Chuyên Đề 8 - pin Điện Hoá [PDF]

Zitiervorschau

CHUYÊN ĐỀ 8 _ PIN ĐIỆN HOÁ Câu 1: 1/ Cho bieát caùc giaù trò theá ñieän cöïc : E0Fe2+/Fe = -0,44V ; E 0Fe3+/Fe2+ = 0,77V a) Xaùc ñònh E0 cuûa caëp Fe 3+/ Fe b) Töø keát quûa thu ñöôïcv haõy chöùng minh raèng khi cho saét kim loaïi taùcduïng vôùi dung dòch HCl 0,1M chæ coù theå taïo thaønh Fe 2+ chuù khoâng theå taïo thaønh Fe 3+. 2/ Töø caùc dö kieän cuûa baûng theá ñieän cöïc chuaån cuûa moät soá caëp oxi hoùa – khöû, chöùng minh raèng caùc kim loaïi coù theá ñieän cöïc aâm ôû ñieàu kieän chuaån ñaåy ñöôïc hidro ra khoûi dung dòch axit. Câu 2: Dung dịch A gồm FeSO 4 0,020 M; Fe2(SO4)3 và H2SO4. a. Lấy chính xác 25,00 ml dung dịch A, khử Fe 3+ thành Fe2+; chuẩn độ Fe2+ trong hỗn hợp (ở điều kiện thích hợp) hết 15 ml K 2Cr2O7 0,02 M. Hãy viết phương trình ion của phản ứng chuẩn độ. Tính nồng độ M của Fe2(SO4)3 trong dung dịch A. b.Tính nồng độ M của H 2SO4 trong dung dịch A, biết dung dịch này có pH = 1,00. Cho pKa: HSO4- 1,99; Fe3+ + H2O → FeOH2+ + H+ pKa = 2,17; Fe2+ + H2O → FeOH+ + H+ pKa = 5,69. Eo : Fe3+/ Fe2+ 0,771 V; Ag +/Ag 0,799 V; (RT/F)ln = 0,0592 lg. Câu 3: Một pin được cấu tạo bởi 2 điện cực: điện cực thứ nhất gồm một thanh đồng nhúng trong dung dịch Cu2+ có nồng độ 10-2 M; điện cực thứ 2 gồm một thanh đồng nhúng trong dung dịch phức chất [Cu(NH3)4]2+ có nồng độ 10-2 M. Sức điện động của pin ở 25 0C là 38 mV. a.Tính nồng độ (mol.l -1) của ion Cu2+ trong dung dịch ở điện cực âm. 0 b.Tính hằng số bền của phức chất. Biết : ECu 2  / Cu = 0,34 V. Câu 4: a. Ion MnO4(-) oxi hóa được Cl(-) v Br(-) (trong môi trường axit). Tính hằng số cân bằng của các phản ứng đó. (1,5 đ) b. Có thể điều chỉnh pH để MnO 4(-) chỉ oxi hóa một trong hai ion. Giải thích tại sao? 0 0 0 Cho: E MnO4 / Mn2  1,51V;ECl2 / 2Cl( )  1,36V;E Br2 / 2Br( )  1,065V c. Viết đầy đủ phương trình phản ứng sau đây và tiến hành cân bằng bằng phương pháp ion electron : MnO(OH)2 + PbO2 + H(+) + NO3(-)  H(+) + MnO4(-) + Pb2+ + H2O Câu 5: So sánh khả năng hòa tan của CuS trong dung dịch HCl và trong dung dịch hỗn hợp HCl, H 2O2 Cho TtCuS = 1.10-35 Eo H2O2/H2O = 1,77(v) Eo S/H2S = 0,14(v) H2S có Ka1 =1.10-7 ; Ka2 =1.10-13 Câu 6: Moät dung dòch chöùa CuSO 4 0,1M ; NaCl 0,2M ; Cu dö vaø CuCl dö. a) Chöùng minh raèng xaûy ra phaûn öùng sau ôû 25 oC : Cu + Cu2+ + 2Cl-  2 CuCl  Bieát raèng Tt CuCl = 10 -7 vaø theá khöû chuaån ôû 25 oC cuûa Cu2+/Cu+ vaø Cu+/Cu laàn löôït laø 0,15V vaø 0,52V. b) Tính haèng soá caân baèng cuûa phaûn öùng treân vaø noàng ñoä cuûa caùc ion Cu2+ vaø Cl- khi caân baèng. Câu 7: Laép 1 pin baèng caùch noái ñieän cöïc hydro chuaån vôùi moät nöûa pin bôûi 1 daây ñoàng nhuùng vaøo 40ml ddCuSO 4 0,01M coù theâm 10ml ddNH 3 0,5M. Chaáp nhaän raèng chæ taïo phöùc Cu(NH 3 ) 4 2+ vôùi noàng ñoä NH 4 + laø khoâng ñaùng keå so vôùi noàng ñoä NH 3. 1

a. Xaùc ñònh E Cu 2+ /Cu . b. Tính E o Cu(NH 3 ) 4 2+ /Cu . Bieát E o Cu 2+ /Cu = 0,34v;

Cu(NH3 ) 4 2+ /Cu

lg Cu(NH 3 ) 4 2+ =13,2 vaø ECu 2+ /Cu=ECu(NH 3 ) 4 2+ /Cu Câu 8: Trộn hai thể tích bằng nhau của hai dung dịch SnCl 2 0,100 M và FeCl 3 0,100 M. Xác định nồng độ các ion thiếc và ion sắt khi cân bằng ở 25 0C. Tính thế của các cặp oxi hóa khử khi cân bằng. o o Biet ESn4+ = 0, 15 V ; Eo 3+ = 0, 77 V ; E = 0,80 V + Fe 2+ Ag Sn 2 + Fe Ag Câu 9: Khi nhúng một sợi Ag vào dung dịch Fe 2(SO4)3 2,5.10-2 M. Xác định nồng độ của Fe 3+, Fe2+ và Ag+ khi cân bằng ở 250C. o o Biet ESn4+ = 0, 15 V ; Eo 3+ = 0, 77 V ; E = 0,80 V + Fe 2+ Ag Sn 2 + Fe Ag Câu 10: 1. Ion MnO4(-) oxi hóa được Cl(-) v Br(-) (trong môi trường axit). Tính hằng số cân bằng của các phản ứng đó. 2. Có thể điều chỉnh pH để MnO 4(-) chỉ oxi hóa một trong hai ion. Giải thích tại sao? 0 0 0 Cho: E MnO4 / Mn2  1,51V;E Cl2 / 2Cl( )  1,36V;E Br2 / 2Br(  )  1,065V 3. Viết đầy đủ phương trình phản ứng sau đây và tiến hành cân bằng bằng phương pháp ion electron : MnO(OH)2 + PbO2 + H(+) + NO3(-)  H(+) + MnO4(-) + Pb2+ + H2O (1 đ) Câu 11: Haõy cho bieát pöù naøo xaûy ra trong caùc tröôøng hôïp sau: FeCl3 + NaCl FeCl3 + NaBr FeCl3 + NaI o o o E I / 2I   0,536V Bieát ECl / 2Cl  1,359V E Br / 2Br  1,065V 2

2

E

2

 0,77V

o Fe3 / Fe2

Câu 12: Cho giản đồ thế khử chuẩn của Mn trong môi trường axit: ? +2,27V MnO MnO   2-4    MnO 2 +0,95V Mn 3+ 4  +1,70V

?

Mn 2+

+1,23V -

2-

a) Tính thế khử chuẩn của cặp: MnO 4 /MnO 4 và Mn 3 /Mn 2  b) Hãy cho biết các tiểu phân nào không bền và bị dị phân. Hãy tính hằng số cân bằng của các phản ứng dị phân đó. Câu 13: Dung dịch X gồm K2Cr2O7 0,010 M; KMnO 4 0,010 M; Fe 2(SO4)3 0,0050 M và H 2SO4 (pH của dung dịch bằng 0). Thêm dung dịch KI vào dung dịch X cho đến nồng độ của KI là 0,50 M, được dung dịch Y (coi thể tích không thay đổi khi thêm KI vào dung dịch X). a) Hãy mô tả các quá trình xảy ra và cho biết thành phần của dung dịch Y. b) Tính thế của điện cực platin nhúng trong dung dịch Y. c) Cho biết khả năng phản ứng của Cu 2+ với I- (dư) ở điều kiện tiêu chuẩn. Giải thích. 0

0

0

0

Cho: E Cr O 2  /Cr 3+ = 1,330 V; E MnO  /Mn 2+ = 1,510 V; E Fe3+ /Fe 2+ = 0,771 V; E I  /I  = 0,5355 V 2

E

7

0 Cu

2+

/Cu

4



3

= 0,153 V; pKs(CuS) = 12.

Câu 14: Fe2+ + Ag + Fe 3+ E0Ag+/Ag = 0,80V ; E0Fe3+/Fe2+ = 0,77V

+ 2

Ag

1/ Xác định chiều của phản ứng trong điều kiện chuẩn và tính hằng số cân bằng của phản ứng ở 298K 2/ Xác định chiều của phản ứng xảy ra trong dung dịch Fe 3+ 0,1M ; Fe2+ 0,01M và Ag+ 0,001M khi cho bột Ag vào dung dịch trên ? Câu 15: Có thể hòa tan hoàn toàn 100mg kim loại bạc trong 100 ml dung dịch amoniac 0,1M khi tiếp xúc với không khí được không ? Cho biết M Ag = 107,88 ; Kb (NH3) = 1,74.10-5 Các hằng số bền của phức [Ag(NH 3)i]+ tương ứng là : lgβ 1 = 3,32 và lgβ2 = 6,23 Các thế khử (thế oxi hóa – khử) chuẩn ờ 25 0C : E0(Ag+/Ag) = 0,799V ; E0(O2/OH-) = 0,401V Áp suất riêng phần của oxi trong không khí là 0,2095 atm Phản ứng thực hiện ở 25 0C Câu 16: 1/ Chứng minh CuS có thể tan trong dung dịch HCl có hòa tan H 2O2. Biết TCuS = 10-35 ; Ka1(H2S) = 10-7 ; Ka2(H2S) = 10-13. E01(H2O2/H2O) = 1,77V ; E 02(S/H2S) = 0,14V 2/ Hãy giải tích vì sao Ag dễ dàng tan trong dung dịch có chứa amoniac, amoniclorua khi có mặt oxi không khí ? E0Ag+/Ag = 0,8V ; E0O2/H2O = 1,23V ; K a(NH4+) = 10-9,24 ; Hằng số bền [Ag(NH 3)2]+ = 107,2 Câu 17: a/ Thế khử chuẩn của cặp Cu 2+ /Cu = 0,34V. Nhúng một sợi dây Cu vào dung dịch CuSO 4 0,01M. Tính thế điện cực của Cu 2+ /Cu trong điều kiện trên b/ Hòa tan 0,1 mol amoniac vào 100 ml dung dịch trên (thể tích thay đổi không đáng kể) ; chấp nhận chỉ xảy ra phản ứng : Cu 2+ + 4NH 3 [Cu(NH 3)4]2+ Thế điện cực đo được giảm đi 0,361V. Xác định hằng số bền của phức [Cu(NH 3)4]2+ Câu 18: Ở 250C có 1 pin điện hóa gồm 2 điện cực : Điện cực catot kim loại Ag nhúng vào dung dịch AgNO 3 0,02M ; điện cực anot là kim loại Cu nhúng vào dung dịch Cu(NO 3)2 0,02M. Biết các điện cực nối với nhau bằng cầu muối bão hòa KNO 3 trong aga – aga. a/ Tính sức điện động của pin điện hóa đó. Biết E 0Ag+/Ag = 0,8V ; E0Cu2+/Cu = 0,34V b/ Khi nối hai điện cực bằng 1 dây dẫn qua điện kế thì kim điện kế chỉ chiều dòng điện như thế nào ? Khi kim điện kế chỉ về vạch số 0 tức là dòng điện trong mạch bị ngắt thì nồng độ Ag +, Cu2+ trong mỗi điện cực là bao nhiêu ? Câu 19: Xét khả năng phản ứng của bạc với HCl và HI. Cho E 0Ag+/Ag = 0,799V Tích số tan : TAgCl = 10-10 ; TAgI = 10-16 Câu 20: Ở CM = 1M và ở 25OC, thế điện cực chuẩn E O của một số cặp oxi hóa – khử được cho như sau : 2IO4-/ I2 (r) = 1,31V ; 2IO3-/ I2 (r) = 1,19V ; 2HIO/ I2 (r) = 1,45V; I2 (r)/ 2I- = 0,54V a/ Viết phương trình bán phản ứng oxi hóa – khử của các cặp đã cho. b/ Tính EO của các cặp IO 4-/ IO3- và IO3-/ HIO Câu 21: Ở 298K cho dòng điện 1 chiều có cường độ 0,5A qua bình điện phân chứa 2 điện cực platin nhúng trong 200ml dung dịch gồm Cu(NO 3)2 0,02M, Co(NO3)2 1M , HNO3 0,1M a/ Viết các bán phản ứng có thể xảy ra trên catot và anot trong quá trình điện phân b/ Khi 10% lượng ion kim loại đầu tiên bị điện phân, người ta ngắt mạch điện và nối đoạn mạch hai cực của bình điện phân. Hãy cho biết hiện tượng xảy ra và viết phương trình phản ứng minh họa. c/ Xác định khoảng thế của nguồn điện ngoài đặt vào catoto để có thể điện phân hoàn toàn ion thứ 3

nhất trên catot (coi quá trình điện phân là hoàn toàn khi nồng độ của ion bị điện phân còn lại trong dung dịch là 0,005% so với nồng độ ban đầu) d/ Tính thể tích khí thoát ra (đktc) trên anot sau khi điện phân được 25 phút. Khi đó, giá trị thế catot là bao nhiêu ? Chấp nhận : Áp suất riêng phần của khí hidro là 1 atm ; khi tính toàn không kể đến quá thế ; nhiệt độ dung dịch không thay đổi trong quá trình điện phân. Cho : E0Cu2+/Cu = 0,337V ; E0Co2+/Co = -0,227. Hằng số Farađay F = 96500 C.mol -1 Ở 298K thì 2,303(RT/F) = 0,0592 Câu 22: Tính độ tan của AgI trong dung dịch Fe 2(SO4)3 0,05M trong môi trường H 2SO4. Cho E0 I- / I2 = 0,54 v E0 Fe3+ / Fe2+ = 0,77 v T AgI = 10 -16 Câu 23: Cho thế điện cực chuẩn hai cặp oxi hóa- khử sau : E 0Fe2+/ Fe= - 0,44V; E0Cd2+/Cd = - 0,40V. a. Phản ứng hóa học sẽ xảy ra theo chiều nào ở điều kiện chuẩn giữa 2 cặp oxi hóa - khử đó ? Viết phương trình ion rút gọn. b. Tìm suất điện động chuẩn của pin tạo bởi hai cặp oxi hóa- khử trên. c. Tính hằng số cân bằng của phản ứng đó. Dựa vào hằng số cân bằng, hãy cho nhận xét về nồng độ Fe2+ so với nồng độ Cd2+ khi cân bằng. Câu 24: Laép 1 pin baèng caùch noái ñieän cöïc hydro chuaån vôùi moät nöûa pin bôûi 1 daây ñoàng nhuùng vaøo 40ml ddCuSO 4 0,01M coù theâm 10ml ddNH 3 0,5M. Chaáp nhaän raèng chæ taïo phöùc Cu(NH 3 ) 4 2+ vôùi noàng ñoä NH 4 + laø khoâng ñaùng keå so vôùi noàng ñoä NH 3. c. Xaùc ñònh E Cu 2+ /Cu . d. Tính E o Cu(NH 3 ) 4 2+ /Cu . Bieát E o Cu 2+ /Cu = 0,34v;

Cu(NH3 ) 4 2+ /Cu

lg Cu(NH 3 ) 4 2+ =13,2 vaø ECu 2+ /Cu=ECu(NH 3 ) 4 2+ /Cu Câu 25: a. Để xác định hằng số điện li của axit axêtic người ta thiết lập một pin gồm hai điện cực: Điện cực 1 là điện cực hidrô tiêu chuẩn Điện cực 2 là dây Pt nhúng vào dung dịch axit axêtic 0,01M. b. Thiết lập sơ đồ pin và viết các bán phản ứng xảy ra trên bề mặt mỗi điện cực khi pin hoạt động. IV.2.2 Sức điện động của pin đo được ở 25 0C là 0,1998 V. Tính hằng số điện li của axit axêtic. RT ln  0,0592lg , P H2 = 1atm. Cho: nF Câu 26: 1. Trộn hai thể tích bằng nhau của hai dung dịch SnCl 2 0,100 M và FeCl3 0,100 M. Xác định nồng độ các ion thiếc và ion sắt khi cân bằng ở 25 0C. Tính thế của các cặp oxi hóa khử khi cân bằng. 2. Khi nhúng một sợi Ag vào dung dịch Fe 2(SO4)3 2,5.10-2 M. Xác định nồng độ của Fe 3+, Fe2+ và Ag+ khi cân bằng ở 25 0C. o o Biet ESn4+ = 0, 15 V ; Eo Fe 3+ = 0, 77 V ; EAg+ = 0,80 V Sn2+ Fe 2 + Ag Câu 27: Một pin được cấu tạo bởi 2 điện cực: điện cực thứ nhất gồm một thanh đồng nhúng trong dung dịch Cu2+ có nồng độ 10-2 M; điện cực thứ 2 gồm một thanh đồng nhúng trong dung dịch phức chất [Cu(NH3)4]2+ có nồng độ 10-2 M. Sức điện động của pin ở 25 0C là 38 mV. 1.Tính nồng độ (mol.l -1) của ion Cu2+ trong dung dịch ở điện cực âm. 0 2. Tính hằng số bền của phức chất. Biết : ECu 2  / Cu = 0,34 V.

Câu 28: 4

Nếu muốn thực hiện các quá trình sau đây: 2  a. Sn 2   Sn 4 b. Cu   Cu 2 c. Mn  MnO 4 d. Fe 2  Fe3 Chúng ta có thể dùng nước brom được không? Biết: 0 E 0 Fe3 / Fe2   0, 77v ; E 0CU2  / Cu  0,34v ; E MnO4 / Mn 2   1,51v E 0 Br / 2Br   1, 07v ; 2 Viết phương trình phản ứng nếu xảy ra và tính hằng số cân bằng của phản ứng xảy ra. Câu 29: Người ta lập 1 pin gồm 2 nữa pin sau: Zn / Zn ( NO3 )2 (0,1M) và Ag / Ag NO3 (0,1M) có thể chuẩn tương ứng bằng -0,76v và 0,80v a. Thiết lập sơ đồ pin và các dấu ở 2 điện cực b. Viết phương trình phản ứng khi pin làm việc c. Tính E của pin d. Tính các nồng độ khi pin không có khả năng phát điện (pin đã dùng hết) Câu 30: Tính sức điện động của pin : Pt H2 HCl 0,02 M AgCl / Ag P = 1 atm CH3COONa 0,04 M E 0Sn 4  / Sn 2   0,15v

Cho E0 AgCl / Ag = 0,222 v K CH3COOH = 1,8. 10-5 Câu 31: 1. Cho biết: các cặp oxi-hóa khử Cu 2+/Cu, I 3 /3I  và Cu+/Cu có thế khử chuẩn lần lượt là E 10 = 0,34v 0 và E 02 = 0,55v; E 3 = 0,52v và tích số hòa tan của CuI là K S= 10 12 2. Thiết lập sơ đồ pin sao cho khi pin hoạt động xãy ra phản ứng: 2Cu2+ + 5I- D 2CuI + I 3 3. Tính suất điện động của pin. Câu 32: Haõy cho bieát pöù naøo xaûy ra trong caùc tröôøng hôïp sau: FeCl3 + NaCl FeCl3 + NaBr FeCl3 + NaI o o o E I / 2I   0,536V EoFe3 / Fe2  0,77V Bieát ECl2 / 2Cl  1,359V E Br2 / 2Br  1,065V 2 Câu 33: o Tính E AgCl / Ag vaø haèng soá caân baèng cuûa pöù sau: 2AgCl + Cu ƒ 2Ag + Cu2+ + 2 Cl  o EoCu2 / Cu  0,337V TAgCl  1010 Bieát E Ag / Ag  0,799V Câu 34: o o Cho ECu2 / Cu  0,345V ; E Zn2 / Zn  0,76V. a. Haõy vieát sô ñoà pin ñöôïc duøng ñeå xaùc ñònh theá ñieän cöïc tieâu chuaån cuûa caùc caëp treân . Chæ roõ cöïc döông,cöïc aâm.Cho bieát pöù thöïc teá xaûy ra trong pin khi pin hoaït ñoäng . b. ÔÛ 25oC,tieán haønh thieát laäp 1 heä gheùp noái giöõa thanh Zn nhuùng vaøo dd ZnCl 2 0,01M vôùi thanh Cu nhuùng vaøo dd CuCl 2 0,001M thu ñöôïc moät pin ñieän hoaù. -Vieát kí hieäu cuûa pin vaø pöù xaûy ra khi pin laøm vieäc. -Tính Epin. Câu 35: Cho giản đồ thế khử chuẩn Mn trong môi trường axit 

2

MnO4   0,56 V  MnO4   ? MnO2 a. Tính thế khử chuẩn của các cặp MnO 42-/MnO2 b. Hãy cho biết phản ứng sau có thể xảy ra được không ? tại sao ? 3MnO42- + 4H + = 2MnO-4 + MnO2 + 2H2O Tính hằng số cân bằng của phản ứng trên. 5

Câu 36: Để nghiên cứu cân bằng sau ở 25 0C Cu( r) + 2Fe3+ (dd) Cu2+ (dd) + 2Fe2+ (dd) người ta chuẩn bị dung dịch CuSO 4 0,5M ; FeSO4 0,025M a. Cho biết chiều của phản ứng b. Tính hằng số cân bằng phản ứng Fe3  c. Tỉ lệ có giá trị bao nhiêu để phản ứng đổi chiều. Fe 2  E0 Cu2+ /Cu = 0,34V E0 Fe2+ / Fe = 0,77V Câu 37: Cho E0Cr2O72-/2Cr3+ = 1,36V a. Xét chiều của phản ứng tại pH=0, viết phương trình phản ứng dưới dạng ion và phân tử. b. Cân bằng phản ứng theo phương pháp ion-electron Câu 38: Cho phản ứng : Cu(r) + CuCl 2(dd) 2 CuCl(r) 1. Ở 25 0C phản ứng xảy ra theo chiều nào, nếu người ta trộn một dung dịch chứa CuSO 4 0,2M; NaCl 0,4M với bột Cu lấy dư ? Cho T CuCl = 10-7 , E 0 Cu 2  / Cu   0,15V ; E 0 Cu 2  / Cu  0,335V 2. Tính hằng số cân bằng K của phản ứng trên ở 25 0C. Câu 39: A là dung dịch hỗn hợp CuSO 4 0,1 M và H2SO4 0,05 M. Tiến hành điện phân dung dịch A với anot trơ và catot bằng Cu. Tăng từ từ hiệu điện thế ở 2 cực của bình điện phân. Tính hiệu điện thế tối thiểu phải đặt vào 2 cực của bình điện phân để cho quá trình điện phân xảy ra (giả sử HSO4- điện li hoàn toàn, không xét sự tạo thành H 2O2 và H2S2O8). Cho biết: Eo(4H+, O2 / 2H2O) = 1,23 V; Eo(Cu2+/Cu) = + 0,34 V Câu 40: Cho pin:   2  H2(Pt), p H 2 = 1 atm H 1M MnO 4 1M, Mn 1M, H 1M Pt Biết rằng sđđ của pin ở 25 oC là 1,5V.

 

 

o 1. Hãy cho biết phản ứng quy ước, phản ứng thực tế xảy ra trong pin và xác định E MnO

4



/ Mn 2

.

2. Sức điện động của pin thay đổi ra sao (xét ảnh hưởng định tính), nếu: -Thêm ít NaHCO 3 vào nửa trái của pin? -Thêm ít FeSO4 vào nửa phải của pin? -Thêm ít CH3COONa vào nửa phải của pin? Câu 41: Moät pin ñieän goàm ñieän cöïc laø moät sôïi daây baïc nhuùng vaøo dung dòch AgNO3 vaø ñieän cöïc kia laø moät sôïi daây platin nhuùng vaøo dung dòch muoái Fe2 vaø Fe3 . a) Vieát phöông trình phaûn öùng khi pin hoaït ñoäng. b) Tính söùc ñieän ñoäng cuûa pin ôû ñieàu kieän chuaån.  2 3 c) Neáu  Ag  = 0,1M vaø  Fe  =  Fe  = 1M thì phaûn öùng trong pin xaûy ra nhö theá naøo? d) Haõy ruùt ra nhaän xeùt veà aûnh höôûng cuûa noàng ñoä chaát tan ñeán gía trò cuûa theá ñieän cöïc vaø chieàu höôùng cuûa phaûn öùng xaûy ra trong pin. 0 Bieát : EAg / Ag = 0,8V ; E0 = 0,77V ; E0 = - 0,44V . Fe2 / Fe Fe2 / Fe

6

ĐÁP ÁN CHUYÊN ĐỀ 8 _ PIN ĐIỆN HOÁ Câu 1: 1/ Cho bieát caùc giaù trò theá ñieän cöïc : E0Fe2+/Fe = -0,44V ; E 0Fe3+/Fe2+ = 0,77V a) Xaùc ñònh E0 cuûa caëp Fe 3+/ Fe b) Töø keát quûa thu ñöôïcv haõy chöùng minh raèng khi cho saét kim loaïi taùcduïng vôùi dung dòch HCl 0,1M chæ coù theå taïo thaønh Fe 2+ chuù khoâng theå taïo thaønh Fe 3+. 2/ Töø caùc dö kieän cuûa baûng theá ñieän cöïc chuaån cuûa moät soá caëp oxi hoùa – khöû, chöùng minh raèng caùc kim loaïi coù theá ñieän cöïc aâm ôû ñieàu kieän chuaån ñaåy ñöôïc hidro ra khoûi dung dòch axit. ĐA: 1/ a) Fe2 + 2e = Fe (1) G10 =-n1E10F =-2.(-0,44).F 0 0 Fe3 + 1e = Fe2+ (2) G2 =-n2E2 F =-1.(0,77).F

Fe3 + 3e = Fe

0 0 (3) G3 =G10 +G2



0 0 G3 =-n3E30F =-3E3 F =  -2. -0,44  1.  0, 77 .F



0 E3 

2 0, 44  0, 77 3

 0, 036 V

 1 b) Trong dung dòch HCl 0,1M   H   10 (mol/l) 0 E2H / H  E2H  0, 059lg  H  0, 059 V  / H2 2   0 0 E0  E2H  EFe  3 Fe2 / Fe / H2 / Fe2  H+ chæ oxi hoùa Fe thaønh Fe 2+ . 2/ Phaûn öùng :

n H2 (1) 2 Nhö vaäy coù caùc baùn phöông trình phaûn öùng : M + nH+ = M n+ +

2H+ + 2e = H2 Mn+ + ne = M

(2)

0 E2H =0V  /H

(3)

E0 M n / M

2

Ñeå ñöôïc phaûn öùng (1) phöông trình (2) nhaân vôùi phöông trình (3). Khi ñoù G cuûa phaûn öùng seõ laø : n n 0 ) G =  G(2) -  G(3) = - .2F. E2H / H - ( -n.F. E0 M n / M 2 2 2 0 = -nF( E2H / H - E 0 ) M n / M 2 Ñeå chi phaûn öùng xaûy ra thì  G < 0. Vaäy : 0 0 E2H  / H2 - E M n / M > 0

7

n roái tröø ñi 2

0 Vì E2H / H =0V  E0 (*) CuS + 2H  Cu + H2S K= Tt/ (Ka1.Ka2 ) = 10-15 - Trong d2 HCl + H2O2 : Ta có H2S - 2e  S + 2H+ H2O2 + 2H+ + 2e  2H2O => (**) H2S +H2O2  S + 2H2O K1 = 102.(1,77-0,14)/0,059 = 1055,25 Tổ hợp (*), (**), ta được CuS + H2O2 + 2H+  Cu2+ + S + 2H2O K' =K.K1 =1040,25 Nhận thấy K' >> K nên CuS tan trong d 2 HCl + H2O2 dễ dàng hơn trong d 2 HCl Câu 6: Moät dung dòch chöùa CuSO 4 0,1M ; NaCl 0,2M ; Cu dö vaø CuCl dö. a) Chöùng minh raèng xaûy ra phaûn öùng sau ôû 25 oC : Cu + Cu2+ + 2Cl-  2 CuCl  Bieát raèng Tt CuCl = 10 -7 vaø theá khöû chuaån ôû 25 oC cuûa Cu2+/Cu+ vaø Cu+/Cu laàn löôït laø 0,15V vaø 0,52V. b) Tính haèng soá caân baèng cuûa phaûn öùng treân vaø noàng ñoä cuûa caùc ion Cu2+ vaø Cl- khi caân baèng. Cu + Cu2+ + 2Cl-

ĐS a) 2 điểm

0,1M

=

0,2M

Cu2+/

Cu2+ + e  Cu+ [Cu+ ] = Tt/Cl - = 5.10 -7 M

Cu2+

/ Cu

+

2 CuCl 

Cu

+

= 0

2+

=

Cu



+ Cu / Cu

= 0



+ Cu / Cu

= 0,52 + 0,059 lg 5.10 -7 = 0,148 V

+ Cu / Cu

+ 0,059 . lg[ Cu + ]

Cu2+/ Cu+ = 0,463 V > 

+ Cu / Cu

= 0.148 V

neân phaûn öùng xaûy ra theo chieàu thuaän. b). Tính K : ( 2 điểm ) Cu + Cu2+ + 2Cl-  K1

/ Cu

+

+ 0,059 . lg Cu 2+/Cu+

(0,25 điểm)

= 0,15 + 0,059 . lg 0,1/(5.10 -7 )

Cu+ + e

Vì

Cu

2CuCl K2

-

K = K1.K2 lg K1 = 10nE0/0,059=101(0,15-0,52)/ 0,059 10

=

0,463 V



K1 = 5,35.10 -7 K2 = (Tt)-2 = 1014

K = 5,35.10 -7 . 1014 = 5,35.107 Câu 7: Laép 1 pin baèng caùch noái ñieän cöïc hydro chuaån vôùi moät nöûa pin bôûi 1 daây ñoàng nhuùng vaøo 40ml ddCuSO 4 0,01M coù theâm 10ml ddNH 3 0,5M. Chaáp nhaän raèng chæ taïo phöùc Cu(NH 3 ) 4 2+ vôùi noàng ñoä NH 4 + laø khoâng ñaùng keå so vôùi noàng ñoä NH 3. e. Xaùc ñònh E Cu 2+ /Cu . f. Tính E o Cu(NH 3 ) 4 2+ /Cu . Bieát E o Cu 2+ /Cu = 0,34v;

Cu(NH3 ) 4 2+ /Cu

lg Cu(NH 3 ) 4 2+ =13,2 vaø ECu 2+ /Cu=ECu(NH 3 ) 4 2+ /Cu 2+ 2 ĐS  Cu   0,8.10

 NH3   0,1

a/ Cu 2+ +2e  Cu

E o =0,34(v) 0,059  o E Cu 2+ /Cu =E Cu + lg  Cu 2+ 2+ /Cu 2 Cu 2+

(1)

2+ Cu(NH 3 )β=10 4

+4NH 3 ƒ

bñ

0,8.102

0,1

0

pöù

0,8.102

3, 2.102

0,8.102

cb

0

6,8.102

0,8.10 2

2+

  Cu 

13,2

2+ Cu(NH 3 )4   0,8.102 = = =2,4.1011 4 4 13,2  NH3  .β (0,068) .10

0,059 lg2,4.1011 =0,02(v) 2 (2) ) 2+ /Cu

(1)  E Cu 2+ /Cu =0,34+ b/ E Cu 2+ /Cu =E Cu(NH3

4

2+

Cu(NH 3 ) 4 +2e  Cu+4NH3 0,059 o E Cu(NH ) 2+ /Cu =E Cu(NH + lg 2+ ) /Cu 3 4 3 4 2

(1)(2)(3)

 E oCu(NH

3 )4

2+

/Cu

 Cu(NH3 )4  2+  NH3  4

(3)

=0,06(v)

Câu 8: Trộn hai thể tích bằng nhau của hai dung dịch SnCl 2 0,100 M và FeCl 3 0,100 M. Xác định nồng độ các ion thiếc và ion sắt khi cân bằng ở 25 0C. Tính thế của các cặp oxi hóa khử khi cân bằng. o o Biet ESn4+ = 0, 15 V ; Eo Fe 3+ = 0, 77 V ; EAg+ = 0,80 V Sn2+ Fe 2 + Ag 2+ 3+  4+ 2+ ĐS Sn + 2 Fe Sn + 2 Fe CMcb 0,05-x 0,05-2x x 2x lgK = 2.(0,77 – 0,15)/ 0,059 = 21 => K = 10 21

11

K rất lớn và nồng độ Fe 3+cho phản ứng nhỏ hơn nhiều so với Sn 2+ => phản ứng gần như hoàn toàn 2x ; 0,05 [Fe2+] = 0,05 M; [Sn4+] = 0,025 M; [Sn2+] = 0,025 M; [Fe3+] =  M 2 0, 0025 0, 025.  0, 05  21 K= => 1.10 = =>  = [Fe3+] = 1,58.10-12 M 2 2  0, 025. 1,58.1012 0, 059 0, 025 Khi cân bằng Ecb = 0,77 + 0,059 lg = 0,15 + lg = 0,15 V 0, 025 0, 05 2 Câu 9: Khi nhúng một sợi Ag vào dung dịch Fe 2(SO4)3 2,5.10-2 M. Xác định nồng độ của Fe 3+, Fe2+ và Ag+ khi cân bằng ở 250C. o o Biet ESn4+ = 0, 15 V ; Eo 3+ = 0, 77 V ; E Fe 2+ Ag+ = 0,80 V Sn Fe 2 + Ag ĐS Ag + Fe3+ Ag + + Fe2+ CMcb 0,05 - x x x 0, 77  0,80 lgK = = -0,51 => K = 0,31 0, 059 x2 Ta có: = 0,31 => x = [Ag+] = [Fe2+] = 4,38.10-2 M 0, 05  x 3+ [Fe ] = 6. 10-3 M. 6.103 Ecb = 0,77 + 0,059 lg = 0,80 + 0,059 lg 4,38.10 -2 = 0,72 V 4,38.102 Câu 10: 1. Ion MnO4(-) oxi hóa được Cl(-) v Br(-) (trong môi trường axit). Tính hằng số cân bằng của các phản ứng đó. 2. Có thể điều chỉnh pH để MnO 4(-) chỉ oxi hóa một trong hai ion. Giải thích tại sao? 0 0 0 Cho: E MnO4 / Mn2  1,51V;E Cl2 / 2Cl( )  1,36V;E Br2 / 2Br(  )  1,065V 3. Viết đầy đủ phương trình phản ứng sau đây và tiến hành cân bằng bằng phương pháp ion electron : MnO(OH)2 + PbO2 + H(+) + NO3(-)  H(+) + MnO4(-) + Pb2+ + H2O (1 đ) ĐA: 1. Trường hợp MnO 4- oxi hóa Cl(-): Ở bên phải: MnO4(-) + 8H(+) + 5e –  Mn2+ + 4H2O  x2 (-) – Ở bên trái: 2Cl  Cl2 + 2e  x5

2MnO4(-) + 10Cl(-) + 16H(+)  2Mn2+ + 5Cl2 + 8H2O 0 0 0 Sức điện động chuẩn của tế bào điện hóa: E pin  E phaûi  Etraùi  1,51 1,36  0,15V 10x0,15

Hằng số cân bằng của phản ứng: K  10 0,059  1025,42 ; K rất lớn phản ứng xảy ra hoàn toàn ở điều kiện chuẩn. - Trường hợp MnO 4- oxi hóa Cl(-): Ở bên phải: MnO4(-) + 8H(+) + 5e –  Mn2+ Ở bên trái: 2Br (-)  Br2

+ 4H2O + 2e –

 x2  x5

2MnO4(-) + 10Br(-) + 16H(+)  2Mn2+ + 5Br2 + 8H2O 0 0 0 Sức điện động chuẩn của tế bào điện hóa: E pin  E phaûi  E traùi  1,51 1,065  0,445V 10x0,445

2.

Hằng số cân bằng của phản ứng: K  10 0,059  1075,42 K rất lớn phản ứng xảy ra hoàn toàn ở điều kiện chuẩn. MnO4(-) + 8H(+) + 5e –  Mn2+ 12

+ 4H2O

E MnO( ) / Mn2  E 4

0,059 [MnO(4 ) ][H ]8  lg 5 [Mn2 ] 0,059 0,059 [MnO(4 ) ]  lg[H]8  lg 5 5 [Mn2 ]  0,0944pH

0 MnO(4 ) / Mn2

0 E MnO( ) / Mn2  E MnO ( ) / Mn2

hay

4

4

0 E MnO( ) / Mn2  E MnO () / Mn2 4

4

Giả thiết nồng độ các chất bằng 1M và áp suất các khí bằng 1 atm v [H +]  1M. Để oxi hóa Br(-) mà không oxi hóa Cl (-) ta phải có điều kiện: 0 0 E 0Br / 2Br( ) < E MnO( ) / Mn2  E MnO () 2  0,0944pH < E Cl 2 / 2Cl(  ) 2 4 4 / Mn Hay 1,065 < 1,51 – 0,0944pH < 1,36 1,6 < pH < 4,71 Như vậy cần điều chỉnh pH trong khoảng đó ta có thể chỉ oxi hóa Br (-) mà không oxi hóa Cl-. 3. MnO(OH)2 + PbO2 + H(+) + NO3(-)  H(+) + MnO4(-) + Pb2+ + H2O c.khử c.oxh 3 x  PbO2 + 4H(+) + 2e  Pb2+ + 2H2O (sự khử) (-) (+) 2 x  MnO(OH)2 + H2O  MnO4 + 4H + 3e (sự oxi hóa) 2MnO(OH) 2 + 3PbO2 + 4H(+)  2MnO(OH) 2 + 3PbO2 + 6HNO3 

3Pb2+ + 2MnO4(-) + 4H2O 3Pb(NO3)2 + 2HMnO4 + 4H2O

Câu 11: Haõy cho bieát pöù naøo xaûy ra trong caùc tröôøng hôïp sau: FeCl3 + NaCl FeCl3 + NaBr FeCl3 + NaI o o o E I / 2I   0,536V Bieát ECl2 / 2Cl  1,359V E Br2 / 2Br  1,065V 2 EoFe3 / Fe2  0,77V ĐS: Giaû söû xaûy ra pöù: 2Fe3  2X   2Fe2  X 2(1),(X  : Cl  ,Br ,I  ). Ñeå pöù (1) xaûy ra thì : E pu  Eox  E kh  0 o

o

o

o o = E Fe3 / Fe2  E X 2 / 2X   0 o o Vì chæ coù E I 2 / 2I   EFe3 / Fe2 neân chæ xaûy ra pöù:

Hay

2Fe3  2I   2Fe2  I 2 2FeCl3  2NaI  2FeCl 2  I 2  2NaCl. I 2  I   I 3

Câu 12: Cho giản đồ thế khử chuẩn của Mn trong môi trường axit: MnO 4 

?

+2,27V MnO   42-    MnO 2

+0,95V

+1,70V

Mn 3+

?

Mn 2+

+1,23V -

2-

MnO2 +2H2O

(1)

a) Tính thế khử chuẩn của cặp: MnO 4 /MnO 4 và Mn 3 /Mn 2  b) Hãy cho biết các tiểu phân nào không bền và bị dị phân. Hãy tính hằng số cân bằng của các phản ứng dị phân đó. ĐA: a) Mỗi cặp oxi hoá khử tính đúng được 0,5 điểm. 2Thế khử chuẩn của cặp: MnO 4 /MnO 4 và Mn 3 /Mn 2  MnO 24 +4H+ +2e -

MnO 4 + 4H+ +3e

MnO2 +2H2O -

Lấy (2) trừ (1) ta có: MnO 4 +e

E10 =+2,27V

(2) E02 =+1,70V

MnO 24 (3) E03 = 3E02 – 2E01 = +0,56V 13

MnO 2 +1e +4H+ Mn3+ +2H2O (4) E04 =+0,95V MnO 2 +2e +4H+ Mn2+ +2H2O (5) E05 =+1,23V Lấy (5) trừ (4) ta có: Mn 3+ +1e Mn2+ (6) E06 = 2E05 – E04 = +1,51V b) Trả lời đúng một tiểu phân không bền được 0,25 điểm. Tính đúng một giá trị K được 0,25 điểm. MnO 24 và Mn 3+ không bền và dị phân. MnO 24 +4H+ +2e 2

2 MnO 4

MnO2 +2H2O

E10 =+2,27V

-

-E 30 =-0,56V

2MnO 4 +2e

2

-

+ 3 MnO 4 +4H 2MnO 4 + MnO2 +2H2O (7) ∆E07 = +1,71V >0  nên phản ứng (7) tự xảy ra. 2ΔE 07 lgK 7 =  57,966 K7 = 9,25.1057 0,059 3+ E 06 =+1,51V Mn +1e Mn2+

Mn3++2H2O MnO2 +1e+4H+ -E04= -0,95V 2Mn3++2H2O MnO2 +Mn2+ +4H+ (8) ∆E08 = +0,56V >0 nên phản ứng (8) tự xảy ra. ΔE80 lgK 8 =  9, 492  K8 = 3,1.109 0,059 Câu 13: Dung dịch X gồm K2Cr2O7 0,010 M; KMnO 4 0,010 M; Fe 2(SO4)3 0,0050 M và H 2SO4 (pH của dung dịch bằng 0). Thêm dung dịch KI vào dung dịch X cho đến nồng độ của KI là 0,50 M, được dung dịch Y (coi thể tích không thay đổi khi thêm KI vào dung dịch X). a) Hãy mô tả các quá trình xảy ra và cho biết thành phần của dung dịch Y. b) Tính thế của điện cực platin nhúng trong dung dịch Y. c) Cho biết khả năng phản ứng của Cu 2+ với I- (dư) ở điều kiện tiêu chuẩn. Giải thích. 0

0

0

0

Cho: E Cr O 2  /Cr 3+ = 1,330 V; E MnO  /Mn 2+ = 1,510 V; E Fe3+ /Fe 2+ = 0,771 V; E I  /I  = 0,5355 V 2

E

7

0 Cu

2+

/Cu

4



3

= 0,153 V; pKs(CuS) = 12.

ĐA: 0

0

0

0

a. Do E MnO- /Mn 2+ = 1,51 V > E Cr O 2- /Cr 3+ = 1,33 V > E Fe3+ /Fe 2+ = 0,771V > E I- /I- = 0,5355 V, nên các quá 4

2

7

3

trình xảy ra như sau: 2 MnO -4 + 16 H+ + 15 I-  2 Mn2+ + 5 I3- + 8 H2O (1) 0,01 0,5 [ ] 0,425 0,01 0,025 2+ -  3+ 2 Cr + 3 I3 + 7 H2O (2) Cr2 O 7 + 14 H + 9 I 0,01 0,425 0,025 [ ] 0,335 0,02 0,055 2 Fe 3+ + 3 I-  2 Fe2+ + I -3 (3) 0,01 0,335 0,055 [ ] 0,32 0,01 0,06 Thành phần của dung dịch Y: I 3 0,060 M; I 0,32 M; Mn2+ 0,01 M; Cr3+ 0,02 M; Fe2+ 0,01 M. I 3 + 2 e  3 I-

b) E - - = 0,5355 + I /I 3

0,0592 2

.log

0,06 (0,32)

3

= 0,54 V.

14

0

0 c) Do E I- /I- = 0,5355 V > E Cu 2+ /Cu  = 0,153 V nên về nguyên tắc Cu 2+ không oxi hóa được I -. Nhưng nếu 3

0

0

dư I- thì sẽ tạo kết tủa CuI. Khi đó E Cu 2+ /CuI = E Cu 2+ /Cu  + 0,0592.log

1 K S(CuI)

 0,863 V.

0 Như vậy E Cu 2+ /CuI = 0,863 V > E I- /I- = 0,5355 V  Cu2+ sẽ oxi hóa được I - do tạo thành CuI: 0

3

2 Cu2+ + 5 I-  2 CuI  + I 3Câu 14: Fe2+ + Ag + Fe 3+ + Ag 0 + 0 3+ 2+ E Ag /Ag = 0,80V ; E Fe /Fe = 0,77V 1/ Xác định chiều của phản ứng trong điều kiện chuẩn và tính hằng số cân bằng của phản ứng ở 298K 2/ Xác định chiều của phản ứng xảy ra trong dung dịch Fe 3+ 0,1M ; Fe2+ 0,01M và Ag+ 0,001M khi cho bột Ag vào dung dịch trên ? ĐA: 1/ Fe2+ + Ag + Fe 3+ + Ag 0 E pin = 0,8 – 0,77 = 0,03V => Phản ứng xảy ra theo chiều thuận K = 10(En/0,059) = 10(0,03/0,059) = 3,225 2/ E = E0 + (0,059/n).lg([oxh]/[kh]) EAg+/Ag = 0,8 + 0,059.log(0,001) = 0,623V EFe3+/Fe2+ = 0,77 + 0,059.log.(0,1/0,01) = 0,829V E = 0,829 – 0,623 = 0,206V Do E > 0 nên phản ứng xảy ra theo chiều : Fe3+ + Ag Fe2+ + Ag+ Câu 15: Có thể hòa tan hoàn toàn 100mg kim loại bạc trong 100 ml dung dịch amoniac 0,1M khi tiếp xúc với không khí được không ? Cho biết M Ag = 107,88 ; Kb (NH3) = 1,74.10-5 Các hằng số bền của phức [Ag(NH 3)i]+ tương ứng là : lgβ 1 = 3,32 và lgβ2 = 6,23 Các thế khử (thế oxi hóa – khử) chuẩn ờ 25 0C : E0(Ag+/Ag) = 0,799V ; E0(O2/OH-) = 0,401V Áp suất riêng phần của oxi trong không khí là 0,2095 atm Phản ứng thực hiện ở 25 0C ĐA: Phản ứng tạo phức : Ag+ + NH3 = Ag(NH3)+ Ag+ + 2NH3 = Ag(NH3)2+ Số mol Ag = 100 / (1000. 107,88) = 9,2710 -4 Số mol NH3 đã cho > số mol NH 3 cực đại để tạo phức = 18,54.10-4 Cần phải kiểm tra khả năng hòa tan bằng nhiệt động học Ag+ + e Ag E1 = E0 + 0,059.lg[Ag+] O2 + H2O + 4e 4OH- E2 = E0 + (0,059/4). lg (PO2 / [OH-]) Khi cân bằng E1 = E2. Dễ dàng tính được E 2 . Trong dung dịch NH 3 có [OH-] = (K b.C)1/2 = 1,32.10-3 E2 = 0,401 + (0,059/4). lg. [(0,2059 / (1,32.10 -3)4] = 0,561V => lg [Ag+] = (E2 – E01) / 0,059 = - 4,304 => [Ag +] = 9,25.10-5 Nồng độ tổng cộng của [Ag +] trong dung dịch (coi [NH 3] = 0,1M) S = [Ag+] + [Ag(NH3)]+ + [Ag(NH3)]2+ = 9,12.10-5 x (1 + 103,32 + 106,23) = 15,5 > > nồng độ đã tính để hòa tan hoàn toàn Ag kim loại => Các điều kiện nhiệt động thuận lợi hòa tan Ag. 15

Câu 16: 1/ Chứng minh CuS có thể tan trong dung dịch HCl có hòa tan H 2O2. Biết TCuS = 10-35 ; Ka1(H2S) = 10-7 ; Ka2(H2S) = 10-13. E01(H2O2/H2O) = 1,77V ; E 02(S/H2S) = 0,14V 2/ Hãy giải tích vì sao Ag dễ dàng tan trong dung dịch có chứa amoniac, amoniclorua khi có mặt oxi không khí ? E0Ag+/Ag = 0,8V ; E0O2/H2O = 1,23V ; K a(NH4+) = 10-9,24 ; Hằng số bền [Ag(NH 3)2]+ = 107,26 Bài giải 2+ 21/ CuS Cu + S T = 10-35 S2+ H+ H2S K1 = (Ka1 . Ka2)-1 H2S 2e 2H+ + S K2 = 10-2.0,14 / 0,059 H2O2 + 2H+ + 2e 2H 2O K3 = 102.1,770,059 Tổng cộng ta được : CuS + 2H + + H2O2 Cu2+ + S + 2H 2O K -35 -7 -13 -4,75 60 Ta có K = T. K1. K2 . K3 = 10 . (10 . 10 ) . 10 . 10 40,25 K = 10 K rất lớn nên CuS dễ dàng tan được trong HCl có H 2O2 2/ O2 + 4H+ + 4e 2H 2O K1 = 104.1,23/0,059 4Ag 4e 4Ag+ K2 = 10-4.0,8 / 0,059 4NH4+ 4NH3 + 4H+ K3 = 10-4.9,24 4Ag+ + 8NH 3 4Ag(NH 3)2+ K4 = 104.7,26 4Ag+ +

4NH4+

+

4NH3

4Ag(NH 3)2+ + 2H2O

K = K1 . K2 . K3 . K4 = 1021,23 K rất lớn nên Ag dễ tan trong dung dịch NH 3 + NH4Cl có mặt O2 Câu 17: a/ Thế khử chuẩn của cặp Cu 2+ /Cu = 0,34V. Nhúng một sợi dây Cu vào dung dịch CuSO 4 0,01M. Tính thế điện cực của Cu 2+ /Cu trong điều kiện trên b/ Hòa tan 0,1 mol amoniac vào 100 ml dung dịch trên (thể tích thay đổi không đáng kể) ; chấp nhận chỉ xảy ra phản ứng : Cu 2+ + 4NH3 [Cu(NH 3)4]2+ Thế điện cực đo được giảm đi 0,361V. Xác định hằng số bền của phức [Cu(NH 3)4]2+ ĐA: a/ Áp dụng phương trình Nerst ta có : E Cu2+/Cu = 0,34 - 0,059/2 . lg0,01 = 0,281V b/ Ta thấy mol NH 3 = 0,1 > > mol Cu 2+ = 0,001 mol => Cu2+ + 4NH3 [Cu(NH3)4]2+ Thế điện cực giảm 0,361V => ECu 2+ /Cu = 0,12V Theo phương trình Nerst : -0,08 = 0,34 + 0,059/2. log[Cu 2+] => [Cu2+] = 5,79 . 10-15 [NH3] 0,1/0,1 – 5,79 . 10 -15 1M [Cu(NH3)4]2+ = CCu2+ = 0,01M Vậy hằng số bền của phức bằng : K b = 0,01 / (5,79.10-15) = 1,73.1012 Câu 18: Ở 250C có 1 pin điện hóa gồm 2 điện cực : Điện cực catot kim loại Ag nhúng vào dung dịch AgNO 3 0,02M ; điện cực anot là kim loại Cu nhúng vào dung dịch Cu(NO 3)2 0,02M. Biết các điện cực nối với nhau bằng cầu muối bão hòa KNO 3 trong aga – aga. a/ Tính sức điện động của pin điện hóa đó. Biết E 0Ag+/Ag = 0,8V ; E0Cu2+/Cu = 0,34V b/ Khi nối hai điện cực bằng 1 dây dẫn qua điện kế thì kim điện kế chỉ chiều dòng điện như thế nào ? 16

Khi kim điện kế chỉ về vạch số 0 tức là dòng điện trong mạch bị ngắt thì nồng độ Ag +, Cu2+ trong mỗi điện cực là bao nhiêu ? ĐA: a/ Khi chưa nối hai điện cực bằng dây dẫn (pin chưa hoạt động) thì sức điện động của pin là : E = Ec – Ea = 0,8 + 0,059.log0,02 – 0,34 – 0,059.log0,02 = 0,46V b/ Khi nối hai điện cực bằng dây dẫn qua 1 điện kế thì kim điện kế chỉ chiều dòng điện ngược chiều electron tức là chiều từ Ag sang Cu Trong pin xảy ra phản ứng : Cu + 2Ag + Cu2+ + 2Ag 0 0 Do E Ag >> E Cu nên phản ứng xảy ra hoàn toàn : Khi kim điện kế chỉ vạch 0 thế của 2 điện cực bằng nhau : E Ag = ECu Khi đó [Cu2+] = 0,02 + 0,02/2 = 0,03M EAg = ECu => 0,34 + 0,059/2.log0,03 = 0,8 + 0,059.[Ag +] => [Ag+] = 2,77.10-9 Câu 19: Xét khả năng phản ứng của bạc với HCl và HI. Cho E 0Ag+/Ag = 0,799V Tích số tan : TAgCl = 10-10 ; TAgI = 10-16 ĐA: Do E0Ag+/Ag > E02H+/H2 , nếu không có mặt Cl - và I- thì Ag kim loại không có khả năng khử H + để giải phóng H2. Nhưng trong môi trường có chứa Cl - và I- thì sẽ hình thành các cặp oxi hóa khử mới : AgCl/Ag và AgI/Ag. E0AgCl/Ag được tính từ tổ hợp từ các cân bằng : AgCl Ag+ + ClTAgCl = 10-10 + Ag + e Ag K1 = 10(0,799/0,059) 0 -10 => E AgCl/Ag = 0,799 + 0,059. log(10 ) = 0,209V Tương tự => E0AgI/Ag = 0,799 + 0,059. log (10 -16) = - 0,145V Ta thấy rằng 0,209 > 0 (E 02H+/H2) => Ag không có khả năng phản ứng với dung dịch HCl Do – 0,145 < 0 => Ag có thể tác dụng với dung dịch HI để tạo ra AgI và giải phóng H 2 2Ag + 2H+ + 2I2AgI + H2 Câu 20: Ở CM = 1M và ở 25OC, thế điện cực chuẩn E O của một số cặp oxi hóa – khử được cho như sau : 2IO4-/ I2 (r) = 1,31V ; 2IO3-/ I2 (r) = 1,19V ; 2HIO/ I2 (r) = 1,45V; I2 (r)/ 2I- = 0,54V a/ Viết phương trình bán phản ứng oxi hóa – khử của các cặp đã cho. b/ Tính EO của các cặp IO 4-/ IO3- và IO3-/ HIO ĐA: 2IO4- + 16H+ + 14e I2 (r) + 8H2O; EO IO4-/ I2 (r) = 1,31V = EO1 2IO3- + 12H+ + 10e

I2 (r) + 6H2O; EO

2HIO + 2H+ +

I2 (r) + 2H2O;

2e

= 1,19V = EO2

EO HIO/ I2 (r) = 1,45V = EO3 I2 (r) + 2e 2IO4- + 16H+ + 14e I2 (r) + 6H2O

2I I2 (r) + 8H2O;

; EO I2 (r)/ 2I-

= 0,54V = EO4

K 1 = 10 14.1,31/0,0592

2IO3- + 12H+ + 10e;

K2-1= 10-10.1,19/0,0592

2IO4- + 4H+ + 4e 2IO 3- + 2H2O ; K 5 = 104x/0,0592 K5 = K1. K2-1 x = EO5 = EO IO4-/ IO3- = (14 EO1 - 10 EO2) : 4 = 1,61V 2IO3- + 12H+ + 10e

I2 (r) + 6H2O;

K 2 = 1010.1,19/0,0592 17

I2 (r) + 2H2O

2HIO + 2H+ + 2e ;

2IO3- + 1OH+ + 8e

2HIO + 4H2O ;

K3-1 = 10-2.1,45/0,052 K6 = 108y/0,0592

K6 = K2. K3-1 y = EO6 = EO IO3-/ HIO = (10 EO2 - 2 EO3) : 8 = 1,125V Câu 21: Ở 298K cho dòng điện 1 chiều có cường độ 0,5A qua bình điện phân chứa 2 điện cực platin nhúng trong 200ml dung dịch gồm Cu(NO 3)2 0,02M, Co(NO3)2 1M , HNO3 0,1M a/ Viết các bán phản ứng có thể xảy ra trên catot và anot trong quá trình điện phân b/ Khi 10% lượng ion kim loại đầu tiên bị điện phân, người ta ngắt mạch điện và nối đoạn mạch hai cực của bình điện phân. Hãy cho biết hiện tượng xảy ra và viết phương trình phản ứng minh họa. c/ Xác định khoảng thế của nguồn điện ngoài đặt vào catoto để có thể điện phân hoàn toàn ion thứ nhất trên catot (coi quá trình điện phân là hoàn toàn khi nồng độ của ion bị điện phân còn lại trong dung dịch là 0,005% so với nồng độ ban đầu) d/ Tính thể tích khí thoát ra (đktc) trên anot sau khi điện phân được 25 phút. Khi đó, giá trị thế catot là bao nhiêu ? Chấp nhận : Áp suất riêng phần của khí hidro là 1 atm ; khi tính toàn không kể đến quá thế ; nhiệt độ dung dịch không thay đổi trong quá trình điện phân. Cho : E0Cu2+/Cu = 0,337V ; E0Co2+/Co = -0,227. Hằng số Farađay F = 96500 C.mol -1 Ở 298K thì 2,303(RT/F) = 0,0592 ĐA: a/ quá trình có thể xảy ra trên catot : Cu2+ + 2e Cu (1) + 2H + 2e H2 2+ Co + 2e Co + Quá trình xảy ra trên anot : 2H 2O O2 + 4H + 4e(2) E 2+ b/ Áp dụng : Cu /Cu = 0,337 + 0,0592/2.lg0,02 = 0,287V E Co2+/Co = E0Co2+/Co = -0,277V E 2H+/H2 = 0,0592/2.lg.(0,01) 2 = -0,118V Thứ tự điện phân trên catot là Cu 2+ ; H+ ; Co2+ Khi % Cu2+ bị điện phân, ECu2+/Cu = 0,287V (khi đó H2 chưa thoát ra) nếu ngắt mạch điện và nối đoản mạch hai cực sẽ hình thành pin điện có cực dương (catot) là cặp O 2/H2O và cực âm (anot) là cặp Cu2+/Cu Phản ứng xảy ra : Catot : O2 + 4H+ + 4e H2O 2+ Anot : Cu Cu + 2e + 2Cu + O2 + 4H 2Cu2+ + 2H2O Pin phóng điện cho tới khi thế của 2 cực bằng nhau c/ Để tách hoàn toàn được Cu 2+ thế catot cần đặt là : E 2H+/H2 < Ec < ECu2+/Cu . Khi Cu2+ bị điện phân hoàn toàn thì : [Cu2+] = 0,02 . 0,005% = 10-6 M E Cu2+/Cu = 0,337 + 0,0592/2.log(10 -6) = 0,159V [H+] = 0,01 + 2(0,02 – 10 -6) 0,05V E 2H+/H2 = 0,0592/2.lg(0,05) 2 = -0,077V Vậy trong trường hợp tính không kể đến quá thế của H 2 trên điện cực platin thì thể tích catot cần khống chế trong khoảng -0,077V < E c < 0,159V, khi đó Cu2+ sẽ bị điện phân hoàn toàn. d/ 18

Từ (2) mol oxi giải phóng ra = (0,5.25.60) / (4.96500) = 1,943.10 -3 (mol) => Voxi = 0,0435 lít Theo (1) thì số mol ion đồng bị điện phân sau 25 phút : n Cu2+ = (0,5.25.60) / (2.96500) = 3,886.10 -3 (mol) < 0,02.200.10-3 = 4.10 -3 (mol) [Cu2+] dư = (0,004 – 0,003886) / 0,2 = 0,00057M Khi đó thế catot : Ec = ECu2+/Cu = 0,337 + 0,0592/2.log0,00057 = 0,24V Câu 22: Tính độ tan của AgI trong dung dịch Fe 2(SO4)3 0,05M trong môi trường H 2SO4. Cho E0 I- / I2 = 0,54 v E0 Fe3+ / Fe2+ = 0,77 v T AgI = 10 -16 ĐA: 2x AgI Ag+ + IT = 10-16 2I- - 2e → I2

K1 =

2x Fe3+ + 1e → Fe2+

[ ]

K2 =

10

10

2 ( 0 , 54 ) 0 , 059

0 , 77 0 , 059

______________________________________ 2AgI + 2Fe 3+ → 2Ag+ + 2Fe2+ + I2 K = T2K1(K2)2 = 10-24,2 0,1 – 2x 2x 2x x 16 x 5 = 10-24,2 (0,1  2 x ) 2

x K = 10 21 K rất lớn và nồng độ Fe 3+cho phản ứng nhỏ hơn nhiều so với Sn 2+ => phản ứng gần như hoàn toàn 2x ; 0,05 [Fe2+] = 0,05 M; [Sn4+] = 0,025 M; [Sn2+] = 0,025 M; [Fe3+] =  M 2 0, 0025 0, 025.  0, 05  K= => 1.1021 = =>  = [Fe3+] = 1,58.10-12 M 2 2 0, 025. 1,58.1012 0, 059 0, 025 Khi cân bằng Ecb = 0,77 + 0,059 lg = 0,15 + lg = 0,15 V 0, 025 0, 05 2 2. Ag + Fe3+ Ag + + Fe2+ CMcb 0,05 - x x x 0, 77  0,80 lgK = = -0,51 => K = 0,31 0, 059 x2 Ta có: = 0,31 => x = [Ag+] = [Fe2+] = 4,38.10-2 M 0, 05  x [Fe3+] = 6. 10-3 M. 6.103 Ecb = 0,77 + 0,059 lg = 0,80 + 0,059 lg 4,38.10 -2 = 0,72 V 4,38.102 Câu 27: Một pin được cấu tạo bởi 2 điện cực: điện cực thứ nhất gồm một thanh đồng nhúng trong dung dịch Cu2+ có nồng độ 10 -2 M; điện cực thứ 2 gồm một thanh đồng nhúng trong dung dịch phức chất [Cu(NH 3)4]2+ có nồng độ 10-2 M. Sức điện động của pin ở 25 0C là 38 mV. 1.Tính nồng độ (mol.l -1) của ion Cu2+ trong dung dịch ở điện cực âm. 0 2. Tính hằng số bền của phức chất. Biết : ECu 2  / Cu = 0,34 V. ĐA: 1. Điện cực Cu nhúng trong dung dịch phức chất [Cu(NH 3)4]2+: 0 ECu 2  / Cu = ECu 2 / Cu +

0,059 lg[Cu2+] 2

Mà [Cu2+] tự do trong dung dịch này thấp hơn so với điện cực Cu 2+/Cu còn lại, nên điện cực Cu nhúng trong dung dịch phức chất [Cu(NH 3)4]2+ có điện thế < điện cực còn lại và đóng vai trò cực âm. Ta có pin : (-) Cu  [Cu(NH3)4]2+ 10-2M Cu2+ 10-2M Cu (+) Sức điện động của pin : E = ECu

2

E Cu / Cu (+) -

2

/ Cu (-) = 0,038 =

10 2 0,059 lg [Cu 2  ](  ) 2

 lg[Cu2+](-) = -3,288 Vậy [Cu2+] trên điện cực âm = 5,15  10-4M 2. Vì :

[Cu(NH3)4]2+ [ ] 10-2 M

Cu2+ + 4NH 3 -4 5,15 10 M 45,1510-4M

2

[Cu ( NH 3 ) 4 ] 10 2  5,15  10 4 Kb    1,023  1012 2 4 4 4 4 [Cu ][ NH 3 ] 5,15  10  (4  5,15  10 ) Câu 28: 21

Nếu muốn thực hiện các quá trình sau đây: 2  a. Sn 2   Sn 4 b. Cu   Cu 2 c. Mn  MnO 4 d. Fe 2  Fe3 Chúng ta có thể dùng nước brom được không? Biết: 0 E 0 Fe3 / Fe2   0, 77v ; E 0CU2  / Cu  0,34v ; E MnO4 / Mn 2   1,51v E 0 Br / 2Br   1, 07v ; 2 Viết phương trình phản ứng nếu xảy ra và tính hằng số cân bằng của phản ứng xảy ra. ĐA: Sắp xếp các nữa phản ứng theo chiều tăng dần của thế điện cực chuẩn, ta có: Sn 4   2e € Sn 2 E 0Sn 4  / Sn 2   0,15v E 0Sn 4  / Sn 2   0,15v

Cu 2  e € Cu 

E 0 Cu 2  / Cu   0,34v

Fe3  e € Fe 2

E 0 Fe3 / Fe2   0, 77v

Br2  2e € 2Br 

E 0 Br2 / 2Br  1, 07v

MnO 4  8H   5e  Mn 2  4H 2 O

E 0 MnO / Mn 2   1,5v 4

Theo qui tắc α ta thấy có thể thực hiện các quá trình a, b, d a. Sn2+ + Br2 →Sn4+ + 2Br – E0 = +1,07 – (+0,15) = +0,92v 2.0,92

K  10 0,059  1,536.1031 b. 2Cu+ + Br2 → 2Cu2+ + 2Br – E0 = +1,07-(+0,34) = +0,73v 2.0,73

K  10 0,059  5,569.1024 c. 2Fe2+ + Br2 → 2Fe3+ + 2Br – E0 = +1,07-0,77=+0,3v K  10

2.0,3 0,059

 1, 477.1010

Câu 29: Người ta lập 1 pin gồm 2 nữa pin sau: Zn / Zn ( NO3 )2 (0,1M) và Ag / Ag NO3 (0,1M) có thể chuẩn tương ứng bằng -0,76v và 0,80v e. Thiết lập sơ đồ pin và các dấu ở 2 điện cực f. Viết phương trình phản ứng khi pin làm việc g. Tính E của pin h. Tính các nồng độ khi pin không có khả năng phát điện (pin đã dùng hết) ĐA: a.    Zn | Zn ( NO3 )2 (0,1M) || AgNO3 (0,1M) | Ag( ) b. Tại (-) có sự oxi hóa Zn – 2e → Zn 2+ Tại (+) có sự khử Ag + : Ag+ + e → Ag Phản ứng tổng quát khi pin làm việc: Zn + 2Ag+ → Zn2+ + 2Ag 0, 059 E Zn 2  / Zn  E 0 Zn 2  / Zn  lg  Zn 2 c. 2 0, 059 E Ag / Ag  E 0 Ag / Ag  lg  Ag  1



Epin = E Ag / Ag  E Zn 2  / Zn  E

E

0 Ag  / Ag



0 Zn 2  / Zn



2



 0, 059  Ag   lg 2  Zn 2

2

1 0, 059 10   0,80   0, 76    lg  1,56  0, 0295  1,53v 2 101 d. Khi hết pin E pin = 0 Gọi x là nồng độ M của ion Ag + giảm đi trong phản ứng khi hết pin. Ta có: 22

0, 059  0,1  x  0 lg  1,53 x 2 0,1  2 2

E pin



 0,1  x  x 0,1  2

2

 1051,86  0  x  0,1M

x  Zn 2  0,1   0,15M 2 x  Ag    0,1   .1051,86  4,55.1027 M 2  Câu 30: Tính sức điện động của pin : Pt H2 HCl 0,02 M P = 1 atm CH3COONa 0,04 M

AgCl / Ag

Cho E0 AgCl / Ag = 0,222 v K CH3COOH = 1,8. 10-5 ĐA: 1. Phản ứng theo quy ước : 2  AgCl + 1e → Ag + Cl H2 - 2e → 2 H + -----------------------------------2AgCl + H2 → 2Ag + 2Cl- + 2H+ Trong dung dịch HCl = H+ + Cl0,02 0,02 0,02 CH3COONa = CH3COO- + Na+ 0,04 0,04 0,04 + CH3COO + H CH3COOH bđ 0,04 0,02 pư 0,02 0,02 0,02 [ ] 0,02 0,02 CH3COOH CH3COO- + H+ K= 1,8.10-5 bđ 0,02 0,02 [ ] 0,02 – x 0,02 + x x x 0,02  x   1,8.10  5 0,02  x

x0 thì cöïc CuCu2+ laøm cöïc döông(+).cöïc Pt,H2(1atm) H+ 1M laøm cöïc aâm (-). Sô ñoà pin: (-) (+) + Pt,H2(1atm) H 1M  Cu2+ 1M Cu . Pöù ñieän cöïc: Cöïc (-) : H2  2e ƒ 2H Cöïc (+) : Cu2  2e ƒ Cu. Cu2  H2 ƒ Cu  2H . Pöù trong pin : o o Töông töï ta coù : Vì E2H / H2  E Zn2 / Zn neân ta coù sô ñoà pin : (-) (+) ZnZn2+ 1M H+ 1MH2 (1atm),Pt. Pöù ñieän cöïc: Cöïc (-) : Zn  2e ƒ Zn2  Cöïc (+) : 2H  2e ƒ H2.  2 Pöù trong pin : Zn  2H ƒ Zn  H2. b.Ta coù : ZnCl 2  Zn2  2Cl  0,01M 0,01M 2 CuCl 2  Cu  2Cl  0,001M 0,001M 0,059 E Zn2 / Zn  EoZn2 / Zn  lg[Zn2 ] 2 0,059 lg(0,01)  0,819V. = 0,76  2 0,059 o ECu2 / Cu  ECu  lg[Cu2 ] 2 / Cu 2 0,059 lg(0,001)  0,4335V = 0,345 2 Sô ñoà pin: (-) (+) ZnZn2+ 0,01M Cu2+ 0,001M  Cu. Pöù ñieän cöïc :

25

Cöïc (-) : Zn  2e ƒ Zn2 Cöïc (+) : Cu2  2e ƒ Cu. Pöù trong pin : Zn  Cu2 ƒ Cu  Zn2 . E pin  E p  E t  ECu2 / cu  E Zn2 / Zn = 0,4335-(-0,819) = 1,2525V. Câu 35: Cho giản đồ thế khử chuẩn Mn trong môi trường axit  2 MnO4   0,56 V  MnO4   ? MnO2 a. Tính thế khử chuẩn của các cặp MnO 42-/MnO2 b. Hãy cho biết phản ứng sau có thể xảy ra được không ? tại sao ? 3MnO42- + 4H + = 2MnO-4 + MnO2 + 2H2O Tính hằng số cân bằng của phản ứng trên. Đáp án a. 

Mn O4 +e -> Mn O4

2

E01 = 0,56V

 MnO4  4 H   3e  MnO2  2 H 2O E02 = 1,7V

(1) (2)

(2) – (1) ta có : 2

 MnO4  4 H   2e  MnO2  2 H 2O

(3)

G 3 = G 2 – G 1 - 2E03F = -3E 02 F – E01F 3E 0 2  E 01 3.1,7  0,56 0 E 3=   2,27V 2 2 MnO 42- + 2e- + 4H+ MnO2 + 2H2O E01 : 2,27V 2MnO4- + 2e 2MnO42E02 : 0,56V  3MnO4 2- + 4H+ 2Mn O4 + MnO2 + 2H2O  G03 =  G01–  G02 = -2E01F – (-2E02F) = -2F(E01-E02) K = 9,25.1057 Câu 36: Để nghiên cứu cân bằng sau ở 25 0C Cu( r) + 2Fe3+ (dd) Cu2+ (dd) + 2Fe2+ (dd) người ta chuẩn bị dung dịch CuSO 4 0,5M ; FeSO4 0,025M a. Cho biết chiều của phản ứng b. Tính hằng số cân bằng phản ứng Fe3  c. Tỉ lệ có giá trị bao nhiêu để phản ứng đổi chiều. Fe 2  E0 Cu2+ /Cu = 0,34V E0 Fe2+ / Fe = 0,77V Câu 37: Cho E0Cr2O72-/2Cr3+ = 1,36V a. Xét chiều của phản ứng tại pH=0, viết phương trình phản ứng dưới dạng ion và phân tử. b. Cân bằng phản ứng theo phương pháp ion-electron Đáp án a) Cr2O7 2- oxi hóa Fe2+ thành Fe3+ và bị Fe2+ khử về Cr3+ trong môi trường axit. Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ -> 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O K2Cr2O7 + 6FeSO4 + 7H2SO4 -> 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O b) Cân bằng theo phương pháp ion electron Cr2O7 2- + 14H+ + 6e-> 2Cr3+ + 7H2O 26

 

 

Fe 2+ - e -> Fe3+ 2+ Cr2O7 + 14H + 6Fe2+ -> 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O Câu 38: Cho phản ứng : Cu(r) + CuCl 2(dd) 2 CuCl(r) 0 1. Ở 25 C phản ứng xảy ra theo chiều nào, nếu người ta trộn một dung dịch chứa CuSO 4 0,2M; NaCl 0,4M với bột Cu lấy dư ? Cho T CuCl = 10-7 , E 0 Cu 2  / Cu   0,15V ; E 0 Cu 2  / Cu  0,335V 2. Tính hằng số cân bằng K của phản ứng trên ở 25 0C. ĐA: 1.bTa có : Cu2+ + 2e = Cu , G1 Cu2+ + 1e = Cu +, G 2 Cu+ + 1e = Cu , G3 G3  G1  G2

 

 1.F .E 0 Cu  / Cu  2.F .E 0 Cu 2  / Cu  1.F .E 0 Cu 2  / Cu 

E 0 Cu  / Cu  2 E 0 Cu 2 / Cu  E 0 Cu 2 / Cu 

= 2.0,335 - 0,15 = 0,52 V.

Ta có : [Cu 2 ] [Cu  ] 0,2  0,15  0,059 lg 7  0,498V ( với [Cu+] = TCuCl/[Cl-] ) 10 / 0,4

E Cu 2  / Cu   E 0 Cu 2  / Cu   0,059 lg

ECu+/Cu = E0Cu+/Cu + 0,059 lg [Cu+] = 0,52 + 0,059 lg 10 -7/ 0,4 = 0,13V. 2.Khi cân bằng : 0 K1 = 10 n.E / 0,059 = 5,35.10-7 K2 = ( 10-7)-2 = 1014 Vậy : K = K1 . K2 = 5,35.107.

Câu 39: A là dung dịch hỗn hợp CuSO 4 0,1 M và H2SO4 0,05 M. Tiến hành điện phân dung dịch A với anot trơ và catot bằng Cu. Tăng từ từ hiệu điện thế ở 2 cực của bình điện phân. Tính hiệu điện thế tối thiểu phải đặt vào 2 cực của bình điện phân để cho quá trình điện phân xảy ra (giả sử HSO4- điện li hoàn toàn, không xét sự tạo thành H 2O2 và H2S2O8). Cho biết: Eo(4H+, O2 / 2H2O) = 1,23 V; Eo(Cu2+/Cu) = + 0,34 V ĐA: CuSO4 Cu2+ + SO420,1M 0,1M H2SO4 2H+ + SO420,05M 0,1M H2O H+ + OHCác quá trình có thể xảy ra tại các điện cực: * Anot (cực dương): 2H2O – 4e O2 + 4H+ * Catot (cực âm): Cu2+ + 2e Cu 2H+ + 2e H2 * Tính E(O2, 4H+ / 2H2O) O2 + 4e + 4H+ 2H2O E(O2, 4H+ / 2H2O) = Eo(O2, 4H+ / 2H2O) +

0,059 lg[H+ ]4 4

27

= 1,23 + 0,059.lg0,1 = 1,171 (V) * Ta có: E(Cu 2+/Cu) = 0,34 +

0,059 lg0,1 2

= 0,311 (V) E(2H+/H2) = 0,0 + 0,059lg0,1 = - 0,059 (V) Vậy hiệu điện thế tối thiểu cần đặt vào 2 cực của bình điện phân để quá trình điện phân xảy ra là: Emin = 1,171 – 0,311 = 0,86 (V) Câu 40: Cho pin:   2  H2(Pt), p H 2 = 1 atm H 1M MnO 4 1M, Mn 1M, H 1M Pt Biết rằng sđđ của pin ở 25 oC là 1,5V. o 1. Hãy cho biết phản ứng quy ước, phản ứng thực tế xảy ra trong pin và xác định E MnO

4



/ Mn 2

2. Sức điện động của pin thay đổi ra sao (xét ảnh hưởng định tính), nếu: -Thêm ít NaHCO 3 vào nửa trái của pin? -Thêm ít FeSO4 vào nửa phải của pin? -Thêm ít CH3COONa vào nửa phải của pin? ĐA: 1. Vì Sđđ = E pin = +1,51V > 0, cực Pt (bên phải) là cactot, cực hiđro (bên trái) là anot, do đó phản ứng thực tế xảy ra trong pin sẽ trùng với phản ứng quy ước. Ở Catot xảy ra quá trình khử: MnO 4- + 8H+ + 5e D Mn2+ + 4H2O Ở Anot xảy ra quá trình oxi hóa: H 2  2H+ + 2e Phản ứng thực tế xảy ra: 2MnO 4- + 5H2 + 6H+  2Mn2+ + 8H2O Vì đây là pin tiêu chuẩn, nên theo quy ước: E opin  E o - E o-  E o

MnO 4- / Mn 2

o Vậy E MnO

4



/ Mn 2 

- Eo

2H  / H 2

 Eo

MnO 4 / Mn 2

 E opin  1,51 (V)

2. Khi thêm các chất vào nửa phải hoặc nửa trái của pin thì lúc đó pin không còn là pin tiêu chuẩn nữa. -Nếu thêm ít NaHCO 3 vào nửa trái của pin sẽ xảy ra phản ứng: HCO3- + H+  CO2 + H2O Làm [H ] giảm  E 2H  / H

 

+

2

0,0592 H   lg 2 p H2

2

giảm.

Do đó : E pin  E MnO4 / Mn 2 - E 2H  / H2 sẽ tăng. -Tương tự, thêm ít FeSO 4 vào nửa phải của pin sẽ xảy ra phản ứng: MnO4- + 5Fe2+ + 8H+  Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O SO42- + H+  HSO4Làm cho [MnO 4-] và [H+] giảm ; [Mn2+] tăng.  E MnO

4



/ Mn 2 

 Eo  MnO 4 / Mn 2



 

 0,0592 MnO 4 H   lg 5 Mn 2 





8

giảm, do đó Sđđ của pin giảm.

-Nếu thêm ít CH 3COONa vào nửa phải của pin sẽ xảy ra phản ứng: CH3COO- + H+  CH3COOH Do đó [H+] giảm, E MnO  / Mn 2 giảm, do đó Sđđ của pin sẽ giảm. 4

Câu 41: 28

.

Moät pin ñieän goàm ñieän cöïc laø moät sôïi daây baïc nhuùng vaøo dung dòch AgNO3 vaø ñieän cöïc kia laø moät sôïi daây platin nhuùng vaøo dung dòch muoái Fe2 vaø Fe3 . a) Vieát phöông trình phaûn öùng khi pin hoaït ñoäng. b) Tính söùc ñieän ñoäng cuûa pin ôû ñieàu kieän chuaån.  2 3 c) Neáu  Ag  = 0,1M vaø  Fe  =  Fe  = 1M thì phaûn öùng trong pin xaûy ra nhö theá naøo? d) Haõy ruùt ra nhaän xeùt veà aûnh höôûng cuûa noàng ñoä chaát tan ñeán gía trò cuûa theá ñieän cöïc vaø chieàu höôùng cuûa phaûn öùng xaûy ra trong pin. 0 Bieát : EAg / Ag = 0,8V ; E0 = 0,77V ; E0 = - 0,44V . Fe2 / Fe Fe2 / Fe ĐA: a) Phöông trình phaûn öùng khi pin hoaït ñoäng :

Fe2

 aq

 Ag

 aq

= Fe3 +Ag r

(1)

 aq

b) Theá cuûa phaûn öùng (sññ cuûa pin) ôû ñieàu kieän chuaån : 0 0 E0 pin =E Ag / Ag - E Fe3 / Fe2 =0.8 - (+0,77) =0,03 V  2 c) Neáu  Ag  = 0,1M vaø  Fe 

3 =  Fe 

= 1M thì sññ cuûa pin seõ laø :

0, 06 1.101 lg  - 0,03V