Khử rung tim là phương pháp được sử dụng để điều chỉnh nhịp tim. Nó bao gồm việc áp dụng một “cú sốc điện” rất ngắn vào tim của bệnh nhân. Máy khử rung tim cấy ghép là một thiết bị nhỏ được cấy ghép vào ngực của bệnh nhân. Nó bao gồm các mạch điện được cung cấp năng lượng bởi một pin lithium, loại pin này cung cấp năng lượng cần thiết cho hoạt động của máy. Sơ đồ của pin một pin lithium được trình bày như hình bên.
Cho biết:
– Khối lượng của pin: mpin = 2,9 g.
– Thành phần khối lượng của pin: Li 5%, MnO2 30%
– Các cặp oxi hóa khử: Li+/Li(s) và MnO2(s)/MnO2H(s).
– Nhà sản xuất công bố điện lượng thực tế là 225 mAh.
– Điện lượng: Q = ne F. Trong đó: Q là điện lượng (C), ne là số mol electron đi qua dây dẫn, F = 96500 C/mol, 1 C = 1 As.
a) Nếu phản ứng trong pin xảy ra hoàn toàn, lượng lithium còn lại trong pin sau khi phản ứng kết thúc là khoảng 10,7 mmol.
b) Phương trình phản ứng mô tả hoạt động của pin: Li(s) + MnO2(s) + H+ → Li+ + MnO2H(s)
c) Nếu phản ứng xảy ra không hoàn toàn thì hiệu suất của phản ứng xảy ra trong viên pin khoảng 83,94%.
d) Điện lượng thực tế nhỏ hơn điện lượng cực đại (≈268 mAh) có thể là do phản ứng không xảy ra hoàn toàn, do đó chất phản ứng đã không được tiêu thụ hết.
Câu trả lời tốt nhất
(a) Đúng
nLi = 2900.5%/7 = 20,7143 mmol
nMnO2 = 2900.30%/87 = 10 mmol
Phản ứng: Li(s) + MnO2(s) + H+ → Li+ + MnO2H(s)
Nếu phản ứng trên hoàn toàn thì nLi dư = 20,7143 – 10 ≈ 10,7 mmol
(b) Đúng:
+ Anode: Li —> Li+ + 1e
+ Cathode: MnO2 + H+ + 1e —> MnO2H
Phản ứng: Li(s) + MnO2(s) + H+ → Li+ + MnO2H(s)
(c) Đúng
Q = 225 mAh = 225.3600 = 810000 mAs
—> ne = Q/F = 810000/96500 = 8,39378 mmol
Theo lý thuyết thì ne = nMnO2 = 10 mmol
—> H = 8,39378/10 = 83,94%
(d) Đúng
Điện lượng cực đại Q max = 10.96500 = 965000 mAs = 965000/3600 = 268 mAh (Phát biểu đúng về mặt số liệu).
Thực tế chỉ đạt 225 mAh vì “phản ứng không xảy ra hoàn toàn, do đó chất phản ứng đã không được tiêu thụ hết” là đúng về mặt lý do.