intTypePromotion=3

Bài giảng Hóa lý: Chương 7 - GV. Nguyễn Trọng Tăng

Chia sẻ: NGUYỄN QUANG DU | Ngày: | Loại File: PPTX | Số trang:58

0
150
lượt xem
79
download

Bài giảng Hóa lý: Chương 7 - GV. Nguyễn Trọng Tăng

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Hóa lý: Chương 7 có nội dung giới thiệu về nguồn điện – động học các quá trình điện hóa do GV. Nguyễn Trọng Tăng biên soạn. Bài giảng trình bày các nội dung chính về: nguồn điện hóa học, quá trình điện phân, quá thế, ứng dụng phép điện phân và phần bài tập. Bài giảng sẽ giúp các bạn sinh viên chuyên ngành Hóa học có thêm tài liệu tham khảo trong học tập.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hóa lý: Chương 7 - GV. Nguyễn Trọng Tăng

  1. CHƯƠNG 7 NGUỒN ĐIỆN – ĐỘNG HỌC CÁC QUÁ TRÌNH ĐiỆN HÓA
  2. Nội dung 7.1. Nguồn điện hóa học 7.2. Quá trình điện phân 7.3. Quá thế 7.4. Ứng dụng phép điện phân 7.5. Bài tập
  3. 7.1. Nguồn điện hóa học 7.1.1. Mở đầu Phản ứng oxy hóa khử Điện năng Mạch điện hóa Nguồn điện Thực tế
  4. 7.1. Nguồn điện hóa học 7.1.1. Mở đầu Nguồn điện Thực tế Yêu cầu Ø Sức điện động lớn, ổn định Ø Dung lượng riêng lớn: dự trữ năng lượng lớn. Ø Công suất riêng cao nhất: nguồn cung cấp NL lớn nhất trong một đơn vi thời gian. Ø Khả năng tự phóng điện nhỏ
  5. 7.1. Nguồn điện hóa học 7.1.1. Mở đầu Phân loại Nguồn điện sơ cấp Nguồn điện thứ cấp Nguồn điện liên tục (Pin) (Acquy) (Pin nhiên liệu) Đặc điểm Làm việc 1 lần Làm việc nhiều lần Làm việc liên tục
  6. 7.1. Nguồn điện hóa học 7.1.2. Nguồn điện sơ cấp – Pin Định nghĩa Pin là loại nguyên tố gavanic hoạt động chỉ một vòng, nghĩa là khi nó phóng hết điện chúng ta không thể khôi phục lại khả năng phóng điện của nó.
  7. 7.1. Nguồn điện hóa học 7.1.2. Nguồn điện sơ cấp – Pin Khảo sát pin KẼM - MANGAN C (+) Nắp nhự a Vỏ NH 4Cl Zn (-) (20%) + ZnCl2 MnO 2 Mô hình Pin khô Le Clanché
  8. 7.1. Nguồn điện hóa học 7.1.2. Nguồn điện sơ cấp – Pin (-) Zn / NH4Cl,ZnCl2 / MnO2, C(+) Ø Cực âm (vỏ kẽm): Epin =1,6V Zn - 2e = Zn2+ Ø Cực dương: 2MnO2 + H2O + 2e = Mn2O3 + 2OH- OH- sinh ra tạo phản ứng không thuận nghịch: OH- + NH4+  NH3 + H2O Và: 2NH3 + Zn2+ + 2Cl-  [Zn(NH3)2]Cl2 Phản ứng PIN: Zn + 2NH4Cl + 2MnO2 = [Zn(NH3)2]Cl2 + Mn2O3 + H2O
  9. 7.1. Nguồn điện hóa học 7.1.2. Nguồn điện sơ cấp – Pin Một số pin khác Ø Pin Kẽm – không khí: (-) Zn / NaOH / O2 / C (+) có Epin = 1,4V Zn + NaOH + ½ O2  NaHZnO2 Ø Pin oxýt thuỷ ngân: (-) Zn / KOH / HgO, C (+) HgO + Zn + 2KOH = Hg + K2ZnO2 + H2O Ø Pin magiê – bạc: (-) Mg / MgCl2 / AgCl, Ag (+) 2AgCl + Mg = 2Ag + MgCl2
  10. 7.1. Nguồn điện hóa học 7.1.3. Nguồn điện thức cấp – Ắc quy Định nghĩa Ắc quy là loại nguyên tố gavanic hoạt động thuận nghịch và nhiều vòng, có thể phục hồi khả năng phóng điện bằng cách cho dòng điện bên ngoài chạy qua (nạp điện) Ví dụ + Acquy axít: acquy chì + Acquy kiềm: acquy niken - cadimi
  11. 7.1. Nguồn điện hóa học 7.1.3. Nguồn điện thức cấp – Ắc quy ACQUY AXÍT (hay acquy chì) (-) Pb, PbSO4 / H2SO4 (25-30%) / PbO2, Pb (+) Khi đổ dung dịch điện ly vào ắc quy thì xảy ra ph ản ứng giữa các điện cực và dung dịch điện ly làm cho điện cực ph ủ một l ớp PbSO4: Pb + H2SO4 = PbSO4 + H2O
  12. 7.1. Nguồn điện hóa học 7.1.3. Nguồn điện thức cấp – Ắc quy Hoạt động ắc quy chì Ø Điện cực âm: PbSO4 + 2e  Pb + SO4-2 Nạp điện Ø Điện cực dương: PbSO4 - 2e + 2H2O  PbO2 + SO4-2 + 4H+ Ø Toàn bộ hệ thống: 2PbSO4 + 2H2O = Pb + PbO2 + 2H2SO4 Kết quả: Cực âm: PbSO4  Chì xốp (hoạt động) Cực dương: PbO2
  13. 7.1. Nguồn điện hóa học 7.1.3. Nguồn điện thức cấp – Ắc quy Hoạt động ắc quy chì Ø Điện cực âm: Pb + SO4-2 – 2e  PbSO4 Ø Điện cực dương: Phóng điện PbO2 + 4H+ + SO4-2 + 2e  PbSO4 + 2H2O Ø Toàn bộ hệ thống: Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O
  14. 7.1. Nguồn điện hóa học 7.1.3. Nguồn điện thức cấp – Ắc quy Sức điện động ắc quy chì 2 RT aH2SO 4 RT γ 3 .4m3 0 E=E + ln 2 0 =E + ln ± 2 nF a H2 O F aH2O Trong acquy chì, người ta dùng axít rất đặc nên ho ạt đ ộ của n ước không phải là hằng số mà là: aH2O = P/P0; còn đối với axít: aH2SO 4 = aH+ .a SO 2 − = a 3 = γ 2 .4m3 2 ± ± 4 Ở 250C: E0 = 0+ - 0- = 1,685 – (-0,352) = 2,037V Nếu dùng H2SO4 27,3% (m = 3,83) thì  = 0,165 và aH2O = 0,7 thì E = 2,047V
  15. 7.1. Nguồn điện hóa học 7.1.3. Nguồn điện thức cấp – Ắc quy ACQUY KIỀM (hay acquy niken – cadimi) (-) Cd/ Cd(OH)2, KOH (20%) // KOH (20%), Ni(OH)2 , Ni(OH)3 / Ni (+) Phóng Phản ứng điện cực: Cd + 2OH- - 2e Cd(OH)2 Nạp Phóng 2Ni(OH)3 + 2e Ni(OH)2 + 2OH- Nạp Phản ứng tổng trong mạch: Phóng Cd + 2Ni(OH)3 Cd(OH)2 + Epin = 1,36V Nạp Ni(OH)2
  16. 7.1. Nguồn điện hóa học 7.1.3. Nguồn điện thức cấp – Ắc quy Một số acquy kiềm khác Người ta thay Cd bằng Fe của acquy trên được acquy kiềm sắt–niken Một loại acquy mới và rất tốt là acquy bạc – kẽm như sau: (-) Zn / Zn(OK)2, KOH (40%) / AgO, Ag (+) Phản ứng tổng trong mạch: Phóng Zn + AgO + 2KOH Ag + Zn(OK)2 + H2O Nạp Epin = 1,85V Để rẻ thay Ag bằng Ni  Epin = 1,7V
  17. 7.1. Nguồn điện hóa học 7.1.4. Nguồn điện liên tục – Pin nhiên liệu Sơ đồ biến đổi năng lượng (I) (II) (III) Hoá năng Nhiệt năng Cơ năng Điện năng Pin nhiên liệu (máy phát điện hóa) (I) – lò phản ứng (II) – Máy nhiệt (III) – Máy điện
  18. 7.1. Nguồn điện hóa học 7.1.4. Nguồn điện liên tục – Pin nhiên liệu Pin HYDRO – OXY (-) Ni/ H2 / KOH (30 - 40%) / O2, Ni (+) Ø Điện cực âm: 2H2 + 4OH– – 4e  4H2O Ø Điện cực dương: O2 + 2H2O + 4e  4OH– Ø Phản ứng tổng: 2H2 + O2 = 2H2O Sức điện động ở 250C: ∆G − 2( −55,690 ) (thực tế đạt 1 – 1,1V) E=− = = 1,23 V nF 4.23060
  19. 7.1. Nguồn điện hóa học 7.1.4. Nguồn điện liên tục – Pin nhiên liệu Mô hình Pin HYDRO - OXY t ải + – - + H2 H2O O2 Buồng khí Điện c ự c âm (kim loại x ốp) H 2O Lớ p phủ – Điện c ự c dươ ng xúc tác OH (kim loại x ốp ) OH– OH– H2 OH– KOH Dung dịch điện ly H2O
  20. 7.2. Quá trình điện phân 7.2.1. Hiện tượng điện phân Định nghĩa Điện phân là một quá trình trong đó có các phản ứng hóa học xảy ra trên bề mặt điện cực dưới tác dụng của dòng điện một chiều đi qua dung dịch điện ly hay chất điện ly nóng chảy.

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản