Chào mừng thầy cô và các bạn đến với chủ đề thảo luận của tổ 6

Pin điện hóa:

Một pư Ox-Kh xảy ra trong dd khi trộn lẫn chúng với nhau. Sự trao đổi e là do va chạm trực tiếp giữa chất oxh và chất khử. Ở đây năng lượng hóa học biến thành nhiệt năng.

Nếu tách có thể tách riêng ( về mặt vật lí) 2 nửa phản ứng và buộc sự trao đổi e phải qua dây dẫn thì thu được dòng điện. Năng lượng hóa học ở đây biến thành điện năng.

Bất kì thiết bị nào cho ta thu được dòng điện nhờ pư Ox-Kh hoặc nhờ dòng điện xảy ra pư Ox-Kh gọi là pin điện hóa.( Trong bài này chỉ xét đến pin Galvanic)

Pin Galvanic: - Sử dụng năng lượng của phản ứng tự phát - Hệ phản ứng tạo công cho môi trường

-VD: Pin Zn-Cu

Thế điện cực chuẩn của pin E⁰pin

Dùng để so sánh khả năng hoạt động của pin

Được đo ở điều kiện chuẩn:

- T=298K

- Tất cả các chất ở trạng thái chuẩn: khí 1atm, 1M cho mọi dung dịch, điện cực phải trơ và làm bằng chất rắn nguyên chất

- Pin làm việc trong trạng thái thuận nghịch( Không có dòng điện tích hay ion chuyển dời: Trạng thái lý tưởng và không đạt được trên thực tế)

- Phương trình Nernst:

- Phản ứng chỉ xảy ra tự phát khi E⁰pin >0Q

nF

RTEE pinpin ln0

Câu hỏi: Với 2 dung dịch chất giống nhau nhưng khác nồng độ => có thế điện cực khác nhau, có thể lập thành 1 pin điện hóa hay không, Nếu có thì phản ứng xảy ra là gì?

BT: Cho 2 dung dịch ở 25⁰Cdd A: HCl 0.00063Mdd B: CH₃COONa 0.02M1. Thiết lập pin Galvanic từ 2 dung dịch trên với áp suất hydro là 1 atm.

2. Viết ptpư xảy ra trong pin. Tính điện thế pin.

3. Thế điện cực sẽ thay đổi như thế nào khi:

a. Thay dd A bằng dd CH₃COOH 10⁻⁴M

b. Thay dd B bằng dd Na₂CO₃ 0.0038M

4.Thay dd B bằng dd NH4Cl có nồng độ x (M). Điện thế pin sau khi tạo bởi dd A và dd B này là 0.15V. Tính x

pKa(NH₄⁺)= 9.25, pKa(CH₃COOH)= 4.75,pKa(H₂CO₃) là 6.35 và 10.33

1. Nhận xét: - dd B có môi trường base - dd A có môi trường acid =>[H⁺]b<[H⁺]a. Từ phương trình Nernst của điện cực 2H⁺/H₂:

Ta thấy khi [H⁺] tăng, E tăng. Do vậy Ea>Eb => dd B là anot, dd A là catot, từ đây ta có sơ đồ pin:

Xét điện cực A: dd HCl phân li hoàn toàn theo quá trình: - C 0.00063M 0.00063M

PtatmHClHNaCOOCHatmHPt ),1(,,)1(, 232

ClHHCl

2

22

2

/2/2

][lg

2

0592,0

H

o

HHHH P

HEE

)(00

/2 2VE

HH

OHCOOHCHOHCOOCH 323

75.42

1002.0

x

xKa ][

][

OH

KwH410.8754.5][ xOH

=> Epin=Ea-Eb = 0,448(V)

75.44

2

1010

x

xKa

HCOOCHCOOHCH 33

75.44

2

1010

x

xKa MxH 510.42,3][

OHHCOOHCO 3223

OHCOHOHHCO 322365,7

12

67,3

21

10

10

a

wb

a

wb

K

KK

K

KK

OHHOH 21410wK

Ta thấy: Ka1>>Ka2 và Ka1.C>>Kw => chỉ cần xét cân bằng của .

Ta thiết lập và tính cân bằng tương tự như trên, trường hợp này

=> Ea giảm 0,008(V) Pin không đổi chiều, Epin giảm 0,1213V4. Xét 2TH 1)dd NH4Cl là catot(+) => Eb= -0,0395(V) Ta có :

23CO

)(6455,010.25,1][ 11 VEH a

2

22

2

/2/2

][lg

2

0592,0

H

o

HHHH P

HEE

Thay các giá trị Eb, PH2, E⁰=0(V) vào, tính ra

pKa= 4,75

2)dd NH₄Cl là anot (-)=> Eb= -0,3395(V)

TH này loại vì tính ra [NH4⁺] ban đầu có nồng độ rất lớn

HNHNH 34

610.811,1][ H

OHHOH 21410wK

MxNH

H

NHK

H

KH aw

34

4.

10.6][

][

][

][][

Như vậy, pin trên là loại pin gì? Phản ứng trong pin có gì đặc biệt?-Pin có dạng như trong bài trên gọi là Pin nồng độ, pin hoạt động dựa theo quy luật tăng entropy( Sách HĐC trang 220)

Các bán phản ứng: Catot: Anot:

Phản ứng xảy ra trong pin:

eHH

HeH

anot

catot

22

22

2

2

anotcatot HH

Nhận xét: - Như vậy pin nồng độ hoạt động chính là quá trình san bằng nồng độ chất ở 2 điện cực, ví dụ như trường hợp trên, [H+] bên catot giảm đi và bên anot tăng lên đến khi nào chúng bằng nhau thì pin ngừng hoạt động.

- Epin phụ thuộc hoàn toàn vào số hạng , tức là tỉ số nồng độ chất ở 2 điện cực.

QnF

RT]ln[

Cảm ơn cô và các bạn đã quan tâm theo dõi!

Mời mọi người đặt câu hỏi?