TƯỜNG TRÌNH THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH HÓA LÍ 2 Họ tên sinh viên Nguyễn Thu Ánh MSSV 4501106003 Ngày 25122021 Mã lớp CHEM142007 BÀI 6 THIẾT LẬP PIN GALVANI VÀ XÁC ĐỊNH SỨC ĐIỆN ĐỘNG CỦA PIN I MỤC ĐÍCH Thà. THIẾT LẬP PIN GALVANI VÀ XÁC ĐỊNH SỨC ĐIỆN ĐỘNG CỦA PIN
Trang 1TƯỜNG TRÌNH THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH HÓA LÍ 2
Họ tên sinh viên: Nguyễn Thu Ánh MSSV: 4501106003
BÀI 6: THIẾT LẬP PIN GALVANI VÀ XÁC
ĐỊNH SỨC ĐIỆN ĐỘNG CỦA PIN
I MỤC ĐÍCH
- Thành lập một số pin galvani và xác định giá trị của sức điện động pin
II CÁCH TIẾN HÀNH
Thí nghiệm 1: Thiết lập pin Galvani đơn giản, xác định sức điện động của pin
- Chuẩn bị hai cốc mỗi cốc chưa 50 mL dung dịch CuSO4 0,1M và 50 mL dung dịch Zn(NO3)2 0,1M
- Đánh nhám hai tấm kim loại Zn và Cu và rửa lại bằng nước cất Chuẩn bị máy
đo điện thế lắp các dây dẫn (Chú ý: lắp đúng cực, Zn cực âm, Cu cực dương)
- Sau đó, lắp cầu muối vào hai dung dịch đã chuẩn bị Bắt đầu đo giá trị điện thế bằng cách đưa các tấm kim loại đã được lắp với dây dẫn cho vào đúng dung dịch của muối của kim loại đó Thực hiện đo 2 lần
Thí nghiệm 2: Xác định chiều hướng xảy ra của phản ứng pin (thay điện cực
Zn bằng Ni)
- Thay điện cực Zn bằng Ni với dung dịch muối tương ứng
- Lặp lại thí nghiệm tương tự thí nghiệm 1 và viết phản ứng pin
Thí nghiệm 3: Xây dựng phương trình Nernst
- Chuẩn bị các dung dịch CuSO4 ở các nồng độ 10-2 M, 10-3 M, 10-4 M từ dung dịch CuSO4 0,1 M Lặp lại thí nghiệm tương tự thí nghiệm 1
- Dựng đồ thị phụ thuộc giữa E và lgaCu 2+ , xác định nồng độ x của dung dịch Cu2+
Thí nghiệm 4: Thiết kế pin trái cây Cu-Zn
- Chuẩn bị hai điện cực Cu và Zn đã đánh nhám sạch sau đó lắp vào lấy dẫy nối vào máy đo hiệu điện thế
- Cắm hai điện cực vào trái chanh sau đó Thực hiện phép đo 2 lần
Trang 2III KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
Các thí nghiệm được thực hiện ở 27℃
Thí nghiệm 1:
Cu – Zn (Cu 2+ 0,1 M
Zn 2+ 0,1 M)
E (V)
Lần 1 1,095
Lần 2 1,096
Trung bình 1,096
Thí nghiệm 2:
Sơ đồ pin: Ni (r) | Ni2+ 2+
(dd) | Cu (r)
Anode: Ni2+(dd) + 2e- ⇌ Ni (r) (quá trình oxy hóa)
Cathode: Cu2+
(dd) + 2e- ⇌ Cu (r) (quá trình khử) Phản ứng pin: Ni (r) + Cu2+
(dd) ⇌ Ni2+
(dd) + Cu
Thí nghiệm 3: Điện cực Cu2+/Cu và Zn2+/Zn Dung dịch muối: CuSO4, ZnSO4
Nồng độ dung dịch Cu 2+
(M)
E (V)
1,0.10 -4
Lần 1 1,024 Lần 2 1,022
1,0.10 -3
Lần 1 1,055 Lần 2 1,057
1,0.10 -2
Lần 1 1,080 Lần 2 1,078
1,0.10 -1 (TN1)
Lần 1 Lần 2
1,095 1,096
(dd) || Cu
Trang 3- Dựng đồ thị phụ thuộc giữa E và lgaCu 2+ với các giá trị điện thế:
Ta xem ≃ 1 (bỏ qua hệ số hoạt độ), nên lg aCu 2+ ≃ lg C M Cu2+
C M Cu 2+ (M) 1,0.10-4 1,0.10-3 1,0.10-2 1,0.10-1
lg a
Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa E và lga Cu 2+
- Xác định nồng độ x của dung dịch Cu2+:
Từ đồ thị, ta xác định được nồng độ bất kì của dung dịch Cu2+ của pin trên bằng cách đo sức điện động của nó
- Phường trình sự phụ thuộc của E và lgaCu 2+
y = 0,0242x + 1,124 Với y là E và x là nồng độ của dung dịch Cu2+
Giả sử ta đo được sức điện động là 1,090 V sẽ ứng với lgaCu 2+ = -1,3439
=> nồng độ của dung dịch Cu2+ là 0,0453 M
1.023
1.056
1.079
1.096
y = 0.0242x + 1.124 R² = 0.9783
1.01
1.02
1.03
1.04
1.05
1.06
1.07
1.08
1.09
1.10
1.11
E (V)
lgaCu2+
Trang 4Thí nghiệm 4:
* Dự đoán:
- Pin trái cây (trái chanh) được thiết kế ở thí nghiệm 4 là pin có 2 điện cực: điện cực Kẽm (anode) và điện cực Đồng (cathode) Loại pin này có 2 điện cực cùng nhúng chung chất điện li có trong trái chanh Sau khi thiết lập pin, ta tiến hành đo suất điện động của pin
- So sánh với thí nghiệm 1 (cùng sử dụng 2 điện cực Zn và Cu), em dự đoán suất điện động của pin trái cây sẽ nhỏ hơn so với suất điện động của pin sử dụng 2 chất điện li khác nhau Nguyên nhân có thể do sự di chuyển các ion kim loại trong trái chanh yếu hơn so với trong dung dịch chất điện li ở thí nghiệm 1, ảnh hưởng đến sự trao đổi điện tích diễn trên bề mặt điện cực
IV TRẢ LỜI CÂU HỎI
1 Pin Galvani là gì?
Pin galvani là một hệ điện hóa sinh ra dòng điện nhờ phản ứng oxi hoá - khử
tự phát xảy ra trong đó (hoá năng biến thành điện năng) Khi đó phản ứng hoá học trong tế bào có ∆G < 0 và E > 0
2 Vai trò của cầu muối trong pin?
Vai trò của cầu muối:
- Giúp loại bỏ thế tiếp xúc lỏng do độ linh động của các ion qua màng ngăn khác nhau
- Nối hai ngăn điện cực với nhau
- Cân bằng điện tích giữa 2 dung dịch chất điện li bên cathode và anode khi pin hoạt động
3 Nguyên tắc xác định sức điện động của pin?
Nguyên tắc xác định sức điện động của pin là phải có 2 kim loại khác nhau bản chất hóa học đóng vai trò là anode và cathode của pin
Kim loại ở cathode và kim loại anode được nhúng vào dung dịch muối của chúng, kim loại ở cathode phải có tính oxi hóa mạnh hơn kim loại anode và dung dịch ở cathode, anode phải được tiếp xúc với nhau qua cầu muối hay màng bán thấm
Ta có: ΔG = ΔG0 + RTlnQ, với Q là tỷ số của phản ứng, bằng tích hoạt độ các chất tham gia vào phản ứng pin với hệ số mũ tương ứng
Trang 5
E0 gọi là sức điện động chuẩn của pin
phương trình Nernst
Trên bề mặt giới hạn pha chất dẫn điện loại 1 và loại 2 của điện cực xảy ra phản ứng oxi hóa khử dạng:
