Giáo án Hóa 12 Cánh diều Bài 11: Nguồn điện hoá học

Hoạt động 1: Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của pin galvani

- Mục tiêu: Nêu được cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của pin Galvani, sử dụng bảng giá trị thể điện cực chuẩn để tính được sức điện động của pin điện hoá tạo bởi hai cặp oxi hoá - khử.

Hoạt động của GV và HS

Sản phẩm dự kiến

Giao nhiệm vụ học tập: GV chia lớp làm 4 nhóm, hoàn thành phiếu bài tập sau:

Thực hiện nhiệm vụ: HS hoàn thành phiếu bài tập theo 4 nhóm.

Báo cáo, thảo luận: Đại diện nhóm HS đưa ra nội dung kết quả thảo luận của nhóm.

Kết luận, nhận định: GV nhận xét, đưa ra kết luận:

- Trong pin điện hoá, anode là điện cực âm, nơi xảy ra quá trình oxi hoá (quá trình nhường electron); cathode là điện cực dương, nơi xảy ra quá trình khử (quá trình nhận electron).

- Sức điện động chuẩn của pin (Epin) tạo từ hai cặp oxi hoá – khử X^m+/X và Y^n⁺/Y (trong đó $E_{X^{m+}/X}<E_{Y^{n+}/Y}$ ) được tính theo công thức sau:

$E_{pin}=E_{Y^{n+}/Y}-E_{X^{m+}/X}$

Câu 1:

a) Pin Galvani Fe-Cu được tạo nên từ hai cặp oxi hóa – khử là: Fe²⁺/Fe và Cu²⁺/Cu, thanh kim loại Fe được nhúng trực tiếp vào cốc đựng dung dịch Fe²⁺, thanh kim loại Cu được nhúng trực tiếp vào cốc đựng dung dịch Cu²⁺. Hai cốc đựng dung dịch muối trong pin Galvani được nối với nhau bởi một cầu muối. Hai thanh kim loại được nối vào 1 vôn kế bằng dây dẫn để xác định được hoạt động của pin.

b) Pin Galvani Cu-Ag được tạo nên từ hai cặp oxi hóa – khử là: Cu²⁺/Cu và Ag⁺/Ag thanh kim loại Cu được nhúng trực tiếp vào cốc đựng dung dịch Cu²⁺, thanh kim loại Ag được nhúng trực tiếp vào cốc đựng dung dịch Ag⁺. Hai cốc đựng dung dịch muối trong pin Galvani được nối với nhau bởi một cầu muối. Hai thanh kim loại được nối vào 1 vôn kế bằng dây dẫn để xác định được hoạt động của pin.

c) Pin Galvani Fe-Ag được tạo nên từ hai cặp oxi hóa – khử là: Fe²⁺/Fe và Ag⁺/Ag thanh kim loại Fe được nhúng trực tiếp vào cốc đựng dung dịch Fe²⁺, thanh kim loại Ag được nhúng trực tiếp vào cốc đựng dung dịch Ag⁺. Hai cốc đựng dung dịch muối trong pin Galvani được nối với nhau bởi một cầu muối. Hai thanh kim loại được nối vào 1 vôn kế bằng dây dẫn để xác định được hoạt động của pin.

Câu 2:

Nguyên tắc hoạt động của pin Galvani Zn-Ag:

Anode (Zn):

Zn nhường electron, chuyển thành ion Zn²⁺ tan vào dung dịch.

Cathode (Ag):

Ion Ag⁺ trong dung dịch nhận electron (từ điện cực Zn qua dây dẫn chuyển sang điện cực Ag) chuyển thành Ag bám lên điện cực Ag.

Phản ứng diễn ra trong pin là:

Zn(s) + 2Ag⁺(aq) ⟶ Zn²⁺(aq) + 2Ag(s)

Câu 3:

Biểu thức liên hệ hai giá trị này với giá trị sức điện động chuẩn của pin Zn-Cu

$E_{pin}=E_{C{u}^{2+}/Cu}-E_{Z{n}^{2+}/Zn}$

= 0,340 – (–0,763) = 1,103 V.

Câu 4:

Từ Bảng 10.1, hãy so sánh sức điện động chuẩn của pin Galvani Zn-Ni và Sn-Cu.

$E_{pin}=E_{N{i}^{2+}/Ni}-E_{Z{n}^{2+}/Zn}$ = - 0,257 - (- 0,763) = 0,506 V

$E_{pin}=E_{C{u}^{2+}/Cu}-E_{S{n}^{2+}/Sn}$ = - 0,340 - (- 0,138) = 0,478 V

sức điện động chuẩn của pin Galvani Zn-Ni lớn hơn Sn-Cu.

Hoạt động 2: Thực hành lắp một số pin đơn giản

- Mục tiêu: Lắp ráp được pin đơn giản (Pin đơn giản: hai thanh kim loại khác nhau cắm vào quả chanh, lọ nước muối,...) và đo được sức điện động của pin.

Hoạt động của GV và HS

Sản phẩm dự kiến

Giao nhiệm vụ học tập: GV chia lớp làm 4 nhóm lắp ráp pin đơn giản

Thực hiện nhiệm vụ: HS hoàn thành theo 4 nhóm.

Báo cáo, thảo luận: Đại diện nhóm HS đưa ra nội dung kết quả thảo luận của nhóm.

Kết luận, nhận định: GV nhận xét, đưa ra kết luận : Trong thực tế, có thể tạo ra dòng điện hoá học dựa trên nguyên tắc hoạt động của pin Galvani một cách đơn giản như sau: Pin tạo bởi hai điện cực kim loại khác nhau tiếp xúc với cùng một dung dịch chất điện li.

Tiến hành:

Cắm hai thanh (hoặc dây) kim loại vào cốc chứa dung dịch chất điện li (hoặc quả chanh, quả táo...).

Đo sức điện động giữa hai thanh (hoặc dây) kim loại bằng vôn kế (Hình 11.3).

Yêu cầu: Quan sát và mô tả hiện tượng xảy ra.

Chú ý an toàn: Hai thanh kim loại trong pin không được chạm vào nhau.

Hoạt động 3: Giới thiệu một số loại pin thông dụng khác

- Mục tiêu: Nêu được ưu, nhược điểm chính một số loại pin khác như acquy (accи), pin nhiên liệu; pin mặt trời,...

Hoạt động của GV và HS

Sản phẩm dự kiến

Giao nhiệm vụ học tập: GV chia lớp làm 4 nhóm, hoàn thành phiếu bài tập sau:

Thực hiện nhiệm vụ: HS hoàn thành theo 4 nhóm.

Báo cáo, thảo luận: Đại diện nhóm HS đưa ra nội dung kết quả thảo luận của nhóm.

Kết luận, nhận định: GV nhận xét, đưa ra kết luận :Các nguồn điện khác như acquy, pin nhiên liệu, pin mặt trời,... có những ưu, nhược điểm nhất định.

Câu 1:

Một số hạn chế nếu sử dụng pin Galvani Zn-Cu trong đèn pin là:

- Gây ô nhiễm môi trường.

- Năng lượng chứa trong pin thấp.

- Tuổi thọ pin thấp.

Câu 2:

Acquy trong xe máy, xe đạp điện, ô tô điện, quạt tích điện chạy bằng acquy, …

Câu 3:

Các tỉnh Tây Nguyên, Nam Bộ và Nam Trung Bộ có bức xạ mặt trời cao thích hợp với việc phát triển điện mặt trời.

Câu 4:

a) Đúng. Pin mặt trời biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng.

b) Đúng vì khi hoạt động pin mặt trời sử dụng nguồn năng lượng vô tận là ánh sáng mặt trời, không tạo ra bất cứ sản phẩm hóa học nào trong quá trình hoạt động nên thân thiện với môi trường.

c) Đúng. Khi hoạt động, pin mặt trời không gây hiệu ứng nhà kính.

d) Sai. Vì pin mặt trời không tạo ra bất kì một sản phẩm hoá học nào trong quá trình hoạt động nên thân thiện với môi trường.