Cấu tạo và phản ứng của pin điện hóa \( \mathrm{Fe} / \mathrm{FeCl}_{2} \) và \( \mathrm{Ag} / \mathrm{AgCl}_{(\mathrm{r})} \)

a/ Cấu tạo và kí hiệu pin điện hóa \( \mathrm{Fe} / \mathrm{FeCl}_{2} \) và \( \mathrm{Ag} / \mathrm{AgCl}_{(\mathrm{r})} \) Pin điện hóa \( \mathrm{Fe} / \mathrm{FeCl}_{2} \) và \( \mathrm{Ag} / \mathrm{AgCl}_{(\mathrm{r})} \) được cấu tạo từ hai điện cực khác nhau. Điện cực \( \mathrm{Fe} / \mathrm{FeCl}_{2} \) bao gồm một thanh sắt (Fe) và một dung dịch chứa ion sắt (Fe^{2+}) và ion clo (Cl^-). Điện cực \( \mathrm{Ag} / \mathrm{AgCl}_{(\mathrm{r})} \) bao gồm một thanh bạc (Ag) và một lớp AgCl (\mathrm{r}) được hình thành trên bề mặt của nó. Kí hiệu pin điện hóa \( \mathrm{Fe} / \mathrm{FeCl}_{2} \) và \( \mathrm{Ag} / \mathrm{AgCl}_{(\mathrm{r})} \) được biểu thị bằng cách viết tên của điện cực anode (điện cực mất điện tử) trước dấu gạch chéo (/) và tên của điện cực cathode (điện cực nhận điện tử) sau dấu gạch chéo (/). Vì vậy, pin điện hóa \( \mathrm{Fe} / \mathrm{FeCl}_{2} \) và \( \mathrm{Ag} / \mathrm{AgCl}_{(\mathrm{r})} \) có thể được kí hiệu là Fe/FeCl_{2} || Ag/AgCl_{(\mathrm{r})}. b/ Phản ứng xảy ra trên điện cực và phản ứng của pin Trên điện cực \( \mathrm{Fe} / \mathrm{FeCl}_{2} \), phản ứng xảy ra như sau: Fe(s) → Fe^{2+}(aq) + 2e^- Phản ứng này là phản ứng oxi-hoá, trong đó sắt (Fe) bị oxi-hoá thành ion sắt (Fe^{2+}) và mất điện tử. Trên điện cực \( \mathrm{Ag} / \mathrm{AgCl}_{(\mathrm{r})} \), phản ứng xảy ra như sau: Ag(s) + Cl^- → AgCl(\mathrm{r}) Phản ứng này là phản ứng khử, trong đó bạc (Ag) tương tác với ion clo (Cl^-) để tạo thành AgCl (\mathrm{r}). Phản ứng của pin điện hóa \( \mathrm{Fe} / \mathrm{FeCl}_{2} \) và \( \mathrm{Ag} / \mathrm{AgCl}_{(\mathrm{r})} \) là sự kết hợp của hai phản ứng trên điện cực. Sắt (Fe) bị oxi-hoá thành ion sắt (Fe^{2+}) trên điện cực \( \mathrm{Fe} / \mathrm{FeCl}_{2} \), trong khi bạc (Ag) tương tác với ion clo (Cl^-) để tạo thành AgCl (\mathrm{r}) trên điện cực \( \mathrm{Ag} / \mathrm{AgCl}_{(\mathrm{r})} \). Điện tử được chuyển từ điện cực anode (Fe) đến điện cực cathode (Ag), tạo thành dòng điện trong pin. c/ Tính sức điện động của pin khi nồng độ \( \mathrm{FeCl}_{2} \) 0,02M Để tính sức điện động của pin, ta sử dụng thế điện cực tiêu chuẩn của các điện cực. Thế điện cực tiêu chuẩn của \( \mathrm{Fe} / \mathrm{FeCl}_{2} \) là \( \varphi_{F e^{2+} / F e}^{0}=-0,447 \mathrm{~V} \), còn thế điện cực tiêu chuẩn của \( \mathrm{AgCl} / \mathrm{Ag}, \mathrm{Cl} \) là \( \varphi_{\mathrm{AgCl} / \mathrm{Ag}, \mathrm{Cl}}^{0}=0,222 \mathrm{~V} \). Sức điện động của pin được tính bằng công thức: E = E_{\mathrm{cathode}} - E_{\mathrm{anode}} Trong trường hợp này, E = \( \varphi_{\mathrm{AgCl} / \mathrm{Ag}, \mathrm{Cl}}^{0} - \varphi_{F e^{2+} / F e}^{0} \) = 0,222 V - (-0,447 V) = 0,669 V. Vậy, sức điện động của pin khi nồng độ \( \mathrm{FeCl}_{2} \) 0,02M là 0,669 V.