện hóa 6.2. Nhiệt động học của pin và điện cực 6.3. Các loại điện cực và Mạch điện hóa 6.4. Ứng dụng của sức điện động Quan sát mô hình sau (nguyên tố Gavanic Cu – Zn) 6.1. Pin điện hóa 6.1.1. Khái niệm pin điện hóa Cấu tạo Hai dung dịch sunfat được chứa trong những dụng cụ riêng biệt và tiếp xúc với nhau bằng một cầu muối đó là ống thủy tinh chứa đầy dung dịch chất dẫn điện Na2SO4. Hai thanh kẽm và đồng được nối với nhau bằng dây dẫn kim loại. Nguyên tố gồm hai điện cực Điện cực kẽm Điện cực đồng Zn/ZnSO4 Cu/ CuSO4 6.1. Pin điện hóa 6.1.1. Khái niệm pin điện hóa Hiện tượng  Kim điện kế G chỉ dòng điện đi từ Cu sang Zn.  Khối lượng Zn giảm, khối lượng Cu tăng.  [ZnSO4] tăng, [CuSO4] giảm. 6.1. Pin điện hóa 6.1.1. Khái niệm pin điện hóa Quá trình làm việc Zn Zn+2 + 2e Ở điện cực kẽm (cực âm): xảy ra quá trình oxy hóa, sự khử Ở điện cực đồng (cực dương): xảy ra quá trình khử, sự oxy hóa Cu+2 + 2e Cu 6.1. Pin điện hóa 6.1.1. Khái niệm pin điện hóa Tổng phản ứng Cu+2 + Zn = Cu + Zn2+ Khái niệm PIN 6.1. Pin điện hóa 6.1.1. Khái niệm pin điện hóa Pin là một hệ biến đổi hoá năng thành điện năng nhờ phản ứng oxy hóa – khử xảy ra trên điện cực. Ký hiệu Ký hiệu nguyên tố Gavanic đồng - kẽm bằng sơ đồ sau: (-) Zn/ ZnSO4// CuSO4/ Cu (+) hay (-) Zn/ Zn+2// Cu2+/ Cu (+) 6.1. Pin điện hóa 6.1.1. Khái niệm pin điện hóa Quy ước viết ký hiệu Pin  Điện cực âm viết bên trái, cực dương viết bên phải.  Ngăn cách điện cực và dung dịch điện ly bằng 1 dấu gạch chéo. (khác pha). Điện cực gồm nhiều thành phần thì ngăn cách giữa các thành phần bằng dấu phẩy.  Ngăn cách 2 dung dịch điện ly bằng 2 dấu gạch chéo (//) hoặc một vạch 3 chấm nếu tại ranh giới có điện thế khuếch tán 6.1. Pin điện hóa 6.1.1. Khái niệm pin điện hóa (-) Zn/ ZnSO4//CuSO4/Cu (+); (-) Zn/ ZnSO4 : CuSO4/Cu (+); (-) Pt/Fe2+(0.10 M),Fe3+(0.20 M)//Ag+(1.0 M)/Ag(+) . Một vài mô hình về Pin điện hóa 6.1. Pin điện hóa 6.1.1. Khái niệm pin điện hóa [...]... cực 6. 1 Pin điện hóa 6. 1.2 Thế điện cực Kết quả Hình thành lớp điện tích kép Tại ranh giới điện cực – dung dịch Bước nhảy thế (Hiệu điện thế) Sức điện động = Σ bước nhảy thế Thế điện cực 6. 1 Pin điện hóa 6. 1.2 Thế điện cực Định nghĩa Thế điện cực của một điện cực là đại lượng biểu diễn bằng sự khác biệt thế của điện cực đó so với điện cực chuẩn Ký hiệu: φ 6. 1 Pin điện hóa 6. 1.2 Thế điện cực Điện cực. . .6. 1 Pin điện hóa 6. 1.1 Khái niệm pin điện hóa Zn(s) | Zn2+(aq) || Cu2+(aq) | Cu(s) 1.103 V Ecell = 6. 1 Pin điện hóa 6. 1.1 Khái niệm pin điện hóa Pin có điện cực khí 6. 1 Pin điện hóa 6. 1.1 Khái niệm pin điện hóa (-)Pt|Fe2+(0.10 M),Fe3+(0.20 M)||Ag+(1.0 M)|Ag(+) 6. 1 Pin điện hóa 6. 1.2 Thế điện cực Khảo sát quá trình nhúng thanh kim loại vào dung dịch Sự hình thành lớp điện tích kép tại ranh giới điện. .. : số electron trao đổi trong quá trình điện cực 6. 2 Nhiệt động học của Pin và điện cực 6. 2.2 Sức điện động của pin Sức điện động = (thế điện cực dương) – (thế điện cực âm) E = φ+ - φ- Vậy: Điều kiện chuẩn: E 0 0 = ϕ+ 0 − ϕ− Chú ý: [1] vì E > 0 nên φ+> φ[2] Cho thế điện cực  cực dương – âm của PIN 6. 2 Nhiệt động học của Pin và điện cực 6. 2.2 Sức điện động của pin Ví dụ Xét nguyên tố ganvanic đồng -... -0, 762 8V φ 0 2+ /Zn = −0, 762 8 Zn 6. 1 Pin điện hóa 6. 1.2 Thế điện cực Phương trình Nernst Tổng quát hóa đối với quá trình điện cực viết theo chiều oxy hóa: oxh + ne Chúng ta có: RT C kh φ=φ − ln nF C oxh 0 Phương trình trên được gọi là phương trình Nernst viết cho thế điện cực Kh n : số electron trao đổi F : hằng số Faraday R : hằng số khí T : nhiệt độ tuyệt đối (K) 6. 1 Pin điện hóa 6. 1.2 Thế điện cực. .. J/mol.K; F = 965 00 Culông và ln = 2,3lg ta được dạng cụ thể của phương trình Nernst cho phép tính thế điện cực của một điện cực bất kỳ ở 250C: RT C kh φ=φ − ln nF C oxy 0 0,059 C kh φ =φ − lg n C oxh 0 6. 1 Pin điện hóa 6. 1.2 Thế điện cực Ví dụ Chúng ta xét nguyên tố gavanic đồng - kẽm: (-) Zn/ Zn2+// Cu2+/ Cu (+) Xác định thế điện cực của đồng và kẽm?? 6. 1 Pin điện hóa 6. 1.2 Thế điện cực (-) Zn/ Zn2+//... ϕ0 − ϕ0 – sức điện động tiêu chuẩn + − ϕ0 , ϕ0 + − – thế điện cực tiêu chuẩn của điện cực (+) và (-) 6. 2 Nhiệt động học của Pin và điện cực 6. 2.3 Ảnh hưởng nồng độ đến E - ϕ; PT Nernst Bài tập 2 Lập pin với các phản ứng xảy ra sau đây: a Cd + CuSO4 = CdSO4 + Cu b 2AgBr + H2 = 2Ag + 2HBr c H2 + Cl2 = 2HCl d Zn + 2Fe3+ = Zn2+ + 2Fe2+ e Ag+ + Cl- = AgCl (r) 6. 2 Nhiệt động học của Pin và điện cực 6. 2.3... điện cực Điện cực chuẩn  Điện cực hydro: tấm Pt tráng muội Pt nhúng vào dung dịch axít và được bão hòa khí hydro  Khi hoạt độ = 1; PH2 = 1atm thì trở thành điện cực 0 φ H+ / H hydro chuẩn 2 = 0 6. 1 Pin điện hóa 6. 1.2 Thế điện cực Ví dụ  Đo điện cực đồng: + Lập pin: (-) Pt,H2H+Cu2+Cu (+) + aCu2+ = 1; 250C; đo E = 0,337V φ 0 2 + / Cu = +0,337 V Cu  Đo điện cực kẽm: + Lập pin: (-) Pt,H2H+Zn2+Zn... CdSO4 // Hg2SO4 / Hg, Pt (+) 6. 2 Nhiệt động học của Pin và điện cực 6. 2.1 Công điện của pin  Khi làm việc, pin sinh dòng điện tạo ra từ công hữu ích A của phản ứng oxy hóa – khử  Khi pin làm việc thuận nghịch nhiệt động của Pin chính là độ giảm công hữu ích cực đại A’max Theo nguyên lý 2: ΔG = - A’max  Công điện chuyển hoá 1 mol chất: Phương trình nhiệt động cơ bản của pin A’max = q.E = nFE  Vậy:... cân bằng 6. 2 Nhiệt động học của Pin và điện cực 6. 2.5 Khảo sát phản ứng Quan hệ giữa E – Thông số nhiệt động  Khi khảo sát một phản ứng, thành lập PIN củua phản ứng đó, tiến hành đo SỨC ĐiỆN ĐỘNG E  Dựa vào quan hệ E – dE/dt với các thông số nhiệt động từ đó ta tính được chúng! ∆G = -nFE dE ∆S = nF dT ∆G = ∆H – T∆S 6. 2 Nhiệt động học của Pin và điện cực 6. 2.5 Khảo sát phản ứng Bài tập 6 Cho phản... Cu (+) Xác định sức điện động của PIN trên??? 6. 2 Nhiệt động học của Pin và điện cực 6. 2.2 Sức điện động của pin Sức điện động của nguyên tố ganvanic đồng - kẽm là: E = φ+ - φ- = φCu - φZn E= (φ 0 Cu − φ0 ) Zn RT C Zn+ 2 − ln 2F CCu+ 2 RT C Zn+ 2 E =E − ln 2F CCu+ 2 0 6. 2 Nhiệt động học của Pin và điện cực 6. 2.3 Ảnh hưởng nồng độ đến E - ϕ; PT Nernst Giả sử phản ứng xảy ra trong pin: aA + bB = cC + . Pin điện hóa 6.1. Pin điện hóa 6.1.1. Khái niệm pin điện hóa Zn(s) | Zn2+(aq) || Cu2+(aq) | Cu(s) Ecell = 1.103 V 6.1. Pin điện hóa 6.1.1. Khái niệm pin điện hóa Pin có điện cực khí 6.1. Pin. khí 6.1. Pin điện hóa 6.1.1. Khái niệm pin điện hóa (-) Pt|Fe2+(0.10 M),Fe3+(0.20 M)||Ag+(1.0 M)|Ag(+) 6.1. Pin điện hóa 6.1.1. Khái niệm pin điện hóa 6.1. Pin điện hóa 6.1.2. Thế điện cực Khảo. CHƯƠNG 6 PIN – ĐIỆN CỰC Nội dung 6.1. Pin điện hóa 6.2. Nhiệt động học của pin và điện cực 6.3. Các loại điện cực và Mạch điện hóa 6.4. Ứng dụng của sức điện động Quan sát