Cho pin điện hóa gồm cực Zn(s) | Zn²⁺(0.01 M) || Cu²⁺(1.0 M) | Cu(s). (E°(Cu²⁺/Cu)=+0.34 V, E°(Zn²⁺/Zn)=-0.76 V)
a) Viết phương trình tế bào và tính E tế bào khi 25°C.
b) Giải thích khái niệm pin nồng độ (concentration cell) và cho ví dụ có thể sinh điện áp bằng thay đổi nồng độ ion.

Question

Accepted Answer

Để giải bài toán này, chúng ta sẽ thực hiện từng bước một.

### a) Viết phương trình tế bào và tính E tế bào khi 25°C.

1. **Phương trình tế bào:**
   - Cực âm (anode): Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2e⁻
   - Cực dương (cathode): Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s)

Tế bào điện hóa sẽ có phương trình tổng quát như sau:
   $$
   \text{Zn(s)} | \text{Zn}^{2+}(0.01 M) || \text{Cu}^{2+}(1.0 M) | \text{Cu(s)}
   $$

2. **Tính điện thế tế bào (E_cell):**
   - Sử dụng công thức Nernst để tính điện thế tế bào:
   $$
   E = E^\circ - \frac{RT}{nF} \ln Q
   $$
   Trong đó:
   - $ R = 8.314 \, J/(mol \cdot K) $
   - $ T = 298 \, K $
   - $ n = 2 $ (số electron chuyển giao)
   - $ F = 96485 \, C/mol $
   - $ E^\circ = E^\circ_{cathode} - E^\circ_{anode} = 0.34 - (-0.76) = 1.1 \, V $

**Tính Q:**
   $$
   Q = \frac{[\text{Zn}^{2+}]}{[\text{Cu}^{2+}]} = \frac{0.01}{1.0} = 0.01
   $$

**Tính E:**
   $$
   E = 1.1 - \frac{(8.314)(298)}{(2)(96485)} \ln(0.01)
   $$
   Tính giá trị $-\frac{RT}{nF}$:
   $$
   -\frac{(8.314)(298)}{(2)(96485)} \approx -0.00413 \, V
   $$
   Tiếp tục:
   $$
   E = 1.1 - (-0.00413)(\ln(0.01))
   $$
   Tính $\ln(0.01) \approx -4.605$:
   $$
   E \approx 1.1 + 0.00413 \times 4.605 \approx 1.1 + 0.01904 \approx 1.11904 \, V
   $$

**Kết quả:**
   $$
   E_{tế bào} \approx 1.12 \, V
   $$

### b) Giải thích khái niệm pin nồng độ (concentration cell) và cho ví dụ.

**Khái niệm pin nồng độ (concentration cell):**
Pin nồng độ là một loại pin điện hóa trong đó cả hai điện cực đều sử dụng cùng một loại chất, nhưng với nồng độ khác nhau. Sự chênh lệch nồng độ giữa hai bên tạo ra một hiệu điện thế, cho phép dòng điện chảy từ cực có nồng độ cao sang cực có nồng độ thấp.

**Ví dụ:**
Một ví dụ về pin nồng độ là pin với điện cực Ag/Ag⁺, trong đó một bên có nồng độ ion bạc [Ag⁺] là 1.0 M và bên còn lại có nồng độ [Ag⁺] là 0.01 M. Sự chênh lệch nồng độ này sẽ tạo ra điện thế và cho phép pin hoạt động.

Hy vọng những thông tin trên sẽ giúp ích cho bạn trong việc hiểu rõ hơn về tế bào điện hóa và pin nồng độ!

Cho pin điện hóa gồm cực Zn(s) | Zn²⁺(0.01 M) || Cu²⁺(1.0 M) | Cu(s). (E°(Cu²⁺/Cu)=+0.34 V, E°(Zn²⁺/Zn)=-0.76 V) a) Viết phương trình tế bào và tính E tế bào khi 25°C. b) Giải thích khái niệm pin nồng...