Giáo án Hóa học 12 Cánh diều bài 11: Nguồn điện hóa học

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS thảo luận nhóm đôi, trả lời mục Câu hỏi 1: Khi nhúng một thanh kẽm vào dung dịch CuSO₄ thì electron chuyển trực tiếp hay gián tiếp đến ion Cu²⁺ trong dung dịch? Giải thích.

- GV tổ chức cho HS nghiên cứu thông tin trong hình sau.

- GV nêu câu hỏi: Tại sao bóng đèn trong hình trên lại sáng?

- GV cung cấp thêm thông tin cho HS về điều kiện tạo dòng điện trong phản ứng oxi hóa khử.

- GV yêu cầu HS quan sát sơ đồ pin Zn – Cu (hình 11.2).

- GV yêu cầu HS dựa và hình, kết hợp nghiên cứu thông tin trong SGK, trả lời câu hỏi Luyện tập 1: Hãy  mô tả cấu tạo mỗi pin Galvani sau: 

a) Fe-Cu.             b) Cu-Ag.              c) Fe-Ag.

- GV yêu cầu HS thảo luận nhóm đôi, trả lời câu hỏi Luyện tập 2: Hãy nêu nguyên tắc hoạt động của pin Galvani Zn-Ag và viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra trong pin.

- GV nêu câu hỏi mở rộng: Vai trò của cầu muối trong sơ đồ pin là gì?

- GV hướng dẫn HS tự hình thành công thức tính giá trị sức điện động chuẩn của pin thông qua trả lời mục Câu hỏi 2: Cho biết thế điện cực chuẩn của cặp  = -0,763 V và  = 0,340 V. Hãy tìm biểu thức liên hệ hai giá trị này với giá trị sức điện động chuẩn của pin Zn-Cu. Biết  = 1,103 V.

- GV tổ chức cho HS vận dụng kiến thức đã học thông qua hoàn thành mục Luyện tập 3: Từ Bảng 10.1, hãy so sánh sức điện động chuẩn của pin Galvani Zn-Ni và Sn-Cu.

Bước 2: HS tiếp nhận, thực hiện nhiệm vụ học tập

-  HS quan sát hình, đọc thông tin trong bài để thực hiện yêu cầu của GV.

- GV hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết); ghi lại những HS tích cực, những HS chưa tích cực để điều chỉnh.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận

- GV mời đại diện 2 - 3 HS xung phong trả lời:

* Trả lời mục Câu hỏi 1: Chuyển trực tiếp vì thanh kẽm được nhúng trực tiếp trong dung dịch.

* Trả lời câu hỏi của GV: Phản ứng oxi hóa – khử có sự nhường và nhận electron nên có electron chuyển từ chất khử sang chất oxi hóa. Hình trên có quá trình chuyển electron gián tiếp qua dây dẫn nên phát sinh dòng điện, làm sáng bóng đèn.

* Trả lời câu hỏi Luyện tập:

1.

 a) Pin Galvani Fe-Cu được tạo nên từ hai cặp oxi hóa – khử: Fe²⁺/Fe và Cu²⁺/Cu, mỗi thanh kim loại được nhúng trực tiếp vào cốc đựng dung dịch muối của chính chúng. Hai cốc đựng dung dịch muối trong pin Galvani được nối với nhau bởi một cầu muối. Hai thanh kim loại được nối vào 1 vôn kế bằng dây dẫn để xác định được hoạt động của pin.

b) Pin Galvani Cu-Ag được tạo nên từ hai cặp oxi hóa – khử: Cu²⁺/Cu và Ag⁺/Ag, mỗi thanh kim loại được nhúng trực tiếp vào cốc đựng dung dịch muối của chính chúng. Hai cốc đựng dung dịch muối trong pin Galvani được nối với nhau bởi một cầu muối. Hai thanh kim loại được nối vào 1 vôn kế bằng dây dẫn để xác định được hoạt động của pin.

c) Pin Galvani Fe-Ag được tạo nên từ hai cặp oxi hóa – khử: Fe²⁺/Fe và Ag⁺/Ag, mỗi thanh kim loại được nhúng trực tiếp vào cốc đựng dung dịch muối của chính chúng. Hai cốc đựng dung dịch muối trong pin Galvani được nối với nhau bởi một cầu muối. Hai thanh kim loại được nối vào 1 vôn kế bằng dây dẫn để xác định được hoạt động của pin.

2. 

+ Nguyên tắc hoạt động (DKSP).

+ Phương trình hóa học của phản ứng xảy ra trong pin: Zn(s) + 2Ag⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + 2Ag(s)

* Trả lời câu hỏi của GV: Vai trò của cầu muối (DKSP).

* Trả lời mục Câu hỏi 2:

  =  -  

                   = 0,340 – (-0,763) = 1,103 (V).

* Trả lời câu hỏi Luyện tập 3: 

=  -  

                   = -0,257 – (-0,763) = 0,506 (V).

=  -  

                   = 0,340 – (-0,138) = 0,478 (V).

⇒  <

- Các HS khác lắng nghe, nhận xét, nêu ý kiến bổ sung (nếu có).

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá câu trả lời của HS, đưa ra kết luận về phản ứng oxi hóa – khử, dòng điện, cấu tạo và nguyên lí hoạt động của pin Galvani.

- GV chuyển sang nội dung mới. 

I. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của pin Galvani 

- Phản ứng oxi hóa – khử thường giải phóng năng lượng.

- Nếu các cặp oxi hóa – khử trong phản ứng oxi hóa – khử không tiếp xúc trực tiếp mà nối với nhau qua dây dẫn thì electron sẽ chuyển gián tiếp từ chất khử sang chất oxi hóa tạo thành dòng điện.

- Phản ứng xảy ra trong pin điện hóa là phản ứng oxi hóa – khử gián tiếp, năng lượng giải phóng ra là điện năng.

1. Cấu tạo

- Pin Galvani được tạo nên từ hai cặp oxi hóa – khử khác nhau, trong đó thanh kim loại được nhúng vào dung dịch muối của chính nó. Hai dung dịch muối trong pin Galvani nối với nhau bởi cầu muối.

2. Nguyên tắc hoạt động

- Nguyên tắc hoạt động: Dựa trên phản ứng oxi hóa – khử tự diễn biến, electron chuyển từ cực âm sang cực dương thông qua dây dẫn, năng lượng giải phóng dưới dạng điện năng.

- Ở thanh Zn: Zn → Zn²⁺ + 2e ⇒ cung cấp electron ⇒ cực âm (anode) ⇒ electron theo dây dẫn di chuyển sang điện cực Cu.

- Ở thanh Cu: Cu²⁺ +2e → Cu ⇒ nhận electron ⇒ cực dương (cathode).

- Quá trình xảy ra trong pin Galvani: Zn(s) + Cu²⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + Cu(s)

- Kết luận: Kim loại mạnh hơn đóng vai trò anode (điện cực âm của pin), kim loại yếu hơn đóng vai trò cathode (điện cực dương của pin).

- Vai trò của cầu muối: Trung hòa điện tích mỗi dung dịch trong pin, duy trì dòng điện trong quá trình hoạt động của pin điện hóa.

3. Sức điện động của pin điện hóa

- Tính sức điện động chuẩn:  =  - .

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chia lớp thành các nhóm 4.

- GV cung cấp nguyên tắc chung để tạo dòng điện hóa học: Pin tạo bởi hai điện cực kim loại khác nhau tiếp xúc với cùng một dung dịch chất điện li.

- GV yêu cầu HS các nhóm nghiên cứu nội dung trong phần thực hành.

- GV hướng dẫn và quan sát các nhóm thực hành lắp pin đơn giản.

- GV lưu ý: Hai thanh kim loại trong pin không được chạm vào nhau.

- GV tổ chức cho HS báo cáo kết quả thực hành thông qua trả lời câu hỏi: Quan sát và mô tả hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm trên.

Bước 2: HS tiếp nhận, thực hiện nhiệm vụ học tập

-  HS đọc thông tin trong bài, tiến hành thí nghiệm. 

- GV hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết); ghi lại những HS tích cực, những HS chưa tích cực để điều chỉnh.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận

- GV mời đại diện 2 - 3 HS xung phong trả lời:

* Trả lời câu hỏi của GV: Hiện tượng: Kim chỉ trong vôn kế dịch chuyển vì có sự xuất hiện của dòng điện.

- Các HS khác lắng nghe, nhận xét, nêu ý kiến bổ sung (nếu có).

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá câu trả lời của HS, đưa ra kết luận về nguyên tắc chung để tạo dòng điện hóa học.

- GV chuyển sang nội dung mới. 

II. Thực hành lắp một số pin đơn giản 

- Nguyên tắc chung tạo dòng điện hóa học: Pin tạo bởi hai điện cực kim loại khác nhau tiếp xúc với dụng một dung dịch chất điện li.