Các dạng bài tập về pin điện

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP TUY HÒA ……… H I………… BÀI TIỂU LUẬN : SV : Huỳnh Thị Phi Diễm Lớp : CĐ Hoá 31 Tuy Hoà, ngày 15 tháng 12 năm 2009 ♥♦…… H I………♣♠ http://www.ebook.edu.vn LỜI MỞ ĐẦU Văn ôn võ luyện, học phải đôi với hành chân lý cha ông ta đúc kết từ ngàn đời Và từ chân lý đó, trình sư phạm thầy cô cho học sinh tập thực hành để vừa áp dụng đựơc kiến thức học vào việc giải tập vừa củng cố giúp em ghi nhớ lâu kiến thức Môn học Hoá – Lý không xa rời chân lý Việc giải tập,làm thực hành tiểu luận giúp cho em vừa củng cố kiến thức học vừa tìm hiểu đựơc nhiều kiến thức chuyên môn Và tiểu luận em dã sâu vào nghiên cứu pin điện, vật dụng thiếu gia đình nghiên cứu khoa học, tập tiểu luận xoay quanh vấn đề pin điện Đặc biệt ,việc đo sức điện động pin ứng dụng để tính hệ số hoạt độ, số tải , tích số tan muối khó tan…do tập pin điện có ý nghĩa thực tế lớn Bài tiểu luận viết dựa thống kê chưa đầy đủ từ số sách tham khảo, nhiều thiếu sót có chỗ chưa xác nên mong bạn góp ý Bài viết bao gồm tóm tắt lý thuyết pin điện, đưa số dạng tập, cách giải ví dụ tham khảo Các phần trình bày: Tìm hiểu pin điện - Điện cực - Pin điện - Thế khuếch tán Các dạng tập pin điện - Sđđ pin - Các ứng dụng phương pháp đo sức điện động - Xác định hiệu ứng nhiệt pin http://www.ebook.edu.vn Tìm hiểu pin điện 1.1.Điện cực (nửa pin): 1.1.1 Các loại điện cực: a) Điện cực loại 1: -KN : điện cực gồm kim loại(KL) hay kim tiếp xúc với dung dịch chứa ion KL hay kim -Kí hiệu : Me│Men+ : Men+ + n e ' Me x:A +x e ' Ax(Pt) A│A n+ n+ (Pt) Hg[Me] │Me : Me + n e ' Me b) Điện cực loại : -KN : gồm KL phủ tiếp xúc với muối khó tan KL nhúng vào dung dịch chứa anion muối khó tan : n MeA + (x n)e ' n Me + n Ax-Kí hiệu : Ax- │ MeA,Me c) Điện cực loại 3: Là loại điện cực lớp có dạng : Me,MeA,Me’A│Me’A’ MeA + Me’n+ + n e ' Me + Me’A d) Điện cực oxi hoá - khử: (oxh-Red) -KN : gồm Kl trơ (Au,Pt) mặt hoá học nhúng vào dung dịch chứa đồng thời dạng oxh dạng khử nguyên tố -Kí hiệu : oxh,Red │ (Pt) : oxh + ne ' Red 1.1.2 Điện điện cực : Trên ranh giới phân chia pha gồm Kl dùng làm điện cực ( vật dẫn loại ) dung dịch điện phân ( vật dẫn loại ) xuất hiệu gọi điện cực có độ lớn xác định phương trình Nernst : i RT a oxh ϕoxh/ Red = ϕ oxh + ln / Re d nF a Rej d a) Điện cực loại : ϕ oxh / Re d = ϕ oxh / Re d + -KL : VD : Cu│Cu2+ Cu2+ + 2e ' Cu ϕ -Chất khí : Cu 2+ / Cu ϕoxh/ Red ϕoxh/ Red RT i ln a cation nF RT ln a Cu + 2F i Poxh RT = ϕ oxh / Re d + ln nF a Rej d = ϕ Cu 2+ / Cu + =ϕ oxh / Re d i RT a oxh + ln nF PRej d VD :* ( Pt) Cl2│Cl − Cl2 + 2e ' 2Cl − ϕ Cl − / Cl = ϕ Cl0 / Cl − + RT PCl2 ln F aCl2 − * (Pt) H2 │H + 2H + + 2e ' H2 http://www.ebook.edu.vn ϕH -Hỗn hống : = ϕ H0 + / H2 ϕoxh/ Red + / H2 RT a H + ln F PH + = ϕ oxh + / Re d a i n+ RT ln jMe nF a Me( Hg ) VD : (Pt) Hg [Cd] ( 2,5 %)│Cd2+ Cd2+ + 2e ' Cd (Hg) ϕCd 2+ = ϕ Cd / Cd(Hg) 2+ / Cd ( Hg ) a 2+ RT ln Cd F aCd ( Hg ) + b) Điện cực loại : RT j ln a anion nF VD : (Pt) Hg,Hg2Cl2│Cl − Hg2Cl2 +2e ' 2Hg + 2Cl − ϕoxh/ Red = ϕ oxh / Re d - ϕHg Cl / Hg,Cl − = ϕ Hg − Cl / Hg , Cl + RT ln aCl2 − 2F c) Điện cực loại : RT i ϕoxh/ Red = ϕ oxh ln a Me / Re d + n+ nF VD : Pb,PbC2O4,CaC2O4│CaCl2 PbC2O4 + Ca2+ + 2e' Pb + CaC2O4 ϕPbCO ,Ca 2+ / Pb,CaC2O4 = ϕ PbC + O ,Cd + / Pb ,CaC O 4 RT ln aCa + 2F d) Điện cực oxh- khử : i RT aoxh ϕoxh/ Red = ϕ oxh ln / Re d + nF a Rej d VD : (Pt)│Fe3+,Fe2+ Fe3+ + e ' Fe2+ ϕFe 3+ / Fe2+ = ϕ Fe 3+ / Fe + + RT aFe3+ ln F aFe2+ ‫ ٭‬ϕ tình so với điện cực hiđro chuẩn PH = 1atm ,nên tính điện cực khí áp suất tính theo đơn vị atm 1.2 PIN ĐIỆN : -KN : dụng cụ dùng để biến hoá thành điện năng, dòng điện phát sinh pin kết phản ứng xáy điện cực -Cấu tạo : pin điện cấu tạo từ điện cực, điện cực nhúng vào dung dịch điện ly thích hợp -Kí hiệu : Cực (-) ghi bên trái Cực (+) ghi bên phải Giữa chất làm điện cực với dung dịch ghi gạch (│) Giữa dung dịch ta gạch hai gạch song song (║ ) 1.2.1 Các loại pin điện : a)Pin thuận nghịch Jacobi –Daniel b) Pin không thuận nghịch Vonta c) Pin nồng độ http://www.ebook.edu.vn Là pin gồm hai điện cực giống nhúng vào hai dung dịch chất điện ly có nồng độ khác - Pin nồng độ loại I : hai điện cực hỗn hống khí - Pin nồng độ loại II : + pin nồng độ thuận nghịch với cation + pin nồng độ thuận nghịch với anion 1.2.2 Sức điện động(Sđđ) pin : Là hiệu đo pin điện dòng điện lưu thông mạch gọi sức điện động pin E = ϕ+ − ϕ− > 1.2.3 Nhiệt động lực học pin điện : RT ΔG = −nFE p0 E p0 = ln K CB nF ΔG = −nFE p 1.2.4 Mối liên hệ Sđđ pin hàm nhiệt động : ⎛ dE p ⎞ ⎟⎟ ΔS = nF⎜⎜ ⎝ dT ⎠ P ΔH = ΔG + T ΔS ⎛ dE ⎞ ΔH = − nFE P + T nF ⎜ P ⎟ ⎝ dT ⎠ P ⎛ d EP ⎛ dΔH ⎞ ΔC P = ⎜ ⎟ = nFT ⎜⎜ ⎝ dT ⎠ P ⎝ dT E= ⎞ ⎟⎟ ⎠P − ΔH ⎛ dE ⎞ + T ⎜ P ⎟ nF ⎝ dT ⎠ P 1.3 THẾ KHUẾCH TÁN Khi hai dung dịch chất điện ly tiếp xúc nhau, chỗ tiếp xúc xuất hiệu điện trình chuyển ion qua ranh giới tiếp xúc gây nên Hiệu gọi khuếch tán Kí hiệu : ϕ kt Do : Echung = E + ϕ kt Ta khảo sát khuếch tán loại pin sau : a)Pin nồng độ thuận nghịch với cation : VD : Ag │AgNO3║AgNO3│Ag < C2 C1 RT C2 ϕ kt = (t + − t − ) ln nF C1 b) Pin nồng độ thuận nghịch với anion : VD : Ag , AgCl Cl − Cl − AgCl , Ag > C2 RT C1 ϕ kt = (t − − t + ) ln nF C c) Pin với hai dung dịch có nồng độ giống có ion chung : VD : Zn Zn( NO3 )2 Cu ( NO3 )2 Cu C1 0,1N http://www.ebook.edu.vn 0,1N RT λ1 ln nF λ λ1 , λ độ dẫn điện dung dịch (*) Cách tránh khuếch tán : - Dùng cầu muối ( dung dịch làm cầu muối có linh độ cation, anion gần ) - Cho vào hai dung dịch chất điện ly lạ có nồng độ cao nồng độ chất điện ly pin nồng độ, lúc toàn dòng điện ion chất điện ly lạ chuyển - Dùng mạch hoá học kép : mắc xung đối pin hoá học VD : Ag , AgCl HCl (a1 ) H ( Pt ) LL ( Pt ) H HCl (a ) AgCl , Ag ϕ kt = − E =│ E1 – E2 │ 2.CÁC DẠNG BÀI TẬP VỀ PIN ĐIỆN : 2.1 Sđđ pin : -Bài toán tổng quát : Từ pin điện ( phản ứng pin ) + nồng độ + cực chuẩn Tính : điện cực, Sđđ , nồng độ ion pin dùng hết -Các dạng tập : ™ Cho phản ứng ˆviết sơ đồ pin điện ™ Cho sơ đồ pin ˆviết phản ứng xảy pin ™ Cho điện cực , điện cực chuẩn ˆlập pin ™ Pin điện khuếch tán -Cách giải : Thiết lập phản ứng điện cực, điện cực E p = ϕ (+) − ϕ (−) > Pin ngừng hoạt động E=0 Lưu ý : dung dịch vô loãng γ+ =γ− =γ+ − hay lg γ + = − AZ + Z − I − I = ∑ C i Z i2 -Ví dụ : ¾ Zn + 2Ag+ ˆ Zn2+ + 2Ag phản ứng tổng quát pin làm việc.Cho 0 ϕ Zn = −0,76V ; ϕ Ag = 0,80V Ở 250C , 2+ + / Zn / Ag [Zn2+]=0,1M;[Ag+]=0,1M.Hãy a) Thiết lập sơ đồ pin điện b) Tính Ep c) Nồng độ ion pin không khả phát điện Giải: Ta thấy: Zn – 2e ˆ Zn2+ ⇒ cực (-) 2Ag+ +2e ˆ Ag ⇒ cực (+) Vậy sơ đồ pin : Zn Zn 2+ Ag + Ag [ ] 0,059 lg Zn 2+ = -0,7895 (V) , 059 ϕ (+ ) = ϕ Ag + lg Ag + = 0,741 (V) + / Ag E = ϕ ( + ) − ϕ ( − ) = 1,5305 (V) + b) ϕ (− ) = ϕ Zn 2+ / Zn [ http://www.ebook.edu.vn ] c)Khi pin hết điện tức E = hay ϕ ( + ) = ϕ ( − ) ⇒ ϕ Ag + + / Ag [Ag ] = (ϕ ⇒ lg [Zn ] + 2+ ⇒ [ [ ] 0,059 0,059 lg Ag + = ϕ Zn + lg Zn 2+ 2+ / Zn Zn + / Zn − ϕ Ag + / Ag ] ) 0,059 ≈ -53 [Ag ] = 10-53 [Zn ] + 2+ Gọi x lượng kẽm phản ứng 2x lương bạc phản ứng ⇒ [Ag+]=0,1-2x [Zn2+]=0,1+x Pin ngừng hoạt động [Ag+] ≈ ⇒ x ≈ 0,05 M [Zn2+]= 0,1 + 0,05 = 0,15 M ⇒ [Ag+] ≈ 10 −53 ⋅ 0,15 ≈1,22.10-27 ¾ Ở 250C, pin điện tạo từ điện cực : điện cực gồm Cu nhúng dung dịch CuSO4 0,5M điện cực thứ day Pt nhúng vào dung dịch Fe3+,Fe2+ với lượng cho [Fe3+]=2[Fe2+] Dùng dây dẫn có điện trở Rnối hai đầu Cu Pt a)Viết sơ đồ pin điện phản ứng xảy pin b)Tính Sđ đ pin c)Biết thể tích dung dịch CuSO4 lớn, tìm tỉ số ngừng hoạt động 0 Cho biết ϕ Cu = 0,34V ; ϕ Fe = 0,77V 2+ 3+ / Cu / Fe + [Fe ] [Fe ] 3+ 2+ pin Giải: Cu 2+ + 2e ' Cu 0,059 ϕ (1) = ϕ Cu + lg Cu + =0,331 (V) 2+ / Cu Fe3+ + e ' Fe2+ 0,059 Fe 3+ = 0,788 (V) ϕ (2 ) = ϕ Fe3+ / Fe + + lg Fe + Ta thấy : ϕ > ϕ1 ⇒ Cực Cu cực (-) Cực Pt cực (+) Sơ đồ pin điện : Cu CuSO Fe 3+ , Fe 2+ ( Pt ) [ ] [ [ ] ] Cực (-) : Cu – 2e ˆ Cu2+ Cực (+) : 2Fe3+ +2e ˆ 2Fe2+ Cu + 2Fe3+ ˆ Cu2+ +2Fe2+ b) E = ϕ ( + ) − ϕ ( − ) = 0,788-0,331 = 0,457 (V) c)Pin ngừng hoạt động E = hay ϕ ( + ) = ϕ ( − ) Vì thể tích dung dịch CuSO4 lớn nên [Cu2+] xem không đổi http://www.ebook.edu.vn ⇒ 0,77 +0,059 lg ⇒ [Fe ] = 0,331 [Fe ] 3+ 2+ [Fe ] =4,8.10-8 [Fe ] 3+ 2+ ¾ Tính Sđđ 250C pin Zn ZnSO4 (0,01m) KCl (bh) Hg Cl , Hg ;biết chuẩn điện cực kẽm 0,387 điện cực calomel bão hoà 0,242 V Giải: Cực (-) : Zn -2e → Zn2+ Cực (+) : Hg2Cl2 +2e → 2Hg + 2ClZn + Hg2Cl2 → 2Hg + ZnCl2 ϕ ( + ) = ϕ Hg Cl 2 / Hg ,Cl − − 0,059 lg aCl2 − = 0,242(V ) 0,059 lg a Zn + = −0,763 + 0,0295 lg(0,387.0,01) = −0,834(V ) E p = ϕ ( + ) − ϕ ( − ) = ϕ cal − ϕ ( − ) = 1,076(V ) ϕ ( − ) = ϕ Zn 2+ / Zn + ¾ Sđđ pin có khuếch tán (Xem phần 1.3 ) t+ = λ+ λ+ + λ− λ− t− = λ+ + λ− Với λ+ ,λ- độ dẫn điện đương lượng cation,anion Vd : Tính S đ đ pin sau 180C ( Pt ) H KOH (0,001N ) KCl (0,001N ) HCl (0,001N ) H ( Pt ) Cho γ + HCl KCl =1.Tích số ion nước =1,2.10-14 − λ H + = 315cm / Ω, λCl − = 65,5cm / Ω, λ K + = 64,9cm / Ω, λOH − = 174cm / Ω Giải: Sử dụng công thức Lewis-Sergent ( 1.3.c) -Trên ranh giới HCl(0,001N)…KCl(0,001N) RT λ HCl 8,314.291 315 + 65,5 ϕ kt' = − ln =− ln = −0,027 F λ KCl 96500 64,9 + 65,5 -Trên ranh giới KOH(0,001N) …KCl(0,001N) ϕ kt" = − 8,314.291 64,9 + 174 RT λ KOH ln =− ln = −0,015 96500 64,9 + 65,5 F λ KCl Mà: aH + = K H 2O aOH − http://www.ebook.edu.vn = 1,2.10 −14 = 1,2.10 −11 0,001 Sđđ hệ khuếch tán: RT a H + (1) E= ln F a H + ( 2) 8,314.291 0,001 ln ≈ 0,457; 96500 1,2.10 −11 a H _ (1) , a H + ( 2) hoạt độ H+ dung dịch đặc loãng) E= Sđđ mạch E chung = E + ϕ kt' + ϕ kt" = 0,415 (V) 2.2.Các ứng dụng phương pháp đo sức điện động : 2.2.1.Tính hệ số hoạt độ trung bình : -Bài toán : cho Ep , E p0 , nồng độ dung dịch Tính γ ± -Cách giải :Viết biểu thức tính Ep Thay = γ i.C i Xem γ + = γ − = γ ± Biểu thức có dạng : E p = E p0 + RT ln(γ ±i C j ) nF -Ví dụ : ¾ Đối với pin Cu CuCl (m) AgCl , Ag ,Sđđ 250C E=0,191 (V) m=10-4, E=-0,074 (V) m=0,2.Tính γ ± =? Giải: Cực (-) : Cu − 2e → Cu 2+ Cực (+) : AgCl + 2e → Ag + 2Cl − Cu + AgCl → Ag + CuCl 0,059 E p = E p0 − lg(aCu + aCl2 − ) ([ ][ ] ) E p = E p0 − 0,0295.3 lg γ ± − 0,0295 lg Cu 2+ Cl − Với m=10-4 xem γ ± =1, đó: [ ( 0,191 = E p0 − 0,0295 lg 10 −4 2.10 −4 ) ]= E p + 0,036 ⇒ E p0 = −0,145(V ) Với m=0,2 : − 0,074 = E p0 − 0,0295.3 lg γ ± − 0,0295 lg 0,2.(0,4) [ ] ThayE p0 = −0,145(V ) ⇒ lg γ ± ≈ −0,3 ⇒ γ ± ≈ 0,5 ¾ Sđđ pin 250C ( Pt ) H HCl AgCl , Ag 0,3524(V) Cho biết chuẩn điện cực phải 0,2224(V) Xác định γ ± dung dịch HCl 0,1 m ,biết PH = 1atm Giải: ϕ ( + ) = ϕ AgCl − 0,059 lg aCl / Ag ,Cl − ϕ ( − ) = ϕ H0 + / H2 − + 0,059 lg a H + = 0,059 lg a H + http://www.ebook.edu.vn E = ϕ ( + ) − ϕ ( − ) = E p0 − 0,059 lg(a H + aCl − ) Ta có : ⎧a H + aCl − = a ±2 ⎪ ⎪ 1 ⎨C ± = 1 C dd = C dd ⎪⇒ a = γ C ± ± dd ⎪⎩ ( ) Hay: E = E p0 − 0,059.2 lg(γ ± C dd ) E = 0,2224 − 0,059.2 lg(γ ± .0,1) ⇒ lg(γ ± 0,1) = −1,10169 γ ± 0,1 = 0,079 Vậy γ ± =0,79 ¾ Sđđ pin 250C Hg , Hg Cl KCl bh KCl (0,1m) AgCl , Ag 0,047 V.Cho biết chuẩn điện cực phải 0,2225 ϕ cal = 0,2415.Xác định hệ số hoạt độ ion dung dịch KCl 0,1m Giải: Ta có: Hg + 2Cl − − 2e → Hg Cl 2 AgCl + 2e → Ag + 2Cl − Hg + AgCl → Hg Cl + Ag 0,059 ϕ ( + ) = ϕ AgCl − lg aCl − / Ag ,Cl − E p = ϕ ( + ) − ϕ Cal = ϕ AgCl − 0,059 lg(γ ± Cl − ) − ϕ Cal / Ag ,Cl − [ ] 0,047 = 0,2225 − 0,059 lg(γ ± 0,1) − 0,2415 ⇒ lg(γ ± 0,1) = 1,12 ⇒ γ ± ≈ 0,77 ¾ Ở 673K, pin Ag AgCl nongchay Ag ( hợp kim Ag-Au,NAg=0,5) a1 a2 có Sđđ E=0,072V Tính hoạt độ hệ số hoạt độ Ag hợp kim Giải: Pin nồng độ a1>a2 a1=1 (chất rắn ) − RT E= ln a nF − 8,314.673 0,072 = ln a 96500 ⇒ ln a = −1,24 a = 0,289 a = Nγ ⇒ γ = 0,289 = 0,578 0,5 Vậy γ ± =0,578 2.2.2 Xác định tích số tan muối khó tan: -Bài toán : Cho chuẩn muối khó tan,thế chuẩn cation muối khó tan (hoặc từ hoạt độ Sđđ tính chuẩn ).Xác định tích số tan http://www.ebook.edu.vn 10 -Cách giải : dựa vào công thức 0 ϕ MeA = ϕ Me / Me , A − -Ví dụ : n+ RT ln TMeA nF + / Me ¾ Ở 250C, suất điện động pin: + Ag , AgCl Cl − (a = 0,0769) Ag (a = 0,072) Ag 0,4455V Tìm độ tan (ra mol/l) AgCl 250C Giải: − Cực (-): Ag + Cl − e → AgCl Cực (+): Ag + + e → Ag Ag + + Cl − → AgCl ϕ ( + ) = ϕ Ag + / Ag + 0,059 lg a Ag + ϕ ( −) = ϕ AgC − 0,059 lg aC1 / Ag ,C1 − − 0 mà ϕ AgC = ϕ Ag = 0,059 lg T AgC1 + / Ag / Ag ,C1− ⇒ E = ϕ ( + ) − ϕ ( − ) = 0,059 lg ⇔ 0,4455 = 0,059 lg a Ag + aC1− T AgC1 0,0769.0,072 T AgC1 ⇒ T AgC1 = 1,557.10 −10 [ ][ ] Mà T AgC1 = Ag + Cl − [ ] [ ] ⇒ Ag + = Cl − = T AgC1 = 1,248.10 −5 (mol / l ) ¾ Sơ đồ ( Pt ) H ( P = 1atm) H SO4 (m) Ag SO , Ag Ở 250C E0 = 0,627 V = 0,799V Tính tích số tan muối khó tan Ag2SO4, biết ϕ Ag + / Ag ϕ(+) ϕ (−) Giải: Cực (-) : H2 -2e →2H+ Cực (+) : Ag2SO4 +2e → 2Ag + SO42H2 + Ag2SO4 → 2Ag + H2SO4 Hay H2 +2Ag+ → 2Ag + 2H+ Xem hệ số hoạt độ ion là1, 0,059 2− = ϕ Ag lg SO4 2− − SO4 / Ag , SO4 + 0,059 H = lg PH E p = E p0 − [ ] [ ] [ ] [SO ] ) (1) 0,059 [Ag (tan)] + lg [H ] 0,059 lg( H + E p = ϕ ( + ) − ϕ ( − ) = ϕ Ag + / Ag http://www.ebook.edu.vn 2− + + 11 = ϕ Ag + 0,0295 lg + / Ag = ϕ Ag + 0,0295 lg + / Ag [ ][ 2− ] [Ag ] [SO ] [H ] [SO ] + 2− + 2− T Ag 2SO [H ] [SO ] + 2− Khi H + SO4 = , từ (1) ⇒ Ep = E0p = 0,627 (V) Hay : 0,627 = ϕ Ag + 0,0295 lg + / Ag T Ag 2SO ⇒ 0,627 = 0,799 + 0,0295 lg T Ag SO4 ⇒ T Ag SO4 ≈ 1,48.10 −6 2.2.3.Xác định số vận tải: -Bài toán: Cho : + Echung/Etải + hoạt độ/(nồng độ,hệ số hoạt độ) Tính số tải -Cách giải: Xác định a1(-); a2 (+) ( hoạt độ cực âm dương) RT a N ếu a1< a2: E chung = 2t + ln nF a1 RT a ln Et = 2t − nF a1 RT a1 ln E chung = 2t nF a N ếu a1>a2 : RT a1 ln Et = 2t nF a E chung = E + ϕ kt Lưu ý : Et = E − ϕ kt -Ví dụ : ¾ Xác định số tải ion Cu+ dung dịch CuSO4 loãng , biết 250C suất điện động pin nồng độ có tải: Cu CuSO4 (0,001m) CuSO4 (0,01m) Cu 0,0268V γ + CuSO4 dung dịch CuSO4 0,001m 0,74, dung dịch CuSO4 0,01m 0,44 Giải : a = C1 γ = 0,001.0,74 = 7,4.10 −4 Ta có: a = C γ = 0,01.0,44 = 4,4.10 −3 a1 < a ⇒ pin nồng độ thuận nghịch với cation ϕ kt = (t + − t − ) E= RT a1 ln 2F a2 RT a1 ln 2F a2 E t = E − ϕ kt = http://www.ebook.edu.vn RT a ln (1 − t + + t − ) F a1 12 t+ = Mà ⇒ λ+ ; λ+ + λ− λ− t− = ; λ+ + λ− − t+ + t− = 2λ − λ+ + λ− − λ+ + λ− = = 2t − λ+ + λ− λ+ + λ− ⇒ Et = 2t − ↔ 0,0268 = t − RT a ln F a1 0,059 4,4.10 −3 lg 7,4.10 − ⇒ t − = 0,587 ⇒ t + = − t − = 0,413 Vậy số tải Cu2+ dung dịch 0,413 2.3.4.Xác định số cân bằng: -Bài toán : Cho pin điện, chuẩn ion Xác định KCB j a sau -Cách giải : K CB = i atruoc ⎧ΔG = − nFE = ⇒ E = ⎪ Khi CB : ⎨ RT ⎪⎩⇒ E p = nF ln K CB Hoặc dùng công thức : KCB =10−ΔG / 2,303RT -Ví dụ : ¾ Tính KCB phản ứng ZnSO4+Cd'CdSO4+Zn 250C với 0 ϕ Zn = −0,763(V ) ; ϕ Zn = − , 076 (V ) 2+ 2+ / Zn / Zn Ta có ϕ Zn + / Zn -ϕ Cd + / Cd Giải: [...]... tập, có nhiều dạng bài chưa được đưa ra để giải quyết Đặc biệt một bài toán tổng quát về pin điện bao gồm rất nhiều dữ liệu cần tính toán, trong các bài đã giải, thường bỏ qua hệ số hoạt độ, rất nhiều phép tính chỉ có thể cho kết quả gần đúng Trong mỗi dạng bài tập lại bao gồm những dạng khác, khó có thể phân chia triệt để ,chia dạng bài tập chỉ có tính tương đối Tài liệu tham khảo 1 Hoá lý II (Trần Văn... ly của ion: -Bài toán :Cho pin điện, Ep ,thế điện cực,hoạt độ ( nồng độ dung dịch + hệ số hoạt độ),Kpl của chất trong nước Xác định Kpl của chất trong pin -Cách giải : Thiết lập Sđđ của pin K pl = aMen+ a Ax− aMeA Nồng độ các chất và ion trong dung dịch bị ảnh hưởng bởi sự phân ly nên cần thiết lập lại dựa vào phương trình phân ly và Kpl đã cho.Thay các dữ kiện vào biểu thức E để giải bài toán -Ví dụ... 2,393 2.4.Xác định hiệu ứng nhiệt của pin: ⎛ dE p ⎞ ⎟⎟ ; cho Ep hoặc E p0 Xác định hiệu ứng nhiệt -Bài toán: Cho hệ số nhiệt độ của Sđđ ⎜⎜ ⎝ dT ⎠ p của phản ứng trong pin -Cách giải :Viết phản ứng trong pin để xác định n , áp dụng các công thức ΔG = −nFE ⎛ dE p ΔS = nF ⎜⎜ ⎝ dT ⎞ ⎟⎟ ⎠p ΔH = ΔG + T ΔS ⎛ d 2Ep ΔC p = ⎜ ⎜ dT 2 ⎝ ⎞ ⎟ ⎟ ⎠p -Ví dụ : ¾ Cho phản ứng trong pin 8 8 Cd + Hg 2 SO4 (r ) + H 2 O →... 0,01.9,982.10 −3 ⎞ − 0,6220 + 0,2225 ⎟⎟ + lg K a = lg⎜⎜ 0,059 ⎝ 0,010018 ⎠ ⇒ K a ≈ 1,7.10 −5 2.3.6 Xác định pH của dung dịch: -Bài toán:Cho pin điện, thế tiêu chuẩn,Sđđ, hoạt độ ( nồng độ ,hệ số hoạt độ).Xác định pH của dung dịch -Cách giải: Dựa vào công thức tính thế điện cực -Ví dụ : ¾ Cho pin điện ( Pt ) H 2 ( P = 1) H + (a = x) KCl (0,1M ) Hg 2 Cl 2 , Hg Ở 250C, 0 ϕ Hg Cl 2 2 / Hg ,Cl − = 0,268V và E=0,5000V... Văn thắm ) (trang 121-180) 2 Hoá lý IV (Nguyễn Văn Tuế) NXB GD ( trang 80-127) 3 Bài tập hoá lý ( dịch từ tiếng Nga) NXB ĐH và trung học chuyên nghiệp (trang 214-265) 4 Bài tập hoá học đại cương (Lâm Ngọc Thềm) NXB ĐH Quốc gia HN (trang 141157) 5 Bài tập Hoá lý cơ sở (Lâm Ngọc Thềm) NXB khoa học-kĩ thuật (trang 243-263) 6 Điện hoá học (Trịnh Xuân Sén) NXB ĐH Quốc gia HN (trang 114-182) http://www.ebook.edu.vn... trong pin có phản ứng CuSO4 + Zn → Cu + ZnSO4 biết Ep ở hai nhiệt độ : T0K 273 276 E(V) 1,0960 1,0961 Giải: dE p ΔE p 0,001 Ta có : = = dT 3 ΔT ΔH = ΔG + T ΔS ⎡ ⎛ dE p ΔH = nF ⎢T ⎜⎜ ⎢⎣ ⎝ dT ⎤ ⎞ ⎟⎟ − E ⎥ ⎥⎦ ⎠p 0,001 ⎛ ⎞ ⇒ ΔH = 2.96500.⎜ 273 − 1,0960 ⎟ 3 ⎝ ⎠ Nên ΔH =-209772 ( J/mol) Q = T ΔS =1756,3 (J/mol) http://www.ebook.edu.vn 17 KẾT LUẬN Bài viết có một số lượng rất ít bài tập, có nhiều dạng bài chưa... là 1) ⇒ K Cb = Zn aCd 2 + Nếu tạo pin từ các điện cực trong đó hoạt độ của các ion bằng hoạt độ cân bằng thì phản ứng không xảy ra và E = 0 hay: http://www.ebook.edu.vn 13 0,059 aCd 2 + lg =0 2 a Zn 2 + 0 0 − ϕ Zn + E = ϕ Cd 2+ 2+ / Cd / Zn ↔ −0,402 + 0,763 + 0,059 1 lg =0 2 K CB ⇒ K CB ≈ 1,73.1012 2.3.5.Tính hằng số phân ly: a)Tính hằng số không bền của ion phức: 0 -Bài toán : Cho ion phức R có ion... 2 RT a 2 ln 2 F a1 0,059 4,4.10 −3 lg 2 7,4.10 − 4 ⇒ t − = 0,587 ⇒ t + = 1 − t − = 0,413 Vậy số tải của Cu2+ trong dung dịch là 0,413 2.3.4.Xác định hằng số cân bằng: -Bài toán : Cho pin điện, thế chuẩn của ion Xác định KCB j a sau -Cách giải : K CB = i atruoc ⎧ΔG = − nFE = 0 ⇒ E = 0 ⎪ Khi CB : ⎨ RT 0 ⎪⎩⇒ E p = nF ln K CB Hoặc dùng công thức : 0 KCB =10−ΔG / 2,303RT -Ví dụ : ¾ Tính KCB của phản ứng...-Cách giải : dựa vào công thức 0 0 ϕ MeA = ϕ Me / Me , A − -Ví dụ : n+ RT ln TMeA nF + / Me ¾ Ở 250C, suất điện động của pin: + Ag , AgCl Cl − (a = 0,0769) Ag (a = 0,072) Ag bằng 0,4455V Tìm độ tan (ra mol/l) của AgCl ở 250C Giải: − Cực (-): Ag + Cl − e → AgCl Cực... số tải của ion Cu+ trong dung dịch CuSO4 loãng , biết ở 250C suất điện động của pin nồng độ có tải: Cu CuSO4 (0,001m) CuSO4 (0,01m) Cu bằng 0,0268V γ + của CuSO4 trong dung dịch CuSO4 0,001m là 0,74, của dung dịch CuSO4 0,01m là 0,44 Giải : a = C1 γ 1 = 0,001.0,74 = 7,4.10 −4 Ta có: 1 a 2 = C 2 γ 2 = 0,01.0,44 = 4,4.10 −3 a1 < a 2 ⇒ pin nồng độ thuận nghịch với cation ϕ kt = (t + − t − ) E= RT a1 ln ... tắt lý thuyết pin điện, đưa số dạng tập, cách giải ví dụ tham khảo Các phần trình bày: Tìm hiểu pin điện - Điện cực - Pin điện - Thế khuếch tán Các dạng tập pin điện - Sđđ pin - Các ứng dụng phương... E2 │ 2.CÁC DẠNG BÀI TẬP VỀ PIN ĐIỆN : 2.1 Sđđ pin : -Bài toán tổng quát : Từ pin điện ( phản ứng pin ) + nồng độ + cực chuẩn Tính : điện cực, Sđđ , nồng độ ion pin dùng hết -Các dạng tập : ™... đồ pin điện ™ Cho sơ đồ pin ˆviết phản ứng xảy pin ™ Cho điện cực , điện cực chuẩn ˆlập pin ™ Pin điện khuếch tán -Cách giải : Thiết lập phản ứng điện cực, điện cực E p = ϕ (+) − ϕ (−) > Pin