Acquy chì là gì (chi tiết nhất)

Bài viết Acquy chì là gì lớp 12 chi tiết nhất là kiến thức có trong chương trình Hóa học 12 giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm về Acquy chì.

Acquy chì là gì (chi tiết nhất)

1. Acquy chì là gì?

- Acquy là nguồn điện được sử dụng phổ biến trong các phương tiện giao thông, thiết bị lưu điện, phát điện. Acquy thuộc loại pin thứ cấp (pin sạc), các chất phản ứng được tái tạo trong quá trình sạc bằng dòng điện một chiều.

2. Kiến thức mở rộng

2.1. Phản ứng oxi hoá - khử và dòng điện

Phản ứng oxi hoá - khử luôn kèm theo sự chuyển electron từ chất khử sang chất oxi hoá. Nếu 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.

2.2. Pin Galvani

Minh hoạ 1 pin Galvani:

Ở 25 °C, nhúng một thanh Zn vào cốc đựng dung dịch ZnSO₄ 1 M, nhúng một thanh Cu vào cốc đựng dung dịch CuSO₄ 1 M. Nối thanh Zn và thanh Cu bằng dây dẫn, lắp một vôn kế để đo hiệu điện thế. Đóng kín mạch bằng một cầu muối.

- Ở thanh Zn xảy ra quá trình: Zn  →  Zn²⁺ + 2e

Thanh Zn trở thành nguồn cung cấp electron nên đóng vai trò là cực âm (anode). Các electron theo dây dẫn di chuyển sang điện cực Cu.

- Ở thanh Cu xảy ra quá trình: Cu²⁺ + 2e  →  Cu

Điện cực Cu là nơi nhận electron nên đóng vai trò là cực dương (cathode).

- Trong pin Zn - Cu xảy ra quá trình oxi hoá và quá trình khử trên các điện cực, nghĩa là xảy ra phản ứng oxi hoá - khử: Zn + Cu²⁺  →  Zn²⁺ + Cu

Phản ứng này giống như phản ứng xảy ra khi cho Zn tác dụng trực tiếp với dung dịch CuSO₄. Việc bố trí tách biệt hai cặp oxi hoá - khử ở hai điện cực tạo ra sự truyền electron từ chất khử sang chất oxi hoá qua dây dẫn để tạo ra dòng điện.

- Trong quá trình pin hoạt động, cầu muối cho phép các ion di chuyển qua, do đó 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 = E°_cathode − E°_anode

Ví dụ: đối với pin Zn - Cu:

Tại anode:

Zn → Zn²⁺ + 2e                          $E_{Z{n}^{2+}/Zn}^o=-0,762V\left(E_{anode}^o\right)$

Tại cathode:

Cu²⁺ + 2e → Cu                          $E_{C{u}^{2+}/Cu}^o=+0,340V\left(E_{{{}_{cath}}_{ode}}^o\right)$

E_pin = E°_cathode - E°_anode = 0,340 V - (-0,762 V) = 1,102 V.

2.3. Một số loại pin khác

- Pin nhiên liệu là loại pin điện hoá chuyển đổi hoá năng thành điện năng thông qua phản ứng oxi hoá - khử giữa nhiên liệu và chất oxi hoá. Trong đó, các nhiên liệu thường là methane, methanol, ethanol, hydrogen,... còn chất oxi hoá thường là oxygen. Pin nhiên liệu hydrogen - oxygen có nhiều ứng dụng và triển vọng trong tương lai.

- Pin Mặt Trời (solar cell) gồm nhiều tấm vật liệu bán dẫn được ghép nối với nhau, có khả năng chuyển đổi quang năng thành điện năng.

Ưu, nhược điểm của acquy, pin nhiên liệu và pin Mặt Trời

Pin	Ưu điểm	Nhược điểm
Acquy chì	Dễ sản xuất, giá thành thấp. Hoạt động ổn định. Dễ thu hồi sulfuric acid và chì để tái chế.	Nặng, tuổi thọ thấp (trung bình khoảng 1 năm). Gây ô nhiễm môi trường và ngộ độc chì ở các làng nghề tái chế acquy cũ.
Pin nhiên liệu	Điều chỉnh được cường độ dòng điện nhờ thay đổi tốc độ dòng nhiên liệu. Hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao, lượng chất phát thải ít và dễ kiểm soát.	Giá thành cao.
Pin Mặt Trời	Là nguồn năng lượng sạch, không phát thải khí gây ô nhiễm môi trường. Tận dụng được năng lượng vô tận của Mặt Trời.	Sản xuất khá phức tạp, giá thành cao. Cần nhiều ánh nắng nên phụ thuộc vào khí hậu, thời tiết. Các tấm pin Mặt Trời hết hạn sử dụng có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường.

Ngoài ra:

- Pin lithium - ion

+ Pin lithium - ion thuộc loại pin sạc, được sử dụng trong máy tính laptop, điện thoại, máy quay phim, phương tiện giao thông chạy điện,...

+ Pin lithium - ion có nhiều ưu điểm như nhẹ, nhỏ gọn, bền, mật độ năng lượng cao, sạc nhanh và có thể sạc mọi thời điểm. Pin lithium - ion có nhược điểm là giá thành cao, dễ hư hỏng bởi nhiệt, tiềm ẩn nguy cơ cháy nổ.

- Pin khô:

+ Pin khô thuộc loại pin sơ cấp (không sạc được), được dùng trong thiết bị điều khiển, máy ảnh, đồ chơi,...

+ Pin khô có nhiều ưu điểm như năng lượng ổn định, giá rẻ, phù hợp các thiết bị di động. Pin khô có nhược điểm là điện áp thấp, tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm môi trường.

3. Bài tập minh họa

Câu 1. Phát biểu nào sau đây là không đúng?

A. Một ưu điểm của acquy là tái sử dụng được nhiều lần.

B. Phản ứng xảy ra trong acquy cũng giống như phản ứng xảy ra trong pin Galvani nhưng có thể đảo ngược.

C. Trong acquy có chứa các thành phần gây ô nhiễm môi trường.

D. Acquy là nguồn điện hoá học có thể hoạt động liên tục.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

D. Sai do khi sử dụng acquy một thời gian cần phải sạc acquy lại.

Câu 2. Phản ứng điện hoá xảy ra ở cực dương khi acquy làm việc là

A. Pb + $S{O}_4^{2-}$ → PbSO₄ + 2e.

B. PbO₂ + $S{O}_4^{2-}$ + 4H⁺ + 2e → PbSO₄ + 2H₂O.

C. Pb + PbO₂ + 2$S{O}_4^{2-}$ + 4H⁺ → 2PbSO₄ + 2H₂O.

D. 2PbSO₄ + 2H₂O → Pb + PbO₂ + 2$S{O}_4^{2-}$ + 4H⁺.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Khi làm việc, cực dương xảy ra sự khử

PTHH: PbO₂ + $S{O}_4^{2-}$ + 4H⁺ + 2e → PbSO₄ + 2H₂O.

Câu 3. Phát biểu nào sau đây về acquy không đúng?

A. Các loại acquy này được sử dụng rộng rãi trong ô tô, xe máy trong giai đoạn khởi động ban đầu hoặc làm nguồn cung cấp năng lượng trực tiếp để chạy động cơ trong xe máy điện, ô tô điện.

B. Các loại acquy này dễ sản xuất, hoạt động ổn định và có thể nạp lại bằng dòng điện xoay chiều để tái sử dụng.

C. Trong acquy có chứa các thành phần kim loại, hoá chất gây ô nhiễm môi trường khi không được xử lý đúng cách.

D. Nguyễn tắc hoạt động của acquy tương tự như pin điện hoá.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

B. Sai vì nạp lại bằng dòng điện một chiều.

Câu 4. Acquy chì là một loại acquy đơn giản, gồm bản cực dương bằng PbO₂, bản cực âm bằng Pb, cả hai điện cực được đặt vào dung dịch H₂SO₄ loãng. Loại acquy này có thể sạc lại nhiều lần. Đây cũng là loại acquy được sử dụng phổ biến trên các dòng xe máy hiện nay với nhiều ưu điểm vượt trội. Tuy nhiên, nhược điểm của acquy chì là

A. hoạt động ổn định.

B. gây ô nhiễm môi trường.

C. có khả năng trữ một lượng điện lớn trong bình acquy.

D. dễ sản xuất, giá thành thấp.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Acquy chì chứa chì (Pb), H₂SO₄ và những vỏ nhựa bền chắc là những rác thải khó xử lý, độc hại và gây ô nhiễm môi trường nếu không được xử lý đúng cách.

Câu 5. Acquy chì thuộc loại

A. pin sơ cấp.

B. pin có thể sạc.

C. pin không thể sạc.

D. pin mặt trời.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Acquy chì thuộc loại pin có thể sạc.

Câu 6. Dung dịch nào được sử dụng trong pin acquy chì

A. chì acetate.

B. sodium hydroxide.

C. sulfuric acid.

D. acetic acid.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Dung dịch được sử dụng trong pin acquy chì là sulfuric acid loãng.

Câu 7. Thiết bị nào sau đây sử dụng acquy chì?

A. Điều hòa.

B. Quạt cây.

C. Xe máy.

D. Điện thoại.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Acquy là nguồn điện được sử dụng phổ biến trong các phương tiện giao thông, thiết bị lưu điện, phát điện.

Câu 8. Khi làm việc, acquy là thiết bị sinh ra dòng điện hoạt động theo nguyên tắc giống như pin Galvani (quá trình acquy phóng điện). Nhưng khác với pin Galvani, acquy có thể tái sử dụng nhờ dùng một dòng điện bên ngoài “ép” phản ứng điện hoá xảy ra khi acquy làm việc theo chiều ngược lại (quá trình sạc điện). Phản ứng tổng cộng xảy ra khi acquy sạc điện là

A. Pb + $S{O}_4^{2-}$ → PbSO₄ + 2e.

B. PbO₂ + $S{O}_4^{2-}$ + 4H⁺ + 2e → PbSO₄ + 2H₂O.

C. Pb + PbO₂ + 2$S{O}_4^{2-}$ + 4H⁺ → 2PbSO₄ + 2H₂O.

D. 2PbSO₄ + 2H₂O → Pb + PbO₂ + 2$S{O}_4^{2-}$ + 4H⁺.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Khi phóng điện: Pb + PbO₂ + 2$S{O}_4^{2-}$ + 4H⁺ → 2PbSO₄ + 2H₂O.

Khi sạc điện: 2PbSO₄ + 2H₂O → Pb + PbO₂ + 2$S{O}_4^{2-}$ + 4H⁺.

Xem thêm các bài viết về định nghĩa & khái niệm môn Hóa học hay, chi tiết khác:

• Pin lithium - ion là gì

• Sức điện động chuẩn là gì

• Điện phân là gì

• Nguyên tắc điện phân là gì

• Liên kết kim loại là gì

• Gang là gì

---