Nguồn điện hóa học

Nguồn điện là thiết bị tạo ra và duy trì hiệu điện thế nhằm duy trì dòng điện trong mạch Suất điện động của nguồn điện là đại lượng đo bằng thương số của công A của các lực lạ làm di chu

Nguồn điện là thiết bị tạo ra và duy trì hiệu điện thế nhằm duy trì dòng điện trong mạch

Suất điện động của nguồn điện là đại lượng đo bằng thương số của công A của các lực lạ làm di chuyển điện tích dương bên trong nguồn điện và độ lớn của điện tích q đó.

Để đo suất điện động của nguồn điện, ta mắc hai đầu vôn kế vào hai cực của nguồn điện khi mạch ngoài để hở.

NGUỒN ĐIỆN HÓA HỌC

I HIỆU ĐIỆN THẾ ĐIỆN HÓA :

1) Sự xuất hiện hiệu điện thế điện hóa :

Nếu một kim loại tiếp xúc với một chất điện phân thì trên kim loại và chất điện phân xuất hiện các điện tích trái dấu Khi ổn định, giữa chúng có một hiệu điện thế gọi là hiệu điện thế điện hóa.

2) Giải thích :

Nhúng một

thanh kẽm vào

dung dịch kẽm

sunfat (ZnSO 4 ).

ZnSO 4 Zn

Do tác dụng của lực hóa học, các ion Zn ++ tách khỏi thanh kẽm, đi vào dung dịch, nên thanh kẽm tích điện âm, còn dung dịch tích điện dương.

ZnSO 4

+ + +

+ + +

-Zn

+

Tại lớp tiếp xúc mỏng giữa thanh kẽm và dung dịch có một điện trường hướng từ dung dịch đến thanh kẽm, ngăn cản sự chuyển dời ion Zn ++ vào dung dịch.

E E

ZnSO 4

+ + +

+ + +

-Zn

Số ion Zn ++ đi vào dung dịch càng tăng thì hiệu điện thế ở lớp tiếp xúc càng tăng Khi lực điện trường cân bằng với lực hóa học thì hiệu điện thế này đạt một giá trị xác định, ngăn không cho ion

Zn ++ tan thêm nữa.

Hiệu điện thế ứng với sự cân bằng đó gọi là hiệu điện thế điện hóa, phụ thuộc vào bản chất kim loại và nồng độ dung dịch.

E E

3) Nguyên tắc chế tạo nguồn điện hóa học :

Nhúng hai thanh kim loại khác nhau về phương diện hóa học vào dung dịch điện phân, thì do hai hiệu điện thế điện hóa giữa mỗi thanh và dung dịch điện phân là khác nhau nên giữa hai thanh có một hiệu điện thế xác định.

II PIN :

1) Pin Đanien (Daniell) :

- Cực âm : thanh Zn nhúng vào dung dịch ZnSO 4

- Giữa 2 dung dịch là một vách xốp để 2 dung dịch không trộn vào nhau nhưng không ngăn cản chuyển động của các ion.

Pin Daniell

- Suất điện động của pin Đanien khoảng 1,1V

- Cực dương : thanh Cu nhúng vào dung dịch CuSO 4

ZnSO 4

CuSO 4

2) Pin Lơclăngsê (Leclanché) :

- Cực âm là kẽm

- Cực dương là thanh than

- Chất điện phân là NH 4 Cl

Thanh than được bao bọc

xung quanh bằng một hỗn

hợp đã nén chặt gồm MnO 2

và graphit để :

Trong thực tế, pin Lơclăngsê khô có dung dịch

NH 4 Cl trộn trong một thứ hồ đặc rồi đóng vào

trong một vỏ kẽm.

Zn

NH 4 Cl

MnO 2 C

+

_

- Tăng độ dẫn điện

- Khử khí H 2 hiện ra ở cực khi pin hoạt động (khí

này làm giảm nhanh hiệu điện thế giữa 2 cực).

- Suất điện động của pin khoảng 1,5V.

a) Cấu tạo : gồm 2 thanh chì có phủ PbO.

Hiện nay, người ta dùng acquy có :

- Cực dương là các tấm chì có lỗ nhồi chất Pb 3 O 4

- Cực âm là các tấm chì có lỗ nhồi chất PbO.

III ACQUY :

1) Acquy chì :

Cực dương gồm nhiều bản

nối với nhau đặt xen kẽ với

các bản cực âm cũng nối

với nhau và nhúng trong

dung dịch H 2 SO 4 (nồng độ

20% - 30%)

b) Hoạt động :

- Nạp điện : Điện năng chuyển thành hóa năng

Cho dòng điện một chiều vào acquy, H 2 SO 4 bị điện phân, xuất hiện hydro và oxi ở 2 cực.

H 2 SO 4

- Ở bản nối với cực âm của nguồn, PbO bị khử oxi thành Pb, làm cực âm của acquy.

- Ở bản nối với cực dương của nguồn, Pb 3 O 4 bị oxi

hóa thành PbO 2 , làm cực dương của acquy.

Giữa hai bản có một hiệu điện thế và acquy trở

thành nguồn điện.

A

H 2 SO 4

- Cực dương acquy : PbO 2 bị khử oxi thành PbO

Acquy là nguồn điện hoạt động dựa trên phản ứng hóa học thuận nghịch, dự trữ hóa năng và chuyển thành điện năng

- Phóng điện : hóa năng chuyển thành điện năng

Nối 2 cực của acquy đã nạp điện với vật dẫn, quá trình hoá học xảy ra ngược lại :

- Khi 2 cực giống nhau, dòng điện tắt, cần nạp điện lại.

A

- Cực âm acquy : Pb bị oxi hóa thành PbO

2) Acquy kiềm Ni – Cd :

Cực dương là Ni(OH) 2 , cực âm là Cd(OH) 2 , nhúng trong dung dịch KOH hoặc NaOH Acquy kiềm có hiệu suất nhỏ hơn acquy chì nhưng gọn nhẹ và bền hơn.

3) Suất điện động của acquy và dung lượng của acquy

Suất điện động của acquy Suất điện động của acquy có giá trị ổn định cỡ 2,1V Khi suất điện động giảm xuống đến 1,85V, acquy phải được nạp điện lại.

Mỗi acquy có một dung lượng xác định Đó là điện lượng lớn nhất mà nó có thể cung cấp khi phát điện Đơn vị : Ampe.giờ (A.h)

1 A.h = 1A.3600s = 3600 C

Nhúng 2 thanh kim loại khác nhau về phương diện hóa học vào dung dịch điện phân, thì do 2 hiệu điện thế điện hóa giữa mỗi thanh và dung dịch điện phân khác nhau nên giữa 2 thanh có một hiệu điện thế xác định.

Nguyên tắc chế tạo nguồn điện hóa học

Nguyên tắc hoạt động của acquy

Dựa trên phản ứng thuận nghịch :

Nạp điện : tích trữ năng lượng dưới dạng hóa năng Phát điện : giải phóng năng lượng dưới dạng điện năng

1 Kim loại tiếp xúc với chất điện phân thì trên kim loại và chất điện phân xuất hiện :

a) điện tích dương

b) điện tích âm

c) các điện tích trái dấu d) các điện tích cùng dấu

2 Hiệu điện thế điện hóa phụ thuộc :

a) Bản chất kim loại

b) Nồng độ dung dịch

c) Câu a và b đúng d) Câu a và b sai

3 Pin Daniell có cấu tạo :

a) Cu nhúng vào CuSO 4

b) Zn nhúng vào ZnSO4

c) Có vách ngăn giữa CuSO 4 và ZnSO 4 d) Câu a, b và c đúng

4 Pin Leclanche có cấu tạo :

a) Cực âm là kẽm

b) Cực dương là than chì

c) Chất điện phân là NH 4 Cl

d) Câu a, b và c đúng

5 Acquy chì khi phát điện có đặc điểm :

b) PbO bị khử oxi trở thành Pb

c) Pb 3 O 4 bị oxi hóa trở thành PbO 2

d) Câu b và c đúng

a) Cực dương là PbO 2 , cực âm là Pb