Bài 15: Thế điện cực và nguồn điện hóa học

Hướng dẫn giải

- Cấu tạo của pin điện hoá: Pin Galvani là pin điện hoá có cấu tạo gồm hai điện cực, mỗi điện cực ứng với một cặp oxi hoá – khử và thường nối với nhau qua cầu muối.

- Vai trò của phản ứng oxi hoá – khử trong hoạt động của pin điện hoá: Trong pin điện hoá, quá trình oxi hoá và quá trình khử xảy ra trên hai điện cực và electron được truyền từ chất khử sang chất oxi hoá qua dây dẫn. Khi đó, năng lượng của phản ứng hoá học sẽ chuyển thành năng lượng điện.

- Lắp ráp pin điện hoá đơn giản:

Chuẩn bị:

Hoá chất: các thanh kim loại: kẽm, đồng, nhôm, sắt; quả chanh (hoặc quả cam, quả chuối, củ khoai tây,...).

Dụng cụ: dây điện có sẵn kẹp cá sấu hai đầu, vôn kế.

Tiến hành:

- Chọn hai điện cực là hai kim loại khác nhau, ví dụ như thanh kẽm và thanh đồng.

- Cắm hai thanh kim loại vào quả chanh.

- Nối cực âm của vôn kế với thanh kẽm và cực dương của vôn kế với thanh đồng.

Chú ý: Không để hai thanh kim loại tiếp xúc với nhau.

(Trả lời bởi datcoder)

Hướng dẫn giải

1. Phương trình ion thu gọn:

Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu

2. Quá trình oxi hoá nguyên tử Zn:

Quá trình khử ion Cu²⁺:

(Trả lời bởi datcoder)

Hướng dẫn giải

(Trả lời bởi datcoder)

Hướng dẫn giải

a) Phương trình hoá học của phản ứng ở dạng ion thu gọn:

Fe + 2H⁺ → Fe²⁺ + H₂

b) Các cặp oxi hoá – khử trong phản ứng trên: Fe²⁺/Fe, 2H⁺/H₂.

(Trả lời bởi datcoder)

Hướng dẫn giải

Sắp xếp các cặp oxi hoá – khử trên theo chiều giảm dần tính khử của dạng khử:

Na⁺/Na; Mg²⁺/Mg; Al³⁺/Al; Zn²⁺/Zn; Fe²⁺/Fe; 2H⁺/H₂; Cu²⁺/Cu; Ag⁺/Ag.

(Trả lời bởi datcoder)

Hướng dẫn giải

1. Ta có: 

2. Xét phản ứng (1): Zn có tính khử mạnh hơn Cu; Cu²⁺ có tính oxi hoá mạnh hơn Zn²⁺.

Xét phản ứng (2): Cu có tính khử mạnh hơn Ag; Ag⁺ có tính oxi hoá mạnh hơn Cu²⁺.

3. Nhận xét: Chất khử của cặp oxi hoá – khử có thế điện cực nhỏ hơn tác dụng với chất oxi hoá của cặp oxi – hoá khử có thế điện cực lớn hơn, tạo ra dạng oxi hoá và dạng khử tương ứng.

(Trả lời bởi datcoder)

Hướng dẫn giải

Ở điều kiện chuẩn, kim loại M có thể tác dụng được với dung dịch acid (H⁺), với nước khi giá trị thế điện cực chuẩn của cặp oxi hoá – khử kim loại Mn⁺/M nhỏ hơn giá trị thế điện cực chuẩn của cặp oxi hoá – khử 2H⁺/H₂.

(Trả lời bởi datcoder)

Hướng dẫn giải

Các phương trình hoá học:

a) Ni + 2H⁺ → Ni²⁺ + H₂;

b) Fe + Cu²⁺ → Fe²⁺ + Cu;

c) 3Zn + 2Au³⁺ → 3Zn²⁺ + 2Au.

(Trả lời bởi datcoder)

Hướng dẫn giải

1. Thí nghiệm 1:

Quá trình oxi hoá: Zn → Zn²⁺ + 2e;

Quá trình khử: Cu²⁺ + 2e → Cu.

Thí nghiệm 2:

Quá trình oxi hoá: Zn → Zn²⁺ + 2e;

Quá trình khử: Cu²⁺ + 2e → Cu.

2. Trong thí nghiệm 1, quá trình oxi hoá và quá trình khử cùng xảy ra trên bề mặt của một thanh kim loại.

3. Trong thí nghiệm 2, bóng đèn lại sáng vì các quá trình oxi hoá, quá trình khử xảy ra trên hai điện cực và electron được truyền từ chất khử sang chất oxi hoá qua dây dẫn thì năng lượng của phản ứng hoá học sẽ chuyển thành năng lượng điện.

(Trả lời bởi datcoder)

Hướng dẫn giải

a) Thanh Cu là nguồn cung cấp electron nên đóng vai trò là anode (cực âm). Ở thanh Cu xảy ra quá trình: Cu → Cu²⁺ + 2e.

Thanh Ag là nơi nhận electron nên đóng vai trò là cathode (cực dương). Ở thanh Ag xảy ra quá trình: Ag⁺ + 1e → Ag.

Phương trình hoá học của phản ứng xảy ra trong pin:

Cu + 2Ag⁺ → Cu²⁺ + 2Ag

b) Sức điện động chuẩn của pin:

Giá trị này bằng với giá trị hiển thị trên vôn kế.

c) Chiều của dòng electron chạy qua dây dẫn: Electron được truyền từ chất khử sang chất oxi hoá qua dây dẫn hay chiều từ anode sang cathode.

(Trả lời bởi datcoder)