BÀI 12. THẾ ĐIỆN CỰC VÀ NGUỒN ĐIỆN HOÁ HỌC

MỞ ĐẦU

Người ta dùng hai sợi dây làm bằng hai kim loại khác nhau cắm vào một quả chanh và nối với một bóng đèn 3V thì thấy bóng đèn sáng. Như vậy, quả chanh có cắm hai sợi dây kim loại khác nhau đóng vai trò như một viên pin, phát sinh ra dòng điện.

Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của pin như thế nào?

Đáp án chuẩn:

- Cấu tạo: hai điện cực, 1 điện cực là một cặp oxi hoá – khử và 1 cầu muối.

- Nguyên tắc: ở anode xảy ra oxi hoá, ở cathode xảy ra khử.

1. CẶP OXI HOÁ – KHỬ CỦA KIM LOẠI

Thảo luận 1: Xác định dạng oxi hoá và dạng khử trong các quá trình (2) và (3).

Đáp án chuẩn:

- (2): oxi hoá là Cu²⁺, khử là Cu.

- (3): oxi hoá là Ag⁺, khử là Ag

Thảo luận 2: Viết các cặp oxi hoá – khử trong quá trình (2) và (3).

Đáp án chuẩn:

- (2): Cu²⁺/Cu.

- (3): Ag⁺/Ag.

Luyện tập: Viết các cặp oxi hoá – khử của kim loại Na, Mg và Al.

Đáp án chuẩn:

Na⁺/Na; Mg²⁺/Mg; Al³⁺/Al.

2. THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN CỦA KIM LOẠI VÀ PIN GALVANI

Thảo luận 3: Quan sát Hình 12.1, hãy mô tả cấu tạo của pin Galvani. Cho biết cực dương, cực âm và chiều di chuyển của electron trong pin.

Đáp án chuẩn:

- Gồm điện cực Zn và điện cực Cu được nối với nhau bởi cầu muối.

- Cực+: Cu, cực - : Zn.

- Đi từ cực âm sang cực dương.

Thảo luận 4: Điện cực nào bị tan dần trong pin Galvani Zn-Cu?

Đáp án chuẩn:

Điện cực âm (Zn).

3. Ý NGHĨA CỦA DÃY THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN KIM LOẠI

Thảo luận 5: Dựa vào Bảng 12.1, hãy sắp xếp theo chiều tăng dần tính oxi hoá của các ion Li⁺, Fe²⁺, Ag⁺ và chiều tăng dần tính khử của các kim loại tương ứng.

Đáp án chuẩn:

- Tính oxi hoá: Li⁺, Fe²⁺, Ag⁺.

- Tính khử: Ag⁺, Fe²⁺, Li⁺.

Thảo luận 6: Cho Al và Ag vào dung dịch HCl 1 M. Dựa vào Bảng 12.1, dự đoán phản ứng nào có thể xảy ra. Viết phương trình hoá học của phản ứng (nếu có).

Đáp án chuẩn:

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂↑

Thảo luận 7: Dựa vào Bảng 12.1, xác định cathode và anode trong pin điện hoá Zn-Pb gồm điện cực chuẩn Zn²⁺/Zn và điện cực chuẩn Pb²⁺/Pb. Tính sức điện động chuẩn của pin.

Đáp án chuẩn:

- Cathode: Pb, anode: Zn.

-

4. MỘT SỐ LOẠI PIN KHÁC

Thảo luận 8: Hãy nêu một số ứng dụng của pin mặt trời trong đời sống.

Đáp án chuẩn:

Chiếu sáng công cộng, đèn giao thông, phương tiện giao thông, vệ tinh,…

Thảo luận 9: Hãy nêu một số thiết bị sử dụng acquy mà em biết.

Đáp án chuẩn:

Xe máy, ô tô, đèn thắp sáng,…

Thảo luận 10: Tìm hiểu và nêu ưu, nhược điểm của pin nhiên liệu, pin mặt trời và acquy.

Đáp án chuẩn:

- Pin nhiên liệu:

+ Ưu: thời gian hoạt động không bị hạn chế.

+ Nhược: chưa phổ biến và giá cao.

- Pin mặt trời:

+ Ưu: thân thiện với môi trường, chi phí không quá cao, thời gian sử dụng rộng rãi.

+ Nhược: lắp đặt trên không gian rộng (như mái nhà)

- Acquy:

+ Ưu: dung lượng, tuổi thọ, khả năng chịu tải cao và dễ dàng tích hợp với nhiều thiết bị khác nhau.

+ Nhược: thời gian sạc lâu, trọng lượng nặng, giá thành cao,…

Vận dụng: Lắp ráp thêm một số pin đơn giản từ các nguyên liệu khác và đo sức điện động của pin.

Đáp án chuẩn:

Lắp ráp pin từ đồng xu

Đo được: 0,987 V.

BÀI TẬP

Bài 1: Cho các kim loại: K, Mg, Al, Ag. Hãy viết các cặp oxi hoá – khử tạo bởi các kim loại đó và dựa vào bảng giá trị thế điện cực chuẩn, sắp xếp theo thứ tự giảm dần tính oxi hoá của các ion kim loại tương ứng.

Đáp án chuẩn:

- K⁺/K, Mg²⁺/Mg, Al³⁺/Al, Ag⁺/Ag.

-Sắp xếp: Ag⁺, Al³⁺, Mg²⁺, K⁺.

Bài 2: Xác định chiều của các phản ứng hoá học xảy ra giữa các cặp oxi hoá – khử: Cu²⁺/Cu, Zn²⁺/Zn và Ag⁺/Ag ở điều kiện chuẩn. Giải thích và viết phương trình hoá học.

Đáp án chuẩn:

- <    Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu

- <      Cu + Ag⁺ → Cu²⁺ + Ag

- <       Zn + Ag⁺ → Zn²⁺ + Ag

Bài 3: Trong pin điện hoá, quá trình khử

A. xảy ra ở cực âm.                            B. xảy ra ở cực dương.

C. xảy ra ở cực âm và cực dương.     D. không xảy ra ở cả cực âm và cực dương.

Đáp án chuẩn:

Đáp án B 

Bài 4: Khi pin Galvani Zn-Cu hoạt động thì nồng độ

A. Cu²⁺ giảm, Zn²⁺ tăng.            B. Cu²⁺ giảm, Zn²⁺ giảm.

C. Cu²⁺ tăng, Zn²⁺ tăng.             D. Cu²⁺ tăng, Zn²⁺ giảm.

Đáp án chuẩn:

Đáp án A

Bài 5: Cho một pin điện hoá được tạo bởi các cặp oxi hoá khử Fe²⁺/Fe, Ag⁺/Ag ở điều kiện chuẩn. Quá trình xảy ra ở cực âm khi pin hoạt động là

A. Fe → Fe²⁺ + 2e                       B. Fe²⁺ +2e → Fe

C. Ag⁺ + 1e → Ag               D. Ag → Ag⁺ + 1e

Đáp án chuẩn:

Đáp án C 

Bài 6: Dựa vào Bảng 12.1, tính sức điện động chuẩn của các pin điện hoá tạo bởi các cặp oxi hoá – khử sau: Fe²⁺/Fe và Cu²⁺/Cu; Sn²⁺/Sn và Ag⁺/Ag; Pb²⁺/Pb và Ag⁺/Ag.

Đáp án chuẩn:

Theo thứ tư: ; ;