đề cương chi tiết học phần công nghệ điện hóa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN
1. Tên học phần : Công Nghệ Điện Hóa (Electrochemistry Engineering)
- Mã số học phần : CN 259
- Số tín chỉ học phần : 2 tín chỉ
- Số tiết học phần : 20 tiết lý thuyết, 10 tiết bài tập, 60 tiết tự học.
2. Đơn vị phụ trách học phần:
- Bộ môn : Công Nghệ Hóa Học
- Khoa/Vi
ện/Trung tâm/Bộ môn: Khoa Công Nghệ
3. Điều kiện tiên quyết: Hóa Lý
4. Mục tiêu của học phần:
4.1. Kiến thức:
4.1.1. Hiểu được các khái niệm cơ bản về năng lượng và các phương pháp
chuyển đổi năng lượng.
4.1.2. Phân biệt được giữa phản ứng hóa học và phản ứng điện hóa.
4.1.3. Hiểu được sư phân cực và thụ động c
ủa quá trình ăn mòn trong dung dịch
nước.
4.1.4. Nắm được các phản ứng tổng quát trong mạch điện hóa học.
4.1.5. Hiểu được các khái niệm về nguyên lý nhiệt động điện hóa học.
4.1.6. Hiểu được sự ảnh hưởng của nồng độ đến thế điện cực.
4.1.7. Hiểu được động học của phản ứng điện c
ực.
4.1.8. Hiểu được sự phân cực và thụ động trong quá trình ăn mòn của phản ứng
điện cực.

4.1.9. Hiểu được sự Ảnh hưởng của nồng độ chất oxi hóa và ảnh hưởng của tốc
độ chuyển động dung dịch
4.1.10. Đo được tốc độ ăn mòn theo phương pháp ngoại suy Tafel và phương
pháp điện trở phân cực.
4.1.11. Hiểu
được nguyên lý chung của quá trình mạ điện, cơ chế tạo thành lớp
phủ.
4.1.12. Ứng dụng kỹ thuật điện hóa biến tính bề mặt kim loại.
4.1.13. Hiểu được các khái niệm về quá trình thủy luyện, qua đó thiết lập qui
trình đện phân dung dịch nước để thu hồi kim loại.
4.1.14. Ứng dụng kỹ thuật hóa học và điện hóa để tinh luyện kim loại.
4.1.15. Hiểu được các qui trình điện phân để sản xuất các hợp chất vô cơ và hữu
cơ.

4.1.16. Phân biệt được nguồn điện sơ cấp và nguồn điện thứ cấp.
4.1.17. Ứng dụng nguồn điện hóa học để sản xuất các loại pin nhiên liệu thông
dụng.
4.1.18. Vận dụng kiến thức đã học để giải bài tập, tính toán kỹ thuật cho quá trình
sản xuất điện hóa.
4.2. Kỹ năng:
4.2.1. Trình bày đượ
c sự khác biệt giữa phương pháp hóa học và phương pháp
điện hóa.
4.2.2. Vận dụng nguyên lý về nhiệt động điện hóa học và động hóa học của phản
ứng điện cực để đo tốc độ ăn mòn.
4.2.3. Kỹ năng mạ điện, biến tính bề mặt kim loại.
4.2.4. Kỹ năng tính toán kỹ thuật cho quá trình sản xuất điệ
n hóa.
4.2.5. Thực hiện và phân tích kết quả thí nghiệm qua đó đánh giá kết quả thực
nghiệm và xử lý kết quả thực nghiệm.

4.2.6. Phát triển tư duy lập luận, phân tích một vấn đề.
4.2.7. Phát triển kỹ năng trình bày, kỹ năng giao tiếp, làm việc nhóm, kỹ năng
tìm kiếm, tổng hợp, cô động lại một vấn đề.
4.3. Thái độ:
4.3.1. Ý thứ
c về sự cần thiết hiểu biết về kỹ thuật sản xuất điện hóa
4.3.2. Nhìn nhận khách quan về vai trò và tầm quan trọng về nguyên lý nhiệt
động điện hóa học và động học của phản úng điện cực, từ đó có sự quan
tâm tích cực đến việc tìm hiểu, nghiên cứu và ứng dụng vào thực tiễn.
4.3.3. Tích cực, chủ động học tậ
p và rèn luyện kỹ năng.
5. Mô tả tóm tắt nội dung học phần:
Công nghệ điện hóa ngày càng phát triển và có nhiều thành tựu mới đặc biệt là
sản xuất các chất vô cơ và hữu cơ theo phương pháp hóa học và điện hóa hay kết hợp
cả hai phương pháp trên. Sự phát triển này trên nền tảng của hóa vô cơ và hóa lý qua
đó sinh viên nắm được những vấn đề về nhiệt động và cân bằng đ
iện thế, động học và
cân bằng vật chất, vận dụng kiến thức đã học để tính toán kỹ thuật cho quá trình sản
xuất điện hóa, các qui trình kỹ thuật mạ kim loại và hợp kim.
6. Cấu trúc nội dung học phần:
6.1. Lý thuyết
Nội dung Số tiết Mục tiêu
Chương 1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 2
1.1. Năng lượng
1.1.1. Chuyển đổi năng lượng điện thành n
ăng
lượng của phản ứng hóa học

1.1.2. Chuyển các dạng năng lượng khác thành
năng lượng điện và vấn đề dự trữ năng lượng.

1.1.3. Điện hóa chất rắn và áp dụng
4.1.1; 4.2.1.;
4.3

1.1.4. Điện hóa và môi trường
1.2. Khái niệm về điện hóa.
1.2.1. Mối quan hệ giữa hóa học và điện hóa.

1.2.2. Lý thuyết về phản ứng điện hóa.
4.1.2; 4.2.1;
4.3;
1.3 Bản chất điện hóa của ăn mòn trong dung dịch
nước .
1.3.1. Phân cực
1.3.2. Thụ động
4.1.3; 4.2.2;
4.3
1.4 phản ứng tổng quát trong mạch điện hóa 4.1.4; 4.2.2;
4.3
Chương 2. NGUYÊN LÝ NHIỆT ĐỘNG ĐIỆN HÓA
HỌC
2
2.1. Khái niệm cơ bản về tiếp xúc pha 4.1.5; 4.2.2;
4.3
2.2 Khái niệm cơ bản về nhiệt động điện hóa h
ọc
2.2.1. Mô hình căn bản cho đường cong năng
lượng tự do.
2.2.2. Trong hê thống điện hóa trên bề mặt tiếp
xúc điện cực và dung dịch.

2.2.3. Lớp điện tích kép và hiện tượng hấp phụ
trên điện cực.
4.1.5; 4.2.2;
4.3
2.4. Năng lượng tự do và thế điện cực
2.4.1. Dãy thế điện cực tiêu chuẩn

2.4.2. Nồng độ ảnh hưởng đến thế điện cực
2.4.3. Điện cực so sánh SHE và các loại khác
4.1.6; 4.2.2;
4.3
Chương 3. ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG ĐIỆN CỰC
2
3.1
Động học ăn mòn
3.1.1. Định luật Faraday
3.1.2. Mật độ dòng trao đổi
4.1.7; 4.2.2;
4.3
3.2
Phân cực
3.2.1. Phân cực hoạt hóa
3.2.2. Phân cực nồng độ
3.2.3. Phân cực kết hợp
3.2.3. Đường cong phân cực
3.2.5. Phân cực anot
4.1.8; 4.1.9;
4.2.2; 4.3
3.3
Thụ động

3.2.1. Màng thụ động

3.2.2. Trạng thái, biểu diễn ăn mòn thụ động -
hoạt động
3.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ chất oxi hóa

3.2.4. Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động dung
dịch

3.2.5. Cấu trúc và hợp phần màng thụ động
4.1.8; 4.1.9;
4.2.2; 4.3
3.4
Phương pháp phân cực đo tốc độ ăn mòn.
3.3.1. Ngoại suy Tafel

3.3.2. Phương pháp điển trở phân cực
4.1.10;
4.2.2; 4.3
Chương 4. ĐIÊN PHÂN DUNG DỊCH NƯỚC THOÁT
KIM LOẠI
6

4.1
Mạ điện
4.1.1. Khái niệm.
4.1.2. Nguyên lý chung của quá trình mạ điện

4.1.3. Cơ chế tạo thành lớp phủ.
4.1.4. Động học của quá trình.

4.1.11;
4.2.3; 4.3;
4.2
Biến tính bề mặt kim loại
4.2.1. Oxi hóa nhuộm màu nhôm
4.2.2. Phương pháp hóa học
4.2.3. Phương pháp điện hóa
4.2.4. nhuộm màu nhôm
4.2.5. Phốt phát hóa kim loại
4.1.12;
4.2.3; 4.3
4.3
Các quá trình thủy luyện
4.3.1. Khái niệm.
4.3.2. Các bước của quá trình thủy luyện
4.3.3. Các quá trình điện phân dung dịch nước
thu hồi kim loại
4.1.13; 4.2.4
đến 4.2.7;
4.3
4.4
Tinh luyện kim loại
4.4.1. Tinh luyện kẽ
m (Zn)
4.4.2. Tinh luyện đồng (Cu)
4.4.3. Tinh luyện vàng (Au)
4.1.14; 4.2.4
đến 4.2.7;
4.3
Chương 5. ĐIÊN PHÂN DUNG DỊCH NƯỚC KHÔNG

THOÁT KIM LOẠI
6
5.1
Khái niệm quá trình điện phân 4.1.15; 4.2.4
đến 4.3;
5.2
Tổng hợp các chất vô cơ
5.2.1. Điện phân sản xuất NaOH – Cl
2

5.2.2. Sản xuất các hợp chất Clo
5.2.3. Sản xuất perclorat
5.2.4. Sản xuất hydro – oxy
5.2.5 Sản xuất ozone (O
3
)
5.2.6. Sản xuất H
2
O
2

5.2.7. Tổng hợp các hợp chất mangan
5.2.8. Sản xuất KMnO
4

4.1.15; 4.2.4
đến 4.3;
5.3
Tổng hợp các chất hữu cơ
5.3.1. Sản xuất rượu etylic

5.3.2. Sản xuất acetylen
5.3.3. Sản xuất vinyl clorua
4.1.15; 4.2.4
đến 4.3;
Chương 6. NGUỒN ĐIỆN HÓA HỌC VÀ PIN NHIÊN
LIỆU
2
6.1
Khái niệm 4.1.16; 4.2.4
đến 4.3;
6.2
Nguồn điện hóa học
6.2.1. Nguồn sơ cấp
6.2.2. nguồn thứ cấp
6.2.3. Pin liti
6.2.4. Sự phát triển của nguồn điện
4.1.16; 4.2.4
đến 4.3;
6.3
Pin nhiên liệ
u
6.3.1. Thay đổi năng lượng tự do cho phản ứng
4.1.17; 4.2.4
đến 4.3;

hóa học
6.3.2. Các loại pin nhiên liệu thường gặp
Bài tập
10 4.1.18; 4.2
đến 4.3

7. Phương pháp giảng dạy:
- Bài giảng và bài tập được cung cấp cho sinh viên để hạn chế việc sinh viên
phải ghi chép trong giờ lý thuyết.
- Bài giảng được trình chiếu và thảo luận trong giờ học.
- Thảo luận với giảng viên
- Thảo luận nhóm.
8. Nhiệm vụ của sinh viên:
Sinh viên phải thực hiện các nhiệm vụ như sau:
- Tham dự tối thiểu 80% số tiết học lý thuyết.
- Tham dự 100% số tiết bài tập.
- Tham dự kiểm tra giữa học kỳ.
- Tham dự thi kết thúc học phần.
- Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học.
9. Đánh giá kết quả học tập của sinh viên:
9.1. Cách đánh giá
Sinh viên được đánh giá tích lũy học phần như sau:
TT Điểm thành phần Quy định Tr
ọng số Mục tiêu
2 Điểm kiểm tra giữa
kỳ
- Thi viết (60 phút)
- Tham dự đủ 80% tiết lý thuyết
tính đến thời điểm kiểm tra
30% 4.1.1 đến
4.1.10; 4.2
đến 4.3
3 Điểm thi kết thúc
học phần
- Thi viết (60 phút)
- Tham dự đủ 80% tiết lý thuyết

tính đến thời điểm kiểm tra
- Bắt buộc dự thi
70% 4.1.11 đến
4.1.18; 4.2
đến 4.3
9.2. Cách tính điểm
- Điểm đánh giá thành phần và điểm thi kết thúc học phần được chấm theo thang
điểm 10 (từ 0 đến 10), làm tròn đến một chữ số thập phân.
- Điểm học phần là tổng điểm của tất cả các điểm đánh giá thành phần của học phần
nhân với trọng số tương ứng. Điểm học phần theo thang đ
iểm 10 làm tròn đến một
chữ số thập phân, sau đó được quy đổi sang điểm chữ và điểm số theo thang điểm
4 theo quy định về công tác học vụ của Trường.
10. Tài liệu học tập:
Thông tin về tài liệu Số đăng ký cá biệt
[1] Kỹ thuật sản xuất điện hóa/Nguyễn Đình Phổ - Nhà xuất bản
Đại Học Quốc Gia TPHCM - 2006

[2] Bài giảng Công ngh
ệ sản xuất điện hóa/TS. Lê Minh Đức
[3] Mạ hóa học tập III/TS. Nguyễn Khương – Nhà xuất bản

Khoa Học và Kỹ Thuật.
11. Hướng dẫn sinh viên tự học:
Tuần Nội dung
Lý
thuyết
(tiết)
Thực
hành

(tiết)
Nhiệm vụ của sinh viên
1 Chương 1:
1.1. đến 1.4

2 0 -Nghiên cứu trước:
+Tài liệu [1]: Chương 1
-Tìm hiểu tài liệu [2] để rõ hơn về phần
năng lượng
2 Chương 2:
2.1. đến 2.4.
2 0 -Nghiên cứu trước:
+Tài liệu [1]: Chương 2
+Ôn lại nội dung 1.1 đến 1.4 đã học ở
chương 1

3 Chương 3:
3.1. đến 3.3.
2 0 -Nghiên cứu trước:
+Tài liệu [1]: Chương 3
-Tìm hiểu tài liệu [2] để rõ hơn về phần
mô hình phản ứng điện cực và quá thế
của quá trình điện hóa.
4 Chương 4:
4.1. đến 4.3.
6 0 -Nghiên cứu trước:
+Tài liệu [1]: Chương 5
-Tìm hiểu tài liệu [2] để rõ hơn về phần
biến tính bề mặt kim loại.
-Tìm hiểu tài liệu [3] để rõ hơn về phần

mạ hóa học.
5 Chương 5:
5.1. đến 5.3.
6 0 -Nghiên cứu trước:
+Tài liệu [1]: Chương 6
-Tìm hiểu tài liệu [2] để rõ hơn về phần
điện phân sản xuất NaOH – Cl
2

6 Chương 6:
6.1. đến 6.3.
2 0 -Nghiên cứu trước:
+Tài liệu [1]: Chương 7
.

Cần Thơ, ngày … tháng … năm 20…
TL. HIỆU TRƯỞNG
TRƯỞNG KHOA
TRƯỞNG BỘ MÔN