Đề bài

Một pin Galvani được thiết lập ở điều kiện chuẩn theo sơ đồ Hình 15.10.

Dựa vào giá trị thế điện cực chuẩn ở Bảng 15.1:

a) Xác định anode, cathode và viết các quá trình xảy ra ở anode, cathode, Viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra trong pin.

b) Tính sức điện động chuẩn của pin và so sánh với giá trị hiển thị trên vôn kế.

c) Xác định chiều của dòng electron chạy qua dây dẫn.

Phương pháp giải

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.

Khi pin điện hoá hoạt động: ở anode (cực âm) xảy ra quá trình oxi hoá; ở cathode (cực dương) xảy ra quá trình khử.

Sức điện động chuẩn của pin điện bằng thế điện cực chuẩn của cực dương (cathode) trừ thế điện cực chuẩn của cực âm (anode): \({\rm{E}}_{{\rm{pin}}}^{\rm{o}} = {\rm{E}}_{{\rm{cathode}}}^{\rm{0}} - {\rm{E}}_{{\rm{anode}}}^{\rm{0}}\)

Lời giải của GV Loigiaihay.com

a) - Anode: Cu; Cathode: Ag.

- Quá trình oxi hóa xảy ra ở anode: \({\rm{Cu }} \to {\rm{ C}}{{\rm{u}}^{{\rm{2 + }}}} + {\rm{2e}}\)

Quá trình khử xảy ra ở cathode: \({\rm{A}}{{\rm{g}}^{\rm{ + }}} + {\rm{1e}} \to {\rm{Ag}}\)

- Phản ứng hóa học xảy ra trong pin: \({\rm{Cu }} + {\rm{ }}2{\rm{A}}{{\rm{g}}^ + } \to {\rm{ C}}{{\rm{u}}^{2 + }} + {\rm{ }}2{\rm{Ag}}\)

b) \({\rm{E}}_{{\rm{pin}}}^{\rm{o}} = {\rm{E}}_{{\rm{A}}{{\rm{g}}^{{\rm{2 + }}}}{\rm{/Ag}}}^{\rm{o}} - {\rm{E}}_{{\rm{C}}{{\rm{u}}^{{\rm{2 + }}}}{\rm{/Cu}}}^{\rm{o}} = 0,799 - 0,34 = 0,459{\rm{ (V)}}\)

b) Sức điện động chuẩn của pin bằng với giá trị hiển thị trên vôn kế.

c) Chiều của dòng electron: từ anode (Cu) qua dây dẫn đến cathode (Ag).

Mở rộng

Cấu tạo pin Galvani

Pin Galvani Zn-Cu gồm điện cực kẽm và điện cực đồng: hai dung dịch nối với nhau bởi một cầu muối (thường chứa dung dịch KC1 bão hoà), hai thanh kim loại nối với nhau bằng dây dẫn, lắp một vôn kế để đo hiệu điện thế. Như hình bên dưới.

Pin Galvani Zn-Cu

Sơ đồ trên minh hoạ một pin Galvani ở điều kiện chuẩn. Pin Galvani được đặt theo tên nhà bác học người Italia là L Galvani (1737 - 1798).

- Ở cực âm (anode): thanh Zn xảy ra quá trình oxi hóa: Zn  \( \to \)  Zn²⁺ + 2e

=> Các electron theo dây dẫn di chuyển sang điện cực Cu.

- Ở cực dương (cathode): thanh Cu xảy ra quá trình khử: Cu²⁺ + 2e \( \to \)   Cu

=> Các ion Cu²⁺ trong dung dịch nhận electron (từ điện cực Zn qua dây dẫn chuyển sang điện cực Cu) chuyển thành Cu bám lên điện cực Cu.

- Phản ứng xảy ra trong pin: Zn + Cu²⁺  \( \to \)  Zn²⁺ + Cu

+ Vai trò cầu muối : vừa đóng kín mạch điện, vừa duy trì tính trung hoà điện của mỗi dung dịch.

+ Sức điện động của pin đo ở điều kiện chuẩn gọi là sức điện động chuẩn. Sức điện động chuẩn có thể xác định dựa vào thế điện cực chuẩn của các cặp oxi hoá - khử tương ứng:

\(E_{pin}^o\)= \(E_{( + )}^o\)(lớn)  -   \(E_{( - )}^o\)(nhỏ)

          => Sức điện động chuẩn của pin Galvani Zn-Cu được tính như sau:

E_pin =  \(E_{C{u^{2 + }}/Cu}^o\)- \(E_{Z{n^{2 + }}/Zn}^o\)= 0,340 - (-0,762) = 1,102 (V).