Hóa lý: bài giảng điện hóa học

KỸ THUẬT ĐIỆN HÓAChương 1: Các khái niệm và nguyên lý cơ bản điện hóa Chương 2: Nguồn điện hóa học Chương 3: Điện phân dd nước thoát kim loại – mạ điện Chương 4: Điện phân dd nước không

KỸ THUẬT ĐIỆN HÓA

Chương 1: Các khái niệm và nguyên lý cơ bản điện hóa

Chương 2: Nguồn điện hóa học

Chương 3: Điện phân dd nước thoát kim loại – mạ điện

Chương 4: Điện phân dd nước không thoát kim loại

Tài liệu học tập

I Tài liệu chính:

[1] Nguyễn Đình Phổ, Kỹ thuật sản xuất điện hóa, NXB Đại học Quốc gia, TP.HCM, 2006

II Tài liệu tham khảo:

[1] Trịnh Xuân Sén, Điện hoá học, NXB Đại học Quốc gia, Hà Nội, 2002

[2] Nguyễn Văn Khiêm, Lý thuyết điện hoá, Đại học Bách khoa, TP.HCM, 2006

[3] Lê Minh Đức, Bài giảng Công nghệ điện hóa và ăn mòn, Đại học Bách khoa Đà Nẵng, 2012

[4] Đặng Kim Triết, Bài giảng Ăn mòn và bảo vệ kim loại, Khoa Công nghệ hóa học, Đại học Công nghiệp TP HCM, 2005 [5] Trịnh Xuân Sén, Ăn mòn và bảo vệ kim loại, NXB Đại học Quốc gia, Hà Nội, 2006

[6] Nguyễn Thanh Lộc, Ăn mòn và bảo vệ vật liệu, NXB Đại học Quốc gia, TP.HCM

Đánh giá học phần

1 Điểm tiểu luận: 30% (báo cáo tiểu luận)

2 Điểm thi kết thúc học phần: 70% (Tự luận, chương 1, 2, 3, 4,5)

Nhóm 1(Trung)

Chương 2: Nguồn điện hóa học

2.1 Nguồn điện hóa học hiện đại (pin – acquy): Cấu tạo nguyên lý hoạt động + Cấu tạo của các loại pin sạc (pin li-ion và một pin sạc bất kỳ khác)

+ Cấu tạo của pin nhiên liệu

+ Cấu tạo của acquy

2.2 Xu hướng phát triển của nguồn điện hóa học

Nhóm 2(Thùy)

C hương 3: Điện phân dd nước thoát kim loại–mạ điện

3.1 Quy trình mạ niken, vàng, Crom lên vật liệu kim loại.

3.2 Quy trình mạ kim loại lên vật liệu nhựa (vật liệu không kim loại)?

Nhóm 3(Lệ Quyên)

Chương 4: Điện phân dd nước không thoát kim loại

4.1 Nêu tất cả các phương pháp sản xuất NaOH – Cl2,

4.2 Cấu tạo và cách điều chế của màng trao đổi ion

Nhóm 4(Thủy)

(dự kiến: 21/05 – tuần 15)

Chương 4: Điện phân dd nước không thoát kim loại

4.3 Điện phân điều chế các hợp chất Clo: NaClO, NaClO3 và NaClO4

4.4 Điện phân nước: sản xuất H2, O2, nước nặng

Nhóm 5(Tân)

Chương 4: Điện phân dd nước không thoát kim loại

4.5 Điện phân điều chế các hợp chất vô cơ: H2O2, MnO2, KMnO4

Cách tính điểm tiểu luận (30%)

1 Nội dung đầy đủ : 5đ

2 Thuyết trình: 2đ

3 Trả lời câu hỏi: 2đ

Chương 0

ĐIỆN HÓA HỌC

Cân bằng phản ứng oxy hóa - khử

Nguyên tắc chung:

Bảo toàn: điện tích , điện tử, nguyên tử

Nếu dạng KH và dạng OXH có số oxy khác nhau sẽ có

sự tham gia của môi trường

thiếu oxy + H2O = dư oxy + 2H+

-Cách tiến hành phản ứng oxyhoá khử

Trực tiếp - chất OXH tiếp xúc KH

Hoá năng pư → nhiệt năng

Gián tiếp – chất OXH không

tiếp xúc trực tiếp với chất KH

Hóa năng pư → điện năng

Cu(s) + 2 Ag+(aq) -> Cu 2+( aq) + 2Ag(s)

∆G < 0

Tại sao phải nghiên cứu điện hoá

Pư oxh sinh học

The heme group

-_ _ _

+++

CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG NGUYÊN TỐ GANVANIC

Zn2++2e ⇌ Zn SO42- Cu2+ +2e ⇌ Cu

Zn 2+

CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG NGUYÊN TỐ GANVANIC

a Điện cực kim loại.

d Điện cực oxy hóa - khử.

b Điện cực kim loại phủ muối

Epin = ϕ+ - ϕ - = ϕCu - ϕZn

Điện cực Hydro tiêu chuẩn

Pt | H2 | H+

ϕ0

H + / H2 = 0

aH+ =1mol/l ; PH2 =1atm

ϕ0 ( Cu2+/Cu / Cu ) ) = 0,34V = 0,34V

ϕ0( Zn ( Zn2+/Zn / Zn ) ) = - 0,76V = - 0,76V

Thế điện cực tiêu chuẩn ở 250C

EOS

Phân loại các chất oxy hoá khử

Phân loại Khoảng thế Ví dụ

aKH 1 + bOXH 2  cOXH 1 + dKH 2

∆ G = - Amax’ = -qE =-n (e.NA)E = -nFE (thuận nghịch)

b 2

a 1

d 2

c 1 0

OXHKH

KH

OXHln

RTG

a 1

d 2

c 1

0

OXH KH

KH

OXH ln

nF

RT E

E = −

Sức điện động của nguyên tố Ganvanic Sức điện động của nguyên tố Ganvanic

+ne-ne

a 1

d 2

c 1

0

OXH KH

KH

OXH lg

n

059 ,

0 E

ở 250C

Quan hệ giữa hằng số cân bằng và

sức điện động tiêu chuẩn

K ln RT F

ln

0

=

059 ,

0

nE K

lg

0

=

F = 96500[C/mol]R=8,314 [J/mol.K]

T [K]

Ln = 2,303.lg

E0 [v]

ở 25 0 C

Phương trình Nernst.

[ ] [ ] [ ] [ ]y

kh b

x oxh

a 0

kh / oxh kh

/ oxh

MTKH

MT

OXHln

nF

RT

+ϕ

=ϕ

a OXH + ne + x[MToxh] b ⇌ KH + y[MTkh]

∆ G = -nF ϕ ; ∆ G0 = -nF ϕ0

[ ] [ ] [ ] [ ]y

kh b

x oxh

a 0

kh / oxh kh

/ oxh

MT KH

MT

OXH lg

n

059 ,

0

+ ϕ

= ϕ

Thế điện cực ( thế khử ) là thông số cường độ.

ở 250C

Thế điện cực phụ thuộc :

a OXH + ne + x[MToxh] b ⇌ KH + y[MTkh]

Bản chất cặp OXH / KH và bản chất dung môi Nồng độ chất OXH và chất KH

Nhiệt độ

Môi trường

Ảnh hưởng chất tạo phức và tạo kết tủa

[ ] [ ] [ ] [ ]y

kh b

x oxh

a 0

kh / oxh kh

/

oxh

MT KH

MT

OXH ln

nF

RT

+ ϕ

= ϕ

[KH] ↑ → ϕ ↓ → tính oxh của OXH ↓ → tính khử của KH ↑

OXH + … → Phức hay kết tủa → [ OXH ] ↓ → ϕ ↓

→ tính oxh của OXH ↓ → tính khử của KH ↑

KH + … →Phức hay kết tủa → [ KH ] ↓ → ϕ ↑

→ tính oxh của OXH ↑ → tính khử của KH ↓

[ ] [ ]y

kh b

x oxh

a 0

kh / oxh kh

/ oxh

MT KH

MT

OXH ln

nF

RT +

ϕ

= ϕ

PIN NỒNG ĐỘ

(-)Cu| Cu2+; 0,1M || 1,0M ; Cu2+ |Cu (+)

+

−

+ +

nF

RTE

+

−

+ +

Cu

Cu lg

n

059 ,

0 E

ở 250C

Các quá trình xảy ra trong Pin và

bình điện phân ngược nhau

Thế phân giải Ep – thế hiệu tối thiểu để tiến hành quá trình điện phân

Thế phóng điện ở catod

Sự điện phân trong dd điện ly

Anod trơ (graphit)

Định luật Faraday

F n

t I

A F

Q

Đ

m – lượng chất tạo thành hay hoà tan ở điện cực

Đ – đương lượng gam chất đó

Q- lượng điện đi qua chất điện ly ; Q = I.t

n – số electron trao đổi

I – cường độ dòng điện ; t- thời gian