Giải Câu hỏi trang 68 SGK Hoá học 12

Lời giải

Mở đầu bài học — định hướng trả lời (sau khi học xong bài sẽ làm rõ các câu hỏi):

a) Pin điện hoá có cấu tạo như thế nào?

Pin điện hoá (pin Galvani / pin Volta) là thiết bị biến đổi năng lượng của phản ứng hoá học (năng lượng hoá học) thành năng lượng điện (điện năng). Pin điện hoá có cấu tạo gồm:

- Hai điện cực được làm từ hai cặp oxi hoá – khử khác nhau (thường là hai kim loại khác nhau, mỗi kim loại nhúng trong dung dịch muối của chính nó), tạo thành hai nửa pin (bán pin). Ví dụ pin Galvani Zn–Cu gồm điện cực kẽm $Zn$ nhúng trong dung dịch $ZnSO_4$ và điện cực đồng $Cu$ nhúng trong dung dịch $CuSO_4$.
+ Cực âm (anode): là điện cực của cặp oxi hoá – khử có thế điện cực nhỏ hơn, nơi xảy ra sự oxi hoá (ví dụ: $Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e$).
+ Cực dương (cathode): là điện cực của cặp oxi hoá – khử có thế điện cực lớn hơn, nơi xảy ra sự khử (ví dụ: $Cu^{2+} + 2e \rightarrow Cu$).
- Cầu muối (hoặc màng ngăn xốp) nối hai dung dịch, cho phép các ion di chuyển để trung hoà điện tích, khép kín mạch điện bên trong pin và duy trì dòng điện.
- Dây dẫn nối hai điện cực ở mạch ngoài để các electron di chuyển từ cực âm sang cực dương, tạo thành dòng điện.

b) Phản ứng oxi hoá – khử đóng vai trò gì trong hoạt động của pin điện hoá?

Phản ứng oxi hoá – khử là nguồn gốc tạo ra dòng điện của pin. Trong pin, phản ứng oxi hoá – khử được tách thành hai quá trình xảy ra ở hai điện cực tách biệt:
- Ở cực âm xảy ra quá trình oxi hoá (chất khử nhường electron).
- Ở cực dương xảy ra quá trình khử (chất oxi hoá nhận electron).

Nhờ sự tách biệt này, electron do quá trình oxi hoá sinh ra buộc phải chuyển từ cực âm sang cực dương qua dây dẫn ở mạch ngoài, tạo thành dòng điện. Như vậy, phản ứng oxi hoá – khử đã chuyển hoá năng lượng hoá học thành điện năng; đây là bản chất hoạt động của pin điện hoá.

Ví dụ phản ứng tổng trong pin Zn–Cu: $Zn + Cu^{2+} \rightarrow Zn^{2+} + Cu$.

c) Làm thế nào để lắp ráp được một số pin điện hoá đơn giản?

Nguyên tắc chung: chọn hai cặp oxi hoá – khử có thế điện cực khác nhau rồi nối chúng thành mạch kín. Có thể lắp ráp pin đơn giản theo các bước:
1. Chuẩn bị hai điện cực (hai kim loại khác nhau, ví dụ $Zn$ và $Cu$) và dung dịch chất điện li (dung dịch muối tương ứng, hoặc dung dịch acid, nước muối, nước ép quả chua… đối với pin đơn giản).
2. Nhúng mỗi điện cực vào dung dịch điện li tạo thành hai nửa pin.
3. Nối hai dung dịch bằng cầu muối (hoặc dùng chung một dung dịch điện li đối với pin đơn giản như pin "quả chanh").
4. Nối hai điện cực với mạch ngoài (dây dẫn, kèm thiết bị như bóng đèn LED, điện kế) để quan sát dòng điện.

Khi đó, kim loại hoạt động hơn (thế điện cực nhỏ hơn) bị oxi hoá ở cực âm, cực còn lại là cực dương, và pin sinh ra dòng điện. (Các câu hỏi này sẽ được giải đáp đầy đủ qua nội dung bài học.)

Đáp số