BÀI 11: NGUỒN ĐIỆN HÓA HỌC

MỞ ĐẦU

Hình 11.1 mô tả một số loại pin thường được sử dụng trong đời sống. Vậy hoạt động của các pin trên dựa trên loại phản ứng hóa học nào?

Giải nhanh: 

Dựa trên phản ứng oxi hóa – khử.

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

Câu hỏi 1: Khi nhúng một thanh kẽm vào dung dịch CuSO₄ thì electron từ thanh kẽm sẽ chuyển trực tiếp hay gián tiếp đến ion Cu²⁺ trong dung dịch? Giải thích.

Giải nhanh: 

Chuyển trực tiếp vì thanh kẽm được tiếp xúc trực tiếp với dung dịch CuSO₄.

Luyện tập 1: Hãy mô tả cấu tạo mỗi pin Galvani sau: 

a) Fe-Cu.

b) Cu-Ag.

c) Fe-Ag.

Giải nhanh: 

a) Gồm một thanh kim loại Fe được cắm trực tiếp vào cốc đựng dung dịch Fe²⁺ và làm tương tự với thanh kim loại Cu. Hai cốc đựng dung dịch được nối sẵn với nhau bởi cầu muối, hai thanh kim loại được nối với một vôn kế bằng dây dẫn điện.

b) Gồm một thanh kim loại Cu được cắm trực tiếp vào cốc đựng dung dịch Cu²⁺ và làm tương tự với thanh kim loại Ag. Hai cốc đựng dung dịch được nối sẵn với nhau bởi cầu muối, hai thanh kim loại được nối với một vôn kế bằng dây dẫn điện.

c) Gồm mộtthanh kim loại Fe được cắm trực tiếp vào cốc đựng dung dịch Fe²⁺ và làm tương tự với thanh kim loại Ag. Hai cốc đựng dung dịch được nối sẵn với nhau bởi cầu muối, hai thanh kim loại được nối với một vôn kế bằng dây dẫn điện.

Luyện tập 2: Hãy nêu nguyên tắc hoạt động của pin Galvani Zn-Ag và viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra trong pin.

Giải nhanh: 

- Nguyên tắc: tại anode Zn nhường electron để chuyển thành ion Zn²⁺ tan vào trong dung dịch. Còn tại cathode ion Ag⁺ trong dung dịch nhận electron từ điện cực Zn qua dây dẫn chuyển sang điện cực Ag để chuyển thành Ag và bám lên điện cực.

- PTHH: Zn (s) + Cu²⁺ (aq) Zn²⁺ (aq) + Cu (s).

Câu hỏi 2: Cho biết thế điện cực chuẩn của cặp và . Hãy tìm biểu thức liên hệ hai giá trị này với giá trị sức điện động chuẩn của pin Zn-Cu (bằng 1,103 V).

Giải nhanh: 

Biểu thức liên hệ: (V).

II. THỰC HÀNH LẮP MỘT SỐ PIN ĐƠN GIẢN 

Luyện tập 3: Từ Bảng 10.1, hãy so sánh sức điện động chuẩn của pin Galvani Zn-Ni và Sn-Cu.

Giải nhanh: 

Sức điện động tiêu chuẩn của pin Galvani Zn-Ni: (V).

Sức điện động tiêu chuẩn của pin Galvani Sn-Cu: (V).

Ta thấy sức điện động chuẩn của pin Galvani Zn-Ni lớn hơn pin Galvani Sn-Cu.

Thí nghiệm: Thực hành lắp pin đơn giản.

Chuẩn bị: 

- Hóa 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 thủy 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 (Hình 11.3).

Yêu cầu: Quan sát và mô tả hiện tượng xảy ra.

Chú ý an toàn: Hai thanh kim loại trong pin không được chạm vào nhau.

Giải nhanh: 

Hiện tượng: sau một thời gian  thấy vôn kế có sự dịch chuyển. Nguyên nhân là do có dòng điện được sinh ra.

III. GIỚI THIỆU MỘT SỐ LOẠI PIN THÔNG DỤNG KHÁC

Vận dụng 1: Tìm hiểu và cho biết một số hạn chế nếu sử dụng pin Galvani Zn-Cu trong đèn pin.

Giải nhanh: 

Hạn chế: gây ô nhiễm môi trường và ngộ độc kim, tuổi thọ thấp và không phù hợp để sử dụng lâu dài.

Luyện tập 4: Hãy nêu một số trường hợp sử dụng acquy trong thực tế mà em biết.

Giải nhanh: 

- Khi điện trong ra đình mất, ta có thể dùng acquy để phát điện cho một số đồ dùng điện cần thiết để sử dụng.

- Acquy dùng để cung cấp điện cho xe điện, xe máy, ô tô... để khởi động một cách bình thường.

Câu hỏi 3: Mỗi phát biểu sau đây là đúng hay sai?

a) Pin mặt trời biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng.

b) Pin mặt trời là nguồn năng lượng xanh.

c) Khi hoạt động, pin mặt trời không gây hiệu ứng nhà kính.

d) Khi hoạt động, pin mặt trời gây mưa acid và làm Trái Đất nóng lên.

Giải nhanh: 

a) Đúng.

b) Đúng.

c) Đúng.

d) Sai. 

Vận dụng 2: Tìm hiểu và giải thích những vùng miền nào ở Việt Nam thích hợp với việc phát triển điện mặt trời.

Giải nhanh: 

Khu vực miền Trung và miền Nam rất thích hợp với việc phát triển điện mặt trời do có nhiều điều kiện tự nhiên thuận lợi với lượng bức xạ mặt trời và tổng số giờ nắng trong năm cao.

BÀI TẬP 

Bài 1: Sử dụng bảng thế điện cực chuẩn, xác định sức điện động chuẩn của pin Galvani tạo bởi các cặp oxi hóa – khử sau, đồng thời chỉ ra điện cực dương, điện cực âm của pin trong mỗi trường hợp:

Giải nhanh: 

a) Sức điện động chuẩn của pin Galvani Ni-Ag là: (V)

Điện cực dương là Ni và điện cực âm là Ag.

b) Sức điện động chuẩn của pin Galvani Zn-H là: (V)

Điện cực dương là Zn và điện cực âm là H⁺.

Bài 2: Nêu ý kiến của em về nhận định: Pin nhiên liệu hydrogen và pin mặt trời sẽ ngày càng được sử dụng rộng rãi trong tương lai.

Giải nhanh: 

Đối với em đây là một nhận định đúng. Bởi pin nhiên liệu hydrogen và pin mặt trời có những lợi ích thiết thực như: không tạo ra chất thải hóa học, giảm thải carbon cho các lĩnh vực công nghiệp, tăng lượng thời gian sử dụng trong ngày và dễ sử dụng...

Bài 3: Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về pin Galvani?

A. Anode là điện cực dương.

B. Cathode là điện cực âm.

C. Ở điện cực âm xảy ra quá trình oxi hóa.

D. Dòng electron di chuyển từ cathode sang anode.

Giải nhanh: 

Chọn D.

Bài 4: Những phát biểu nào sau đây là đúng?

a) Phản ứng hóa học xảy ra trong pin Galvani là phản ứng tự diễn biến.

b) Trong pin Galvani, điện cực âm là nơi xảy ra quá trình khử.

c) Sức điện động của pin Galvani là hiệu điện thế giữa hai điện cực.

d) Pin Galvani tạo ra dòng điện từ quá trình vật lí.

Giải nhanh: 

a) Đúng.

b) Đúng.

c) Sai. 

d) Sai.

Bài 5: Cho phản ứng trong một pin Galvani như sau:

Hãy cho biết quá trình xảy ra ở anode và cathode khi pin hoạt động.

Giải nhanh: 

Quá trình xảy ra ở anode: Cr Cr³⁺ + 3e.

Quá trình xảy ra ở cathode: Cu²⁺ + 2e Cu.