Lý thuyết Hóa học 12 Bài 11: Nguồn điện hoá học - Cánh diều

---

Haylamdo biên soạn tóm tắt lý thuyết Hóa 12 Bài 11: Nguồn điện hoá học sách Cánh diều hay nhất, chi tiết sẽ giúp học sinh lớp 12 nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn Hóa học 12.

Lý thuyết Hóa 12 Bài 11: Nguồn điện hoá học - Cánh diều

I. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA PIN GALVANI

Phản ứng xảy ra trong pin điện hoá là phản ứng oxi hoá – khử  gián tiếp (tức là electron không chuyển trực tiếp từ chất khử sang chất oxi hoá), năng lượng của phản ứng hoá học lúc này được giải phóng dưới dạng điện năng.

1. Cấu tạo

- Một pin Galvani được tạo nên từ hai cặp oxi hoá - khử khác nhau (ví dụ Cu²⁺/Cu và Zn²⁺/Zn, gọi là pin Galvani Zn – Cu). Trong đó, kim loại mạnh hơn đóng vai trò anode (điện cực âm của pin), kim loại yếu hơn đóng vai trò cathode (điện cực dương của pin).

- Hai dung dịch muối trong pin Galvani được nối với nhau bởi một cầu muối. Cầu muối có vai trò trung hoà điện tích mỗi dung dịch trong pin, duy trì dòng điện trong quá trình hoạt động của pin điện hoá.

Chú ý: Trong pin điện hoá, anode là điện cực âm, nơi xảy ra quá trình oxi hoá (quá trình nhường electron); cathode là điện cực dương, nơi xảy ra quá trình khử (quá trình nhận electron).

2. Nguyên tắc hoạt động

- Nguyên tắc hoạt động của pin Galvani dựa trên phản ứng oxi hóa – khử tự diễn biến, trong đó electron chuyển từ cực âm sang cực dương thông qua một dây dẫn điện.

- Phản ứng hoá học diễn ra trong pin kèm theo sự giải phóng năng lượng dưới dạng điện năng.

- Ví dụ:

Pin Galvani Zn-Cu
Anode (Zn)	Cathode (Cu)
Zn nhường electron, chuyển thành ion Zn2+ tan vào dung dịch.	Ion Cu2+ trong dung dịch nhận electron (từ điện cực Zn qua dây dẫn chuyển sang điện cực Cu) chuyển thành Cu bám lên điện cực Cu
Phản ứng diễn ra trong pin là: Zn(s) + Cu²+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s)

3. Sức điện động của pin điện hoá

- Sức điện động chuẩn của pin $\left(E_{pin}^o\right)$ tạo từ hai cặp oxi hoá – khử X^m+/X và Y^n⁺/Y (trong đó $E_{X^{m+}/X}^o<E_{Y^{n+}/Y}^o$) được tính theo công thức sau:

$E_{pin}^o=E_{Y^{n+}/Y}^o-E_{X^{m+}/X}^o$

- Ví dụ cho biết thế điện cực chuẩn của cặp $E_{Z{n}^{2+}/Zn}^o=-0,763V$và $E_{C{u}^{2+}/Cu}^o=0,340V$ sức điện động chuẩn của pin Zn – Cu là:

$E_{pin}^o=E_{C{u}^{2+}/Cu}^o-E_{Z{n}^{2+}/Zn}^o=0,340-(-0,763)=1,103V.$

II. Thực hành lắp một số pin đơn giản

- Trong thực tế, có thể tạo ra dòng điện hoá học dựa trên nguyên tắc hoạt động của pin Galvani một cách đơn giản: Pin tạo bởi hai điện cực kim loại khác nhau tiếp xúc với cùng một dung dịch chất điện li.

* Chuẩn bị:

- Hoá chất: Hai thanh (hoặc dây) kim loại khác nhau (ví dụ đồng, kẽm,...), dung dịch chất điện li (ví dụ dung dịch HCl, H₂SO₄ loãng, NaCl,... hoặc quả chanh, quả táo,...).

- Dụng cụ: Vôn kế (hoặc đèn led nhỏ để nhận biết sự xuất hiện của dòng điện), dây dẫn, cốc thuỷ tinh.

* Tiến hành:

- Cắm hai thanh (hoặc dây) kim loại vào cốc chứa dung dịch chất điện li (hoặc quả chanh, quả táo...).

- Đo sức điện động giữa hai thanh (hoặc dây) kim loại bằng vôn kế.

Chú ý: Alessandro Volta (1745-1827, nhà bác học người Italia, hình dưới) là người đầu tiên chế tạo được pin điện từ tấm đồng và tấm kẽm cùng nhúng trong dung dịch muối ăn, do vậy loại pin này còn được gọi là pin Volta.