Bài giảng Hóa lý 1: Chương 2 - Nhiệt động của hệ điện hóa

Bài giảng "Hóa lý 1: Chương 2 - Nhiệt động của hệ điện hóa" được biên soạn với các nội dung chính sau: Phương trình Nernst cho thế Galvani; Khái niệm thế điện cực; Thế điện cực chuẩn; Một số điện cực điển hình; Sức điện động và pin điện hóa; Phương trình nhiệt động cơ bản của pin điện hoá; Ứng dụng của phép đo sức điện động. Mời thầy cô và các em cùng tham khảo chi tiết bài giảng tại đây!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hóa lý 1: Chương 2 - Nhiệt động của hệ điện hóaChương II:NHIỆT ĐỘNG CỦA HỆ ĐIỆN HOÁII. ĐIỆN CỰC VÀ THẾ ĐIỆN CỰC1. Phương trình Nernst cho thế Galvani Mz+ + ze ® M Dung dịch (pha II) Kim loại (pha I)Khi cân bằng: Thế Galvani Thay: μ = μo + RTlna ϕ o Thế Galvani chuẩn g (khi a(I) = a(II) = 1) Phương Chú ý: không thể đo trình được thế Galvani này NernstII. ĐIỆN CỰC VÀ THẾ ĐIỆN CỰC2. Khái niệm thế điện cực ü Thế điện cực (E): điện thế Galvani tương đối của một điện cực so với một điện cực được lấy làm chuẩn ü Đo thế điện cực: đo sức điện động của một pin (tế bào điện hóa) gồm 2 điện cực như sau: - Anode: điện cực hiđro chuẩn (quy ước thế điện cực = 0) - Cathode: Là điện cực cần đo Phản ứng điện cực: ox + ze ® red Quy ước: II. ĐIỆN CỰC VÀ THẾ ĐIỆN CỰC 3. Thế điện cực chuẩn • Điện cực chuẩn hidro (SHE): ü Kim loại: platinum đen ü Dung dịch acid: a = 1 M ü Khí hydrogen: f = 1 bar Khí H2 ü Phản ứng điện cực: 2H+ + 2e = H2 ü Quy ước: (mọi nhiệt độ) Platinum• Thế điện cực chuẩn: Thế điện cực ở đen điều kiện chuẩn Dung dịch H+ - Dung dịch: a = 1 M - Khí: f = 1 barII. ĐIỆN CỰC VÀ THẾ ĐIỆN CỰC4. Một số điện cực điển hình• Điện cực kim loại – ion kim loại:ü Nhúng kim loại M vào dung dịch Mz+: M|Mz+ü Phản ứng điện cực: Mz+ + ze ® Mü Thế điện cực• Điện cực khí:ü Ví dụ: H+/H2, Cl2/Cl-, O2/H2O…ü Thanh kim loại trơ (Pt) được hấp phụ bão hòa khí, nhúng trong dung dịch chứa ion của khí đó VD: (Pt) Cl2|Cl-ü Phản ứng điện cực: Cl2 + 2e ® 2Cl- ?? ?!!ü Thế điện cực: $ ?! /! = ? + ?? ! 2? ?! %II. ĐIỆN CỰC VÀ THẾ ĐIỆN CỰC4. Một số điện cực điển hình• Điện cực ion – ionü VD: Fe3+/Fe2+, MnO4-/Mn2+ü Kim loại trơ (Pt) nhúng trong dung dịch Mx+ và My+: Pt|Mx+, My+ü Phản ứng điện cực: My+ + (y-x)e è Mx+ü Thế điện cực:• Điện cực muối khó tanü VD: Ag/AgCl/Cl-, Hg/Hg2Cl2/Cl-ü Kim loại phủ muối khó tan của nó, nhúng trong dung dịch chứa anion của muối: Ag|AgCl|Cl-ü Phản ứng điện cực: AgCl + 1e è Ag + Cl-ü Thế điện cực:III. SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ PIN ĐIỆN HOÁ1. Sự hình thành tế bào Galvani• VD: kết hợp 2 điện cực Zn|Zn2+ và Cu|Cu2+ Nối 2 thanh kim loại bằng dây dẫn Nối 2 dung dịch bằng cầu muối Điện cực phía trái: Zn ® Zn2+ + 2e (cathode) (Zn2+ từ thanh Zn sang dung dịch) Điện cực phải: Cu2+ + 2e ® Cu (anode) (Cu2+ từ dung dịch sang thanh Cu) Phản ứng: Zn + Cu2+ ® Zn2+ + Cu Sơ đồ pin: (-) Zn|Zn2+ || Cu2+|Cu (+) • Quy ước: - Dòng điện trong pin đi từ trái sang phải - Kí hiệu | chỉ bề mặt phân cách giữa 2 pha, - Kí hiệu || chỉ cầu muốiIII. SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ PIN ĐIỆN HOÁ !#$%&$()(*+$&,1. Sự hình thành tế bào GalvaniViết sơ đồ pin trong đó xảy ra các phản ứng sau:1. I2 + H2 → 2HI2. Cu + 2AgCl → 2Ag + 2Cl- + Cu2+3. 2AgBr + I2 → 2AgI + Br24. Ag + Fe(NO3)3 → AgNO3 + Fe(NO3)25. HgO + H2 → Hg + H2O6. 10 Cl- + 2MnO4- + 16H+ → 5Cl2 + 2Mn2+ + 8H2OIII. SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ PIN ĐIỆN HOÁ !#$%&$()(*+$&,1. Sự hình thành tế bào GalvaniViết sơ đồ pin trong đó xảy ra các phản ứng sau:1. I2 + H2 → 2HI Cực (–) H2 – 2e → 2H+ Cực (+) I2 + 2e → 2I– Sơ đồ pin: (-) (Pt) H2|H+ || I–| I2 (+) Hoặc: (-) (Pt) H2|H+ , I–| I2 (+) 2. Cu + 2AgCl → 2Ag + 2Cl- + Cu2+ Cực (–) Cu – 2e → Cu2+ Cực (+) AgCl + 1e → Ag + Cl– Sơ đồ pin: (-) Cu|Cu2+ || Cl–| AgCl | Ag (+) Hoặc: (-) Cu|Cu2+, Cl–| AgCl | Ag (+)III. SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ PIN ĐIỆN HOÁ2. Sức điện động• Sức điện động của 1 pin điện hóa (EMF - x) : tổng đại số của thế Galvani trên pin khi pin làm việc thuận nghịchVD. Xét pin : (-) Zn|Zn2+ || Cu2+|Cu (+) gồm các thế- Thế điện cực Cu – Cu2+- Thế tiếp xúc: Cu – dây dẫn- Thế tiếp xúc: Zn – dây dẫn- Thế điện cực Zn – Zn2+- Thế khuếch tán dung dịch ≈0 ≈0 ≈0 (Do dùng cầu muối) III. SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ PIN ĐIỆN HOÁ 2. Sức điện động • Đo sức điện động: Phép đo chính xác khi pin làm việc thuận nghịch - + - + A C B R R2 1 GNguyên tắc đo K - + ...