PIN VÀ ĐIỆN CỰC

Chia sẻ: Nguyen Uyen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:35

Thêm vào BST

Báo xấu

380
lượt xem 105
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo dành cho giáo viên, sinh viên cao đẳng, đại học chuyên ngành khoa học ứng dụng - Giáo án, bài giảng do các thầy cô trường đại học tôn đức thắng biên soạn giúp củng cố và nâng cao kiến thức.ài liệu ôn tập môn hóa tham khảo gồm các dạng bài tập trắc nghiệm phần pin điện hóa - thế điện cực - cân bằng trong điện hóa và điện phân. Tài liệu hay và bổ ích dành cho các bạn thí sinh......

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: PIN VÀ ĐIỆN CỰC

1 CHÖÔNG 14 CHÖÔNG 14 PIN & ÑIEÄN CÖÏC PIN & ÑIEÄN CÖÏC Chương 14 PIN & ÑIEÄN CÖÏC © 2006 Brooks/Cole - Thomson
2 Pin ñieän hoùa laø 1 heä thoáng bieán ñoåi hoùa naêng thaønh ñieän naêng nhôø phaûn öùng oxy hoùa khöû xaûy ra ôû 2 ñieän cöïc • NGUYEÂN TAÉC TAÏO THAØNH PIN ÑIEÄN HOÙA • cho 2 quaù trình oxy hoùa vaø khöû xaûy ra ôû 2 nôi rieâng bieät (ñöôïc goïi laø 2 ñieän cöïc) roài noái 2 ñieän cöïc naøy baèng 1 daây daãn loaïi 1 thì doøng electron seõ ñöôïc chuyeån ñònh höôùng töø cöïc aâm sang cöïc döông. © 2006 Brooks/Cole - Thomson
3 Caùc thuaät ngöõ cuûa PIN © 2006 Brooks/Cole - Thomson
KYÙ HIEÄU PIN 4 Cr(s) || Cr3+(1M) || Ag++ (1M) || Ag(s) Cr(s) Cr3+(1M) || Ag (1M) Ag(s) • Ñieän cöïc ANOD • Ñieän cöïc CATOD • – baùn p/öù oxy hoùa • – baùn p/öù khöû • – laø ñieän cöïc aâm (-) • – laø ñieän cöïc döông (+) • – Anion bò huùt veà anod • – Cation bò huùt veà catod • Doøng electron luoân chuyeån dôøi veà phía catod. • - Pin ñöôïc vieát töø TRAÙI sang PHAÛI [töø (-) sang (+)] | • - Ranh giôùi giöõa ñieän cöïc vaø dd: || • - Ranh giôùi giöõa 2 dung dòch: • - Ranh giôùi giöõa 2 dd coù theá khueách taùn: • - Giöõa caùc thaønh phaàn trong dd hay ñieän cöïc: daáu phaåy © 2006 Brooks/Cole - Thomson
THEÁ ÑIEÄN CÖÏC 5 Söï hình thaønh lôùp ñieän tích keùp: Khi nhuùng kim loaïi vaøo trong dd muoái cuûa noù, • do cheânh leäch veà hoùa theá cuûa ion kim loaïi treân ñieän cöïc vaø trong dd maø xaûy ra qt hoøa tan hay keát tuûa. © 2006 Brooks/Cole - Thomson
Theá ñieän cöïc 6 • - Söï hình thaønh lôùp ñieän tích keùp gaây neân moät böôùc nhaûy ñieän theá ôû ñieän cöïc. • Khoâng theå xaùc ñònh ñöôïc giaù trò tuyeät ñoái cuûa caùc böôùc nhaûy theá naøy, neân duøng moät ñieän cöïc laøm chuaån ñeå so saùnh: • Ñieän cöïc chuaån Hydro • Qui öôùc ϕ0H+/H2 = 0 • 2H+ + 2e- → H2 © 2006 Brooks/Cole - Thomson
• Khi gheùp ñieän cöïc khaûo saùt vôùi ñieän cöïc 7 chuaån thì söùc ñieän ñoäng E cuûa pin taïo thaønh chính laø ñoä lôùn cuûa ϕ cuûa ñieän cöïc ñoù. • Ở ñiều kieän chuaån (25oC, hoaït ñoä caùc chaát =1) ---> theá ñieän cöïc chuaån ϕ0298 • QUY ÖÔÙC: • Neáu quaù trình laø khöû ϕ>0 chaát Oxy hoùa coù tính Oxy hoùa > H+ • Neáu quaù trình laø oxy hoùa ϕ < 0 chaát Khöû coù tính Khöû > H2 © 2006 Brooks/Cole - Thomson
SÖÙC ÑIEÄN ÑOÄNG CUÛA PIN 8 • Pin Zn-Cu: (-) Cu|Zn | ZnSO4 || CuSO4 | Cu (+) • Kí hieäu pha: 12 3 4 1' • Söùc ñieän ñoäng cuûa pin laø hieäu theá ôû pha 1 vaø 1'. E= ϕ1' - ϕ1 • • Khi xeùt chi tieát caùc böôùc nhaûy theá ôû caùc ranh giôùi phaân chia pha ta coù: E= (ϕ1' -ϕ4) + (ϕ4 - ϕ3) + (ϕ3 - ϕ2) + (ϕ2 -ϕ1) • • Khi boû qua theá khueách taùn thì: ϕ4 - ϕ3 =0 E= Δϕ1',4 + Δϕ3,2 + Δϕ2,1 • • Vôùi Δϕi,j laø hieâïu theá giöõa hai ñieåm naèm saâu trong loøng hai pha i,j. • Do Δϕi,j khoâng ño ñöôïc baèng thöïc nghieäm neân phaûi söû duïng ñieän cöïc so saùnh. © 2006 Brooks/Cole - Thomson
• Ñeå xaùc ñònh SÑÑ cuûa pin: 9 (-) M2| M1 | L1 || L2 | M2 (+) (maïch A) • • ta taïo hai maïch:(-) M0 | L0 || L1 | M1| M0 (+) (maïch B) (-) M0 | L0 || L2 | M2 | M0 (+) (maïch C) • • Ta coù: EA= Δϕ M2,L2 + Δϕ L1,M1 + Δϕ M1,M2 • EB= Δϕ M0,M1 + Δϕ M1,L1 + Δϕ L0,M0 • EC= Δϕ M0,M2 + Δϕ M2,L2 + Δϕ L0,M0 • EC - EB = (ΔϕM0,M2 - ΔϕM0,M1) + ΔϕM2,L2 - ΔϕM1,L1 • = ΔϕM1,M2 +ΔϕM2,L2 + ΔϕL1,M1 • • Neân: EA= EC - EB • Neáu ñieän cöïc so saùnh laø ñieän cöïc tieâu chuaån Hydro thì EC , EB laø theá ñieän cöïc ϕC , ϕB cuûa cöïc (+) & cöïc (-) © 2006 Brooks/Cole - Thomson
10 10 • Söùc ñieän ñoäng cuûa moät maïch ñieän hoùa baèng hieäu theá giöõa theá ñieän cöïc döông vaø theá ñieän cöïc aâm • (khi khoâng coù theá khueách taùn). E = ϕ+ – ϕ – © 2006 Brooks/Cole - Thomson
NHIEÄT ÑOÄNG HOÏC CUÛA PIN VAØ 11 11 ÑIEÄN CÖÏC: • 1. Phöông trình nhieät ñoäng cô baûn cuûa pin: ΔG = – nFE ΔG = – nFE • J V • soá ñieän töû trao ñoåi soá Faraday • © 2006 Brooks/Cole - Thomson
2. AÛnh höôûng cuûa noàng ñoä ñeán SÑÑ (E) vaø 2 12 1 theá ñieän cöïc (ϕ) - Phöông trình Nernst: • Xeùt phaûn öùng toång quaùt xaûy ra trong pin: aA + bB ⇔ dD + eE • • Theo phöông trình ñaúng nhieät Vant’ Hoff, ta coù: ΔG = - RT ln(Ka / Πa ) • •→ nFE = RT ln(Ka / Πa )= RT lnKa - RTlnΠa • R.T ⎛ aD .aE ⎞ d e RT ln Ka − ln ⎜ a b ⎟ E= n.F ⎝ aA .aB ⎠ nF ⎛ aD .aE ⎞ 0 RT R.T d e PT Nernst: ln ⎜ a b ⎟ E = ln Ka 0 E=E − nF n.F ⎝ aA .aB ⎠ © 2006 Brooks/Cole - Thomson
• Aùp duïng PT Nernst cho phaûn öùng ôû ñieän cöïc: 13 13 Ox + ne = Kh • R.T a Kh 0 ln ϕ=ϕ − •→ n.F a Ox • ÔÛ 250C, T=298 K , R= 8,314, F=96500, ln10 = 2,303 thì: 0,059 aKh • lg 0 ϕ =ϕ − n aOx • ϕ0 : theá ñieän cöïc chuaån (laø theá ñieän cöïc khi hoaït ñoä caùc caáu töû baèng 1). © 2006 Brooks/Cole - Thomson
14 14 3. AÛnh höôûng cuûa nhieät ñoä: ΔH dE E=− +T n.F dT dE ΔS = • Heä soá nhieät ñoä cuûa SÑÑ dT nF • Heä soá nhieät ñoä cuûa theá ñieän cöïc: dϕ ΔS = dT nF • Trong khoaûng T heïp gaàn 298K: dϕ ( T − 298) ϕ =ϕ o o + 298 T dt © 2006 Brooks/Cole - Thomson
15 15 4. Heä thöùc Luther • Kim loaïi M coù hai cation laø Mh+ vaø Mn+. Heä naøy seõ coù ba quaù trình ñieän cöïc: Mh+ + he → M (1) ΔG1 = -hFϕh • Mn+ + ne → M (2) ΔG2 = -hFϕn • Mh+ + (h-n)e → Mn+ (3) ΔG3 = -(h-n)Fϕh/n • Vì (3) = (1) – (2) neân: • ΔG3 = ΔG1 - ΔG2 • → (h-n)ϕh/n = hϕh -- nϕn → (h-n)ϕh/n = hϕh nϕn © 2006 Brooks/Cole - Thomson
PHAÂN LOAÏI ÑIEÄN CÖÏC 16 16 • (a) Ñieän cöïc loaïi 1 • (b) Ñieän cöïc loaïi 2 • (c) Ñieän cöïc loaïi 3 • (d) Ñieän cöïc khí • (e) Ñieän cöïc oxy hoùa khöû © 2006 Brooks/Cole - Thomson
Ñieän cöïc loaïi 1: 17 17 ñieän cöïc thuaän nghòch cation/anion Kim loaïi hoaëc phi kim nhuùng vaøo dd chöùa ion cuûa noù. M || Mnn++ :: Mn+ + ne → M MM Mn+ + ne → M A || An- :: A + ne → An- A An- A + ne → An- Pt Nernst: Pt Nernst: R.T R.T aM ln ln aM n+ 0 0 ϕ =ϕ − =ϕ + n.F aM n+ n.F R.T aAn− R.T ln ln aAn− 0 0 ϕ =ϕ − =ϕ − n.F aA n.F © 2006 Brooks/Cole - Thomson
Ñieän cöïc loaïi 2: 18 18 Kim loaïi ñöôïc phuû chaát khoù tan cuûa chính noù (muoái, oxit, hydroxyt) nhuùng vaøo dd chöùa anion cuûa hôïp chaát khoù tan. M || MA || An- :: MA + ne → M + An- M MA An- MA + ne → M + An- R.T ln aAn− 0 ϕ =ϕ − n.F Ñieän cöïc calomel: Cl- | Hg2Cl2 | Hg, Pt Ñieän cöïc baïc – clorua baïc: Cl- | AgCl | Ag © 2006 Brooks/Cole - Thomson
19 19 Ñieän cöïc loaïi 3: kim loaïi tieáp xuùc vôùi hai muoái khoù tan coù chung anion • M’n+ | M’A, MA | M : MA + M’n+ = M’A + M MA coù ñoä tan nhoû hôn M’A : TMA < TM’A R.T aM ' A .aM R.T ln ln aAn− 0 0 ϕ =ϕ = ϕ M n+ / M + − M n+ / M n.F aMA .aAn− n.F © 2006 Brooks/Cole - Thomson
Ñieän cöïc khí: 20 20 kim loaïi trô tieáp xuùc vôùi khí vaø ion khí. H++ || H22,, Pt :: 2H++ + 2e → H22 H H Pt 2H + 2e → H OH–– || O22,, Pt :: O22 + 2H22O + 4e → 4OH–– OH O Pt O + 2H O + 4e → 4OH Cl–– || Cl22,, Pt :: Cl22 + 2e → 2Cl–– Cl Cl Pt Cl + 2e → 2Cl • Kim loaïi trô : truyeàn daãn ñieän töû xuùc taùc cho p/öù ñieän cöïc • © 2006 Brooks/Cole - Thomson