Ứng dụng thế điện hóa & pin Pin Daniell: cực Zn/Zn2+ và Cu/Cu2+. a) Viết phản ứng tổng và điện thế chuẩn E°. b) Tính điện thế tế bào ở 25°C nếu [Zn2+] = 0.01 M và [Cu2+] = 1.0 M. c) Giải thích vì sao n...

a) Phản ứng tổng của pin Daniell được viết như sau: \[ \text{Zn} + \text{Cu}^{2+} \rightarrow \text{Zn}^{2+} + \text{Cu} \] Điện thế chuẩn \( E° \) được tính bằng cách lấy hiệu giữa điện thế chuẩn của cực đồng và điện thế chuẩn của cực kẽm: \[ E° = E°(\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}) - E°(\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}) \] Giá trị điện thế chuẩn: - \( E°(\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}) = +0.34 \, \text{V} \) - \( E°(\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}) = -0.76 \, \text{V} \) Do đó: \[ E° = 0.34 - (-0.76) = 0.34 + 0.76 = 1.10 \, \text{V} \] b) Để tính điện thế tế bào \( E \) ở 25°C với nồng độ [Zn²⁺] = 0.01 M và [Cu²⁺] = 1.0 M, ta sử dụng phương trình Nernst: \[ E = E° - \frac{RT}{nF} \ln Q \] Với các giá trị: - \( R = 8.314 \, \text{J/(mol·K)} \) - \( T = 298 \, \text{K} \) (25°C) - \( F = 96485 \, \text{C/mol} \) - \( n = 2 \) (số electron truyền) - \( Q = \frac{[\text{Zn}^{2+}]}{[\text{Cu}^{2+}]} = \frac{0.01}{1.0} = 0.01 \) Thay các giá trị vào phương trình: \[ E = 1.10 - \frac{(8.314 \times 298)}{(2 \times 96485)} \ln(0.01) \] Tính phần số: \[ \frac{(8.314 \times 298)}{(2 \times 96485)} \approx 0.00412 \] Giá trị \( \ln(0.01) \) là khoảng -4.605. Thay vào: \[ E = 1.10 - (0.00412 \times -4.605) \] \[ E = 1.10 + 0.01896 \] \[ E \approx 1.11896 \, \text{V} \] c) Nồng độ ion ảnh hưởng đến điện thế vì trong phương trình Nernst, Q là tỉ số nồng độ ion của các sản phẩm và phản ứng. Khi tỉ số nồng độ thay đổi, giá trị của \( \ln Q \) sẽ thay đổi, làm thay đổi giá trị của điện thế tế bào \( E \). Cụ thể, khi tỉ số [Zn²⁺]/[Cu²⁺] tăng lên, thì \( Q \) tăng và \( \ln Q \) tăng, làm cho \( E \) giảm, và ngược lại. Do đó, điện thế tế bào thay đổi theo logarit của tỉ số nồng độ ion.