Bài Tập Trắc Nghiệm Chuyên Đề: Pin điện hóa (Hóa học Lớp 12)

Pin nhiên liệu được nghiên cứu rộng rãi nhằm thay thế nguồn nhiên liệu hóa thạch ngày càng cạn kiệt. Trong pin nhiên liệu, dòng điện được tạo ra do phản ứng oxi hóa nhiên liệu (hydrogen, carbon monoxide, methanol, ethanol, propane,...) bằng oxygen không khí. Pin nhiên liệu sử dụng tế bào nhiên liệu với nguyên liệu là khí hydrogen để chuyển hóa năng lượng thành điện năng. Cho các bán phản ứng xảy ra trên các điện cực như sau:
Anode (+): $2H_2+4O{H}^{-}\to 4H_{2}O+4e$
Cathode (-): $O_2+4e+2H_{2}O\to 4O{H}^{-}$
Một máy điện sử dụng các pin nhiên liệu để phát điện với nguyên liệu là khí hydrogen và có hiệu suất là 70% (nghĩa là có 70% năng lượng của phản ứng chuyển hóa thành điện năng). Mỗi ngày nhà máy sản xuất được 490000 kWh. Cho biết: ${\Delta }_f{H}_{298(H_{2}O)(l)}^o=-285,84$ kJ mol${}^{-1}$, 1 kWh = $3,6.10^6$ J. Tính khối lượng (theo tấn) khí hydrogen tiêu thụ trong một ngày (Không làm tròn các phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng phần mười)?

Pin lithium-ion, thành tựu nhận giải Nobel Hóa học năm 2019, hoạt động dựa trên sự di chuyển của ion Li${}^{+}$ giữa hai điện cực qua lớp điện phân chứa muối lithium hòa tan trong các dung môi hữu cơ như ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC) hoặc dimethyl carbonate (DMC). Khi pin phóng điện, các quá trình xảy ra tại các điện cực như sau:

(1) LiC${}_6$ → C${}_6$ + Li${}^{+}$ + e

(2) CoO${}_2$ + Li${}^{+}$ + e → LiCoO${}_2$

Trong một loại pin cúc áo được sử dụng rộng rãi trong đồng hồ và các thiết bị khác có xảy ra phản ứng: $Zn(s)+A{g}_{2}O(s)+H_{2}O(l)\to Zn(OH{)}_2(s)+2Ag(s)$

Cho biết một số thông tin:

[Hình cần kiểm tra lại: p5_f1]

– Thế điện cực chuẩn: $E_{Zn(OH{)}_2/Zn,2O{H}^{-}}^{\circ }=-1,216(V)$ và $E_{A{g}_{2}O,H_{2}O/2Ag,2O{H}^{-}}^{\circ }=+0,342(V)$.

– Pin chứa 0,65 gam kẽm (zinc, Zn) và có khả năng chạy được cho đến khi 80\% lượng kẽm được tiêu thụ ở cường độ dòng điện là 0,02 mA.

– Điện lượng q (C) = I.t = n${}_e$F; trong đó: I (A) là cường độ dòng điện của pin khi hoạt động, t (s) là thời gian pin hoạt động, n${}_e$ (mol) là số mol electron trao đổi giữa hai cực, F là một mol điện lượng, F = 96485 C mol${}^{-1}$.