Mục lục bài họcĐang ở d08-b2
Free Energy, K and Electrochemistry
Three ways of saying the same thing
$$\Delta G^\circ=-RT\ln K,\qquad \Delta G^\circ=-nFE^\circ$$These link the three central quantities of the course:
- $\Delta G^\circ<0$ ⟺ $K>1$ ⟺ $E^\circ>0$ (favoured)
- $\Delta G^\circ>0$ ⟺ $K<1$ ⟺ $E^\circ<0$
Knowing any one of the three tells you the other two.
Electrochemical cells
Galvanic (voltaic) cells are spontaneous: $E^\circ_{\text{cell}}>0$, and they produce electricity. Electrolytic cells are driven by an external supply: $E^\circ_{\text{cell}}<0$.
In both, oxidation happens at the anode and reduction at the cathode — remember AN OX and RED CAT.
$$E^\circ_{\text{cell}}=E^\circ_{\text{cathode}}-E^\circ_{\text{anode}}$$Ba cách nói cùng một điều — ba đại lượng trung tâm của cả môn nối với nhau:
$$\Delta G^\circ=-RT\ln K,\qquad \Delta G^\circ=-nFE^\circ$$- $\Delta G^\circ<0$ ⟺ $K>1$ ⟺ $E^\circ>0$ — phản ứng thuận lợi
- $\Delta G^\circ>0$ ⟺ $K<1$ ⟺ $E^\circ<0$
Biết một là suy ra được hai cái kia. Đề AP rất thích cho một đại lượng rồi hỏi dấu của hai đại lượng còn lại.
Hai loại pin điện hoá: pin galvanic tự diễn biến ($E^\circ>0$) và sinh điện; pin điện phân cần nguồn ngoài đẩy ($E^\circ<0$).
Nhớ vị trí phản ứng: AN OX — oxi hoá ở anot; RED CAT — khử ở catot. Quy tắc này đúng cho cả hai loại pin, dù dấu điện cực thì đổi.
Pin $\text{Zn}\,|\,\text{Zn}^{2+}\,||\,\text{Cu}^{2+}\,|\,\text{Cu}$ với $E^\circ(\text{Cu}^{2+}/\text{Cu})=+0{,}34$ V và $E^\circ(\text{Zn}^{2+}/\text{Zn})=-0{,}76$ V. Tính $E^\circ_{\text{pin}}$ và $\Delta G^\circ$.
Kẽm bị oxi hoá (anot), đồng bị khử (catot):
$$E^\circ_{\text{pin}}=E^\circ_{\text{catot}}-E^\circ_{\text{anot}}=0{,}34-(-0{,}76)=+1{,}10\ \text{V}$$Dương ⇒ pin tự diễn biến, sinh điện.
Phản ứng chuyển $n=2$ electron, $F=96\,500$ C/mol:
$$\Delta G^\circ=-nFE^\circ=-2(96\,500)(1{,}10)=-212\,300\ \text{J}\approx-212\ \text{kJ}$$Âm ⇒ khớp với kết luận tự diễn biến ✓. Và suy ra luôn $K>1$.
Đọc xong rồi — làm thử ngay
Bài tập của chương Unit 9 — Applications of Thermodynamics gồm 14 câu trắc nghiệm và 2 đề tự luận, ra khó hơn đề thật 30–50%. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.