MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ ĐIỆN HÓA HỌC VÀ BÀI TẬP DÙNG CHO BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI (KÈM ĐÁP ÁN CHI TIẾT)

CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HOÁ HỌC

vectorstock.com/3687784

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection DẠY KÈM QUY NHƠN OLYMPIAD PHÁT TRIỂN NỘI DUNG

MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ ĐIỆN HÓA HỌC VÀ BÀI TẬP DÙNG CHO BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI (KÈM ĐÁP ÁN CHI TIẾT) PDF VERSION | 2020 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594

Ơ

N

O

FF

CHUYÊN ĐỀ TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG-2015

IC IA L

MÃ: H09A

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ ĐIỆN HOÁ HỌC VÀ BÀI TẬP DÙNG CHO BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

NĂM HỌC 2014-2015

MỤC LỤC CÁC NỘI DUNG

Trang

PHẦN A: MỞ ĐẦU

1 2

II. Mục đích nghiên cứu

2

III. Nhiệm vụ

3

IV. Giả thuyết khoa học

4

V. Phương pháp nghiên cứu

IC IA L

I. Lí do chọn đề tài

4

VI. Điểm mới của chuyên đề

4

PHẦN B: NỘI DUNG

5

FF

Chương I: ÔN TẬP VÀ BỔ SUNG MỘT SỐ KIẾN THỨC VỀ ĐIỆN HOÁ HỌC I.1. Điện cực và thế điện cực I.3. Sự điện phân – Các yếu tố ảnh hưởng đến thế điện cực

N

Chương II: Hệ thống bài tập trắc nghiệm

O

I.2. Chiều tự diễn biến của phản ứng oxi hóa khử

Ơ

II.1. Các bài tập trắc nghiệm gồm 90 bài.

II.2. Đáp án và hướng dẫn giải chi tiết các bài tập trắc nghiệm

III.2 Hướng dẫn giải các bài tập tự luận

N

III.1 Các bài tập tự luận gồm 59 bài

H

Chương III :Hệ thống bài tập tự luận

II . KẾT LUẬN

6 11 13 14 29 47 48 56 74 94 97 98

Q

I .Kiến nghị

U

PHẦN C: Kiến nghị và kết luận

Y

Chương IV :Một số bài tập điện hóa trong các đề thi học sinh giỏi khu vực và quốc gia

5

98

Tài liệu tham khảo

D

ẠY

KÈ

M

99

2

PHẦN A : MỞ ĐẦU I. Lí do chọn đề tài Đầu thế kỉ XXI, nền giáo dục của thế giới có những bước tiến lớn với nhiều thành tựu về mọi mặt. Hầu hết các quốc gia nhận thức sự cần thiết và cấp bách phải đầu tư cho giáo dục. Luật Giáo dục 2005 của nước ta đã khẳng định: “Phát triển giáo dục là quốc sách hàng đầu nhằm nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài”. Như vậy, vấn đề bồi dưỡng nhân tài nói chung,

IC IA L

đào tạo học sinh giỏi, học sinh chuyên nói riêng đang được nhà nước ta đầu tư hướng đến.

Trong hội nghị toàn quốc các trường THPT chuyên, Phó Thủ tướng, nguyên Bộ trưởng Bộ GD&ĐT Nguyễn Thiện Nhân nhấn mạnh: “Hội nghị được tổ chức nhằm tổng kết kết quả đạt được, những hạn chế, bất cập, đồng thời đề ra mục tiêu, giải pháp nhằm

FF

xây dựng, phát triển các trường THPT chuyên thành hệ thống các trường THPT chuyên chất lượng cao làm nhiệm vụ phát hiện, bồi dưỡng tài năng trẻ, đáp ứng yêu cầu phát

O

triển đất nước trong thời kỳ đổi mới và hội nhập”. Hệ thống các trường THPT chuyên đã đóng góp quan trọng trong việc phát hiện, bồi dưỡng học sinh năng khiếu, tạo nguồn

N

nhân lực chất lượng cao cho đất nước, đào tạo đội ngũ học sinh có kiến thức, có năng lực

Ơ

tự học, tự nghiên cứu, đạt nhiều thành tích cao góp phần quan trọng nâng cao chất lượng và hiệu quả giáo dục phổ thông. Tuy nhiên một trong những hạn chế, khó khăn của hệ

H

thống các trường THPT chuyên trong toàn quốc đang gặp phải đó là chương trình, sách

N

giáo khoa, tài liệu cho môn chuyên còn thiếu, chưa cập nhật và liên kết giữa các trường.

Y

Bộ Giáo Dục và Đào tạo chưa xây dựng được chương trì nh chính thức cho học sinh

U

chuyên nên để dạy cho học sinh, giáo viên phải tự tìm tài liệu, chọn giáo trình phù hợp, phải tự xoay sở để biên soạn, cập nhật giáo trình.

Q

Bộ môn Hóa học là một trong các bộ môn khoa học cơ bản, rất quan trọng. Mỗi

M

mảng kiến thức đều vô cùng rộng lớn. Đặc biệt là những kiến thức giành cho học sinh chuyên hóa, học sinh giỏi cấp khu vực, cấp Quốc Gia, Quốc tế. Trong đó điện hoá học là

KÈ

một trong các nội dung rất quan trọng. Phần này thường có trong các đề thi học sinh giỏi lớp 10, 11 khu vực; Olympic trại hè Hùng Vương hoặc gắn với các kiến thức phần kim

ẠY

loại trong các đề thi học sinh giỏi Quốc Gia, Quốc Tế. Tuy nhiên, trong thực tế giảng dạy ở các trường phổ thông nói chung và ở các trường chuyên nói riêng, việc dạy và học ph ần

D

kiến thức về điện hoá gặp một số khó khăn: - Đã có tài liệu giáo khoa dành riêng cho học sinh chuyên hóa, nhưng nội dung kiến thức lí

thuyết về điện hoá còn sơ sài chưa đủ để trang bị cho học sinh, chưa đáp ứng được yêu cầu của các kì thi học sinh giỏi các cấp.

- Tài liệu tham khảo về mặt lí thuyết thường được sử dụng là các tài liệu ở bậc đại học, cao đẳng đã được biên soạn, xuất bản từ lâu. Khi áp dụng những tài liệu này cho học sinh phổ thông gặp

3

rất nhiều khó khăn. Giáo viên và học sinh thường không đủ thời gian nghiên cứu do đó khó xác định được nội dung chính cần tập trung là vấn đề gì.

- Trong các tài liệu giáo khoa chuyên hóa lượng bài tập rất ít, nếu chỉ làm các bài trong đó thì HS không đủ “lực” để thi vì đề thi khu vực, HSGQG, Quốc Tế hằng năm thường cho rộng và sâu hơn nhiều. Nhiều đề thi vượt quá chương trình. chưa có sách bài tập dành riêng cho học sinh chuyên hóa về các nội dung này.

IC IA L

- Tài liệu tham khảo phần bài tập vận dụng các kiến thức lí thuyết về điện hoá cũng rất ít, Để khắc phục điều này, tự thân mỗi GV dạy trường chuyên phải tự vận động, mất rất nhiều thời gian và công sức bằng cách cập nhật thông tin từ mạng internet, trao đổi với đồng nghiệp, tự nghiên

cứu tài liệu…Từ đó, GV phải tự biên soạn nội dung chương trình dạy và xây dựng hệ thống bài tập

FF

để phục vụ cho công việc giảng dạy của mình.

Xuất phát từ thực tiễn đó, là giáo viên trường chuyên, chúng tôi rất mong có được một

O

nguồn tài liệu có giá trị và phù hợp để giáo viên giảng dạy - bồi dưỡng học sinh giỏi các cấp và cũng để cho học sinh có được tài liệu học tập, tham khảo. Trong năm học này chúng tôi tập trung

N

biên soạn chuyên đề : ĐIỆN HOÁ và một số dạng bài tập hay gặp trong các đề thi học sinh giỏi khu

Ơ

vực và quốc gia.

Trong thời gian tới nhờ sự quan tâm đầu tư của nhà nước, của Bộ Giáo Dục cùng với sự nỗ

H

lực của từng giáo viên dạy chuyên, sự giao lưu học hỏi, chia sẻ kinh nghiệm của các trường chuyên

N

trong khu vực và cả nước chúng tôi hi vọng sẽ có 1 bộ tài liệu phù hợp, đầy đủ giành cho giáo viên

Y

và học sinh chuyên.

U

II. Mục đích nghiên cứu

Đúc rút và tổng kết kinh nghiệm trong rất nhiều năm giảng dạy đội tuyển hoá học quốc gia để từ

Q

đó hoàn thành chuyên đề ‘MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ ĐIỆN HOÁ VÀ BÀI TẬP DÙNG CHO BỒI

M

DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN HOÁ HỌC ‘ để làm tài liệu phục vụ cho giáo viên trường chuyên giảng dạy, ôn luyện, bồi dưỡng học sinh giỏi các cấp và làm tài liệu học tập cho học sinh chuyên

KÈ

hoá. Ngoài ra còn là tài liệu tham khảo cho giáo viên môn hóa học và học sinh yêu thích môn hóa học nói chung.

ẠY

III. Nhiệm vụ

1- Nghiên cứu chương trình hóa học phổ thông nâng cao và chuyên hóa học, phân tích các đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh, khu vực, cấp quốc gia, quốc tế và đi sâu về nội dung liên quan đến vấn đề

D

điện hoá .

2- Sưu tầm, lựa chọn trong tài liệu giáo khoa, sách bài tập cho sinh viên, trong các tài liệu tham khảo. Các đề thi học sinh giỏi các cấp có nội dung liên quan; phân loại, xây dựng các bài tập lí thuyết và tính toán các bài tập cả trắc nghiệm và tự luận.

3- Đề xuất phương pháp xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập dùng cho việc giảng dạy, bồi dưỡng học sinh giỏi các cấp ở trường THPT chuyên 4

IV. Giả thuyết khoa học Nếu giáo viên giúp học sinh nắm vững vấn đề lí thuyết và xây dựng được hệ thống bài tập chất lượng, đa dạng, phong phú đồng thời có phương pháp sử dụng chúng một cách thích hợp thì sẽ nâng cao được hiệu quả quá trình dạy- học và bồi dưỡng học sinh giỏi, chuyên hóa học.

V. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu thực tiễn dạy học và bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học ở trường THPT chuyên

IC IA L

- Nghiên cứu các tài liệu về phương pháp dạy học hóa học, các tài liệu về bồi dưỡng học sinh giỏi, các đề thi học sinh giỏi, . . .

- Thu thập tài liệu và truy cập thông tin trên internet có liên quan đến đề tài.

- Đọc, nghiên cứu và xử lý các tài liệu.

FF

VI. Điểm mới của chuyên đề

- Chuyên đề đã xây dựng được hệ thống hệ thống lí thuyết cơ bản có mở rộng và nâng cao một cách

O

hợp lí và hệ thống bài tập gồm 168 bài có phân loại rõ ràng các dạng câu hỏi lí thuyết, các dạng bài tập về điện hoá học để làm tài liệu phục vụ cho học sinh và giáo viên trường chuyên học tập. giảng

N

dạy, ôn luyện, bồi dưỡng trong các kì thi học sinh giỏi các cấp và làm tài liệu học tập cho học sinh

Ơ

đặc biệt cho học sinh chuyên về điện hoá. Ngoài ra còn là tài liệu tham khảo mở rộng và nâng cao cho giáo viên môn hóa học và học sinh yêu thích môn hóa học nói chung.

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

- Đề xuất phương pháp xây dựng và sử dụng có hiệu quả hệ thống bài tập hóa học.

5

NỘI DUNG Chương I: Ôn tập và bổ xung một số kiến thức về điện hoá Chương II: Hệ thống bài tập trắc nghiệm gồm 90 bài-hướng dẫn giải Chương III: Hệ thống bài tập tự luận gồm 59 bài –hương dẫn giải Chương IV: Các bài tập chọn lọc trong các đề thi học sinh giỏi hoá học khu vực và quốc gia

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

gồm 19 bài và hướng dẫn giải chi tiết.

6

PHẦN B : NỘI DUNG CHƯƠNG 1: ÔN TẬP VÀ BỔ SUNG MỘT SỐ KIẾN THỨC VỀ ĐIỆN HOÁ HỌC I. Điện cực và thế điện cực.

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

1. Điện cực. Điện cực là một vật đẫn điện được thường được đặt tiếp xúc với môi trường phi kim (chẳng hạn dung dịch chất điện giải) của mạch điên và trên bề mặt của nó xẩy ra quá trình oxi hoá hoặc quá trình khử. Chẳng hạn, điện cực Cu,CuSO4 là tấm kim loại đồng nhúng trong dung dịch CuSO4, trên bề mặt của nó xảy ra quá trình khử ion Cu2+ hoặc oxi hoá đồng kim loại.

Vật liệu dùng làm điện cực có thể tham gia hoặc không tham gia vào phản ứng điện hoá. Điện cực trơ là loại điện cực mà vật liệu điện cực không có vai trò hoá học trong các phản ứng xẩy ra trên điện cực. Điện cực làm bằng kim loại quý, điện cực than chì là những ví dụ về điện cực trơ.

Trong các phản ứng oxi hoá – khử thông thường, chất khử trực tiếp nhường electron cho chất oxi hoá. Còn trong phản ứng điện hoá học, sự khử và sự oxi hoá xảy ra trên các điện cực khác nhau. Vì thế, người ta phân biệt điện cực ở đó xảy ra sự khử với điện cực ở đó xảy ra sự oxi hoá và đặt tên là catot và anot:  Catot là điện cực mà tại đó xảy ra sự khử, tức là xảy ra quá trình nhận electron.  Anot là điện cực mà tại đó xảy ra sự oxi hoá, tức là xảy ra quá trình nhường electron.

1.1. Anot và catot trong quá trình điện phân Khi điện phân dung dịch HCl (hình bên), các điện cực được nối với hai cực của nguồn điện (acquy). Điện cực nối với cực âm sẽ tích điện âm. Điện cực kia nối với cực dương của nguồn sẽ tích điện dương. Điện trường do hai điện cực tạo ra trong dung dịch làm cho các ion âm Cl đi về điện cực dương. Tại đây, hai ion Cl nhường 2 electron để tạo ra 1 phân tử khí Cl2: 2Cl(dd)  2e  Cl2(k) Như vậy, khi điện phân, cực dương là nơi xảy ra sự oxi hoá ion Cl.

Theo định nghĩa nói ở trên, cực dương là anot.

Theo chiều ngược lại, các ion dương H+ đi về điện cực âm. Tại đây, hai ion H+ sẽ nhận 2 electron để trở thành phân tử H2: 2H+(dd) + 2e  H2 (k) Điện cực âm là nơi xảy ra sự khử ion H+. Theo định nghĩa nói ở trên, cực âm là catot.

Phản ứng hoá học xảy ra trong toàn bộ hệ : Dòng diên  H2 + Cl2 2HCl  (1) Clo là một phi kim điển hình, phản ứng mãnh liệt với hiđro. Phản ứng (1) tức là sự phân li HCl thành hiđro không thể tự diễn biến, nhưng đã xảy ra một cách cưỡng bức nhờ năng lượng của dòng điện.

1.2. Anot và catot trong pin điện hoá Xét một pin điện hoá được tạo ra bằng cách nối điện cực Zn nhúng trong dung dịch ZnSO4 với điện cực Cu nhúng trong dung dịch CuSO4. Cầu muối chứa dung dịch chất điện li đóng vai trò như một dây dẫn, làm cho mạch kín để dòng điện có thể lưu thông.

Tại điện cực Zn, một kim loại hoạt động mạnh hơn Cu, nguyên tử Zn nhường electron để trở thành ion Zn2+ đi vào dung dịch. Những electron này theo dây dẫn đi sang điện cực đồng,, nơi mà các electron này được ion Cu2+ trong dung dịch CuSO4 thu nhận để trở thành nguyên tử Cu bám vào điện cực Cu. Sự chuyển electron này làm phát sinh dòng điện. Vì vậy, ta gọi đây là một pin điện hoá, hay nguyên tố Ganvani.

Khi các nguyên tố Ganvani đầu tiên được phát hiện, người ta chưa tìm ra electron và đinh ninh rằng dòng điện là dòng chuyển dời của các điện tích dương, vì thế chiều dòng điện được quy ước là chiều chuyển động của các điện tích dương, tức là ngược với chiều chuyển động của dòng electron mà ngày nay chúng ta đã biết. Người ta cũng quy ước rằng dòng điện đi từ cực dương sang cực âm trong pin điện hoá. Như vậy điện cực đồng là cực dương còn điện cực kẽm là cực âm.

Trong pin điện hoá này,tại cực âm (Zn) xảy ra sự oxi hoá kẽm: 7

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

Zn (r)  2e  Zn2+(dd) Tại cực dương xảy ra sự khử ion Cu2+: Cu2+(dd) + 2e  Cu(r) Toàn bộ phản ứng xảy ra trong pin: Zn(r) + Cu2+(dd)  Zn2+ (dd) + Cu(r) (2) Phản ứng (2) có thể tự diễn biến, vì Zn đứng trước Cu trong dãy hoạt động hoá học của các kim loại. Áp dụng định nghĩa đã nêu về catot và anot thì trong pin điện hoá Zn-Cu - Tại điện cực âm (Zn) xảy ra sự oxi hoá Zn thành Zn2+ nên cực âm là anot.

- Tại điện cực dương (Cu) xảy ra sự khử Cu2+ thành Cu nên cực dương là catot.

Như vậy dấu của catot và anot trong pin và trong hệ điện phân là ngược nhau. Sự chuyển hoá năng lượng trong pin và trong sự điện phân cũng ngược nhau.

Trong pin điện, một phản ứng hoá học tự diễn ra và năng lượng của phản ứng này chuyển thành điện năng. Còn trong điện phân, năng lượng của dòng điện đã gây ra sự tiến hành cưỡng bức một phản ứng hoá học không có khả năng tự diễn biến.

2. Thế điện cực và sức điện động của pin điện Trở lại ví dụ về pin điện hoá Zn-Cu. Sự xuất hiện dòng điện đi từ cực đồng sang cực kẽm chứng tỏ rằng giữa hai điện cực có sự chênh lệch điện thế, tức là trên mỗi điện cực đã xuất hiện một thế điện cực.

Hiệu của thế điện cực dương (E+) và thế điện cực âm (E-) chính là động lực gây ra sự chuyển động của điện tích trong mạch vì thế được gọi là sức điện động (Epin), viết tắt là SĐĐ: (3) Epin = E+ - E3. Sức điện động chuẩn và thế điện cực chuẩn 3.1. Thế điện cực chuẩn.

SĐĐ của pin điện, có thể đo được bằng thực nghiệm (chẳng hạn nhờ một von kế có điện trở rất lớn). Nó phụ thuộc vào nhiệt độ, bản chất điện hoá của các kim loại dùng làm điện cực và nồng độ của các ion trong dung dịch tiếp xúc với các điện cực. Để có thể so sánh tính chất điện hoá của các kim loại, người ta đo SĐĐ trong trường hợp nồng độ các ion trong các dung dịch bằng 1 M và áp suất rieng phần của các chất khí có tham gia vào phản ứng điện cực bằng 1 atm. SĐĐ đo được trong điều kiện như vậy gọi là SĐĐ chuẩn (E0pin). còn thế điện cực của các điện cực trong các điều kiện ấy gọi là thế điện cực chuẩn (E+0, E-0). Phương trình (3) khi ấy có dạng: E0pin = E+0 - E-0 (4) Cần chú ý rằng khái niệm thế điện cực chuẩn chỉ gắn với điều kiện nồng độ các ion trong các dung dịch bằng 1 M và áp suất rieng phần của các chất khí có tham gia vào phản ứng điện cực bằng 1 atm.

Thế điện cực chuẩn phụ thuộc vào nhiệt độ. Chỉ có thế điện cực chuẩn của điện cực hiđro được quy ước bằng không ở mọi nhiệt độ.

3.2. Điện cực hidro chuẩn Khi đo SĐĐ chuẩn (E0pin), người ta chỉ xác định được hiệu các thế điện cực chuẩn của cực dương và cực âm, nhưng không xác định được giá trị riêng rẽ của các thế điện cực chuẩn. Vì thế người ta đưa ra khái niệm điện cực hidro chuẩn và quy ước rằng thế điện cực của điện cực này bằng 0,000 V ở mọi nhiệt độ. Điện cực hidro chuẩn được tạo ra bằng cách sục khí hydro ở áp suất 1 atm vào một tấm kim loại Platin phủ muội Platin nhúng trong dung dịch H+ có nồng độ 1 M (hình 2).

Hình 2 Bán phản ứng xảy ra trên điện cực hidro: 2H+ + 2e  H2 3.3. Tính thế điện cực chuẩn dựa vào đo SĐĐ chuẩn (E0pin) và quy ước về thế điện cực của điện cực hidro chuẩn (E0(hidro) = 0)

8

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

Nếu ta thiết lập một pin điện hoá bao gồm điện cực nghiên cứu chuẩn (đóng vai trò cực dương) và điện cực hidro chuẩn (hình 3) thì: E0pin = E0+  E0(hidro) = E0+  0,000 = E0+ > 0 (5) Khi điện cực hidro chuẩn đóng vai trò cực dương: E0pin = E0(hidro) - E0- = 0,000 - E0- = E0- > 0  E0- < 0 (6) Như vậy thế điện cực chuẩn của một điện cực ở bất kì nhiệt độ nào đều có trị tuyệt đối bằng SĐĐ chuẩn (E0pin)pin điện hoá bao gồm điện cực nghiên cứu chuẩn và điện cực hidro chuẩn. Khi điện cực nghiên cứu đóng vai trò cực dương, thế điện cực chuẩn của nó (E0) có dấu dương. Khi điện cực nghiên cứu đóng vai trò cực âm, thế điện cực chuẩn của nó (E0) có dấu âm.

Bằng cách nói trên người ta xác định được thế điện cực chuẩn của các điện cực tạo thành từ một kim loại nhúng trong dung dịch muối của nó. Bán phản ứng trên các điện cực này có thể viết ở dạng chung: Mn+ + ne  M (7) Trong đó ne là số electron, M kí hiệu kim loại.

Vì phương trình (7) biểu diễn quá trình quá trình khử ion kim loại, nên các giá trị thế điện cực chuẩn đo được (hoặc tính được) được gọi là thế khử chuẩn và kí hiệu là EM0 n / M , chẳng hạn

Q

U

E 0Zn 2 /Zn hay E 0Cu 2 /Cu ... Bảng 1 cung cấp các giá trị thế khử chuẩn ở 25oC của một số nguyên tố thường gặp

BẢNG 1: Thế điện cực chuẩn ở 25oC của một số nguyên tố thường gặp

M

Bán phản ứng Li+ + 1e K+ + 1e Ca2+ + 2e Na+ + 1e Mg2+ + 2e Al3+ + 3e Zn2+ + 2e Cr3+ + 3e Fe2+ + 2e Cd2+ + 2e Ni2+ + 2e Sn2+ + 2e Pb2+ + 2e 2H+ + 2e Cu2+ + 2e I2 + 2e

D

ẠY

KÈ

Nguyên tố Li K Ca Na Mg Al Zn Cr Fe Cd Ni Sn Pb H2 Cu I2

               

Thế điện cực chuẩn E0, Von 3,045 2,925 2,87 2,714 2,37 1,66 0,763 0,74 0,44 0,403 0,25 0,14 0,126 0,000 +0,337 +0,535

Li K Ca Na Mg Al Zn Cr Fe Cd Ni Sn Pb H2 Cu 2I 9

IC IA L

Hg +0,789 Hg2+ + 2e  Hg +  Ag +0,799 Ag + e  Ag   Br2 +1,08 Br2 + 2e  2Br   Cl2 +1,360 Cl2 + 2e  2Cl 3+  Au +1,50 Au + 3e  Au   F2 +2,87 F2 + 2e  2F Dựa vào bảng số liệu trên ta thấy: -Thế điện cực càng âm thì kim loại có tính khử càng mạnh và ion của nó có tính oxi hoá càng yếu.

-Thế điện cực càng dương thì kim loại có tính khử càng yếu và ion của nó có tính khử càng mạnh.

Với phi kim, thể điện cực càng dương, tính oxi hoá của nó càng mạnh và tính khử ion của nó càng yếu.

Người ta có thể xếp kim loại thành một dãy theo thứ tự tăng dần thế khử chuẩn.

Chú thích: Thế oxi hoá chuẩn là giá trị ngược dấu của thế khử chuẩn. Chẳng hạn thế oxi hoá chuẩn của điện cực kẽm, kí hiệu là E 0Zn/Zn 2+ sẽ là +0,763 và tương ứng với bán phản ứng:

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

Zn(r)  2e  Zn2+(dd) Theo đề nghị của IUPAC, các bảng số liệu thường cung cấp giá trị thế khử chuẩn. Trong khi ở Mĩ và Canada, người ta hay dùng thế oxi hoá chuẩn.

Thế khử chuẩn là đại lượng phụ thuộc vào nhiệt độ. Nhưng người ta quy ước rằng thế điện cực hidro chuẩn luôn bằng 0,000 V ở mọi nhiệt độ, để việc đo thế điện cực bằng cách so sánh với điện cực hidro được thuận tiện.

Trong các tài liệu người ta cũng thường sử dụng thuật ngữ thế của pin điện với nghĩa của SĐĐ.

Trong ví dụ về pin Zn-Cu chúng ta đã thấy rằng nếu phản ứng oxi hoá khử Zn(r) + Cu2+(dd)  Zn2+ (dd) + Cu(r) được bố trí sao cho sự khử và sự oxi hoá xảy ra riêng biệt trên các điện cực khác nhau làm cho sự trao đổi electron phải thực hiện gián tiếp qua dây dẫn thì sẽ hình thành một pin điện hoá. Sử dụng quy ước về thế điện cực hidro chuẩn có thể xác định được thế khử chuẩn của các cặp oxi hoá - khử nói trên. Về nguyên tắc, bất kì phản ứng oxi hoá khử nào cũng có thể được bố trí như vậy. Vì thế, tương tự như với các cặp oxi hoá – khử Cu2+/Cu, Zn2+/Zn, người ta cũng xác định được thế khử chuẩn của các cặp oxi hoá – khử bất kì.

Giá trị thế khử chuẩn của một số cặp oxi hoá – khử liên quan đến nhiều phản ứng vô cơ quan trọng được cho dưới đây: MnO4 + 8H+ + 5e  Mn2+ + 4H2O E0 = +1,507 V MnO4 + 4H+ + 3e  MnO2(r) + 2H2O E0 = +1,70 V MnO4 + 2H2O + 3e  MnO2(r ) + 4OH E0 = +0,60 V +  3+ 2 E0 = +1,33 V Cr2O7 + 14H + 6e  2Cr + 7H2O CrO4 + 4H2O + 3e  Cr(OH)4 + 4OH E0 = 0,13 V NO3 + 4H+ + 3e  NO + 2H2O E0 = +0,96 V 2  2 S2O8 + 2e  2SO4 E0 = +1,96 V 2SO42 + 4H+ + 2e  S2O62 + 2H2O E0 = 0,25 V SO42 + H2O + 2e  SO32 + 2OH E0 = 0,936 V SO42 + 4H+ + 2e  H2SO3 + H2O E0 = +0,172 V 2  2  2SO3 + 2H2O + 2e  S2O4 + 4OH E0 = 1,13 V 2SO32 + 3H2O + 4e  S2O32 + 6OH E0 = 0,576 V O2(k) + 4H+ + 4e  2H2O E0 = +1,229 V   O2(k) + 2H2O + 4e  4OH E0 = +0,401 V O3(k) + 2H+ + 2e  O2(k) + H2O E0 = +2,07 V 2H2O + 2e  H2 + 2OH E0 = 0,828 V 3+ 2Fe + e Fe E0 = +0,77 V 0 Chú thích: các giá trị ở trên là thế khử chuẩn ở 25oC. Chẳng hạn EMnO = +1,507 V liên quan  / Mn 2 4



đến bán phản ứng khử MnO4 trong môi trường axit thành Mn [Mn2+] = 1M. 10

2+

trong điều kiện [MnO4]=1M và

Mặc dù các giá trị ở trên là thế khử chuẩn, trong các tài liệu người ta vẫn hay dùng thuật ngữ thế oxi hoá – khử chuẩn để chỉ các giá trị này.

0 = - 1,507 V. Khi cung cấp giá trị thế oxi hoá chuẩn người ta sẽ kí hiệu là: EMn 2 / MnO  4

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

4. Các yếu tố ảnh hưởng đến thế điện cực.

4.1. Ảnh hưởng của nồng độ, phương trình Nernst.

Mối quan hệ giữa thế điện cực với nồng độ dạng oxi hoá và dạng khử được biểu diễn bằng phương trình Nernst: RT E = E0 (8) ln Q nF Ở 25oC, phương trình trở thành: 0, 059 E = E0 .lgQ (9) n với E là thế của điện cực tại điều kiện nồng độ bất kì, E0 là thế điện cực tại điều kiện tiêu chuẩn, R là hằng số khí, R = 8,31 J.mol1.K1, T là nhiệt độ Kenvin, n là số electron trao đổi trong bán phản ứng, Q, thường gọi là tỉ số phản ứng, là biểu thức có dạng giống như hằng số cân bằng nhưng các nồng độ có mặt trong biểu thức không phải là nồng độ khi hệ đạt đến cân bằng.

Chẳng hạn có thể áp dụng phương tình Nernst để tính thế điện cực của điện cực kẽm khi nồng độ ion kẽm trong dung dịch bằng 0,01 M: 0, 059 1 E Zn2 / Zn = E 0Zn2 / Zn lg =- 0,704 V 2 [Zn 2+ ] Chú ý rằng tỉ số phản ứng [Zn]/[Zn2+] =1/ [Zn2+] vì kẽm kim loại ở trạng thái rắn, nên theo quy ước về trạng thái chuẩn [Zn] = 1.

Khi trong bán phản ứng biểu diễn quá trình khử dạng oxi hoá có mặt ion H+hoặc OH- thì trong phương trình Nernst cũng có mặt nồng độ H+ hoặc OH-. Chẳng hạn phản ứng khử ion MnO4 trong môi trường axit: MnO4 (dd) + 5e + 8H+(dd)  Mn2+(dd) + 4H2O(l) [Mn 2+ ] 0, 059 0 E MnO /Mn 2 = E MnO /Mn 2 lg 4 4 [MnO 4 ].[H + ]8 5 Khi [MnO4] = 0,2M, [Mn2+] = 0,02 M và [H+] = 0,1 M ta có: 0, 059 0,02 E MnO /Mn 2 = E 0MnO /Mn 2 lg 4 4 5 0,2.(10-1 )8 Sự phụ thuộc của thế điện cực vào nồng độ tạo ra khả năng thiết lập những pin nồng độ có hai điện cực làm bằng cùng một kim loại nhưng nhúng vào hai dung dịch có nồng độ khác nhau (hình 4)

Hình 4. Sơ đồ một pin nồng độ 11

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

Chú thích: Thế khử chuẩn của hidro được quy ước bằng 0,000. Trong nước, [H+][OH-] = 10-14. Thế điện cực của hidro trong nước có thể tính từ phương trình Nernst : pH RT RT pH 2 .

E2H+/H2 = E02H+/H2 (20) ln 14 [OH - ]2 ln + 2 2 = 0 2F 10 2F [H ] Khi PH2 = 1 atm, T = 298,15 K, (20) trở thành: RT E2H+/H2 = - 0,828 (21) ln[OH- ]2 2F Giá trị - 0,828 V được xem như thế khử chuẩn của nước tương ứng với bán phản ứng: 2H2O(l) + 2e  2OH(aq) + H2(k) E0 = 0,828 V (22) Tuy nhiên, khi điện phân, ngay khi thế của catot đạt được giá trị - 0,828 V cũng chưa xảy ra sự khử cation H+ ở catot. Do ảnh hưởng của quá thế (xem phần quá thế ở dưới), để quan sát được phản ứng khử cation H+, cần có thế catot âm hơn so với thế khử chuẩn của nước (0,828 V) 4.2. Ảnh hưởng của áp suất. Áp suất chỉ ảnh hưởng đến thế điện cực khi có sự tham gia của chất khí vào phản ứng trên bề mặt điện cực. Ảnh hưởng đó phản ảnh trong phương trình Nernst. Chẳng hạn như sự phụ thuộc của thế điện cực hydro vào áp suất khí H2 trên bề mặt điện cực platin làm thay đổi thế của điện cực hidro: 2H+(dd) + 2e  H2(k) PH 0, 059 lg +2 2 E H /H = E 0H  / H 2 2 2 [H ] 4.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ Nhiệt độ ảnh hưởng đến thế điện cực E thông qua sự thay đổi thế điện cực chuẩn E0 theo nhiệt độ và sự có mặt thừa số T trong phương trình Nernst.

5. Sơ đồ của pin điện Người ta quy ước viết sơ đồ của một pin điện hoá như sau: - Điện cực dương được đặt bên phải, điện cực âm ở bên trái sơ đồ.

- Giữa kim loại điện cực và dung dịch chất điện giải đặt một gạch đơn thẳng đứng.

- Giữa dung dịch bao quanh cực dương và dung dịch bao quanh cực âm đặt một gạch đôi thẳng đứng.

Theo quy ước ấy, sơ đồ của pin Zn-Cu được viết như sau: (-)ZnZnSO4CuSO4Cu(+) Hoặc đơn giản hơn: (-)ZnZn2+Cu2+Cu(+)

II. Chiều tự diễn biến của một phản ứng oxi hoá khử

D

ẠY

KÈ

1. Liên hệ giữa G và SĐĐ Cho phản ứng oxi hoá – khử: Znr + Cu2+dd  Zn2+dd + Cur (2) 2+ 2+ Giữa G của phản ứng trên và SĐĐ (Epin) của pin điện (-)ZnZn Cu Cu(+) có mối liên hệ: G = -nFEpin (9) và, ở điều kiện chuẩn G0 = -nFE0pin (10) Trong các công thức trên: G, G0 lần lượt là biến thiên thế đẳng áp và biến thiên thế đẳng áp chuẩn của phản ứng xảy ra trong pin điện, Epin, E0pin lần lượt là SĐĐ và SĐĐ chuẩn của pin điện, N là số electron trao đổi, F là số Faraday, F = 96500 C/mol (C là Coulomb, đọc là Cu-long).

Trong nhiệt động lực học, người ta đã chứng tỏ rằng, một quá trình chỉ có thể tự diễn biến nếu G < 0. Từ (10) rút ra rằng phản ứng oxi hoá – khử trong pin điện chỉ có thể tự diễn ra nếu: Epin = E+ - E- > 0 hay E+ > E(11) Khi phản ứng diễn ra trong điều kiện chuẩn (nồng độ các ion trong dung dịch = 1M, áp suất riêng phần của các khí tham gia vào phản ứng trên điện cực = 1atm) tiêu chuẩn (11) trở thành: 12

E0pin = E+0 - E-0 > 0 hay E+0 > E-0 Trở lại với phăn ứng (2), ở điều kiện chuẩn, ta có: E0pin = E+0 - E-0 = E 0Cu 2 /Cu  E 0Zn 2 /Zn = 1,100 V

(12)

 G0 = -nFE0pin = - 2.96500.1,100 = - 212300 J G < 0 nên ở điều kiện chuẩn, phản ứng (2) có thể tự xảy ra. Điều đó phù hợp với kết luận quen biết: kẽm có thể đẩy được đồng ra khỏi dung dịch muối đồng.

Kim loại có thế khử chuẩn càng nhỏ (càng âm) có tính khử càng mạnh.

Ion của các kim loại có thế khử chuẩn càng lớn (càng dương) có tính oxi hoá càng mạnh.

Một cách tổng quát cặp oxi hoá khử có thế chuẩn khử cao hơn có thể oxi hoá được chất khử có thế khử chuẩn thấp hơn.

Hiệu giữa thế khử chuẩn của chất oxi hoá và thế khử chuẩn của chất khử cũng gọi là thế chuẩn của phản ứng oxi hoá khử. Nếu phản ứng oxi hoá khử diễn ra trong pin điện thì thế chuẩn của phản ứng chính là SĐĐ chuẩn của pin điện.

2. Liên hệ giữa SĐĐ chuẩn (E0pin) và hằng số cân bằng RTlnK = - G0 = nFE0pin

IC IA L

0

FF

nFE 0pin

Rút ra: K  e RT Ở 25oC và chuyển sang logarit thập phân (13) trở thành: K  10

O

nE 0pin

(13)

0,059

N

III. Sự điện phân

(14)

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

1. Định luật Faraday Hai định luật của Faraday về điện phân có thể tóm tắt chung bằng một biểu thức:  Q  M  m     (15)  F  z  Trong đó: m là khối lượng chất bị điện phân được giải phóng trên điện cực (g), Q là điện lượng đi qua bình điện phân (C), F là hằng số Faraday, F = 96485 C/mol, M là khối lượng mol (g/mol) Z là điện tích ion bị điện phân Vì Q = It (16) Nên (15) có thể viết lại thành:  It  M  m     (17)  F  z  Trong đó I là cường độ dòng điện (Ampe), t là thời gian (s).

Phương trình (16) có thể viết dưới dạng: m It n= (18)  M zF Trong đó n là số mol chất bị điện phân được giải phóng trên điện cực.

2. Điện phân dung dịch 2.1. Sự phóng điện của H+ và OHa) Ở cực âm (catot) Ở cực âm, ngoài cation kim loại còn có mặt cation H+ do nước điện li mà tạo thành. Khi đó có thể xảy ra phản ứng: 2H+ + 2e  H2 (19) Vì thế, những kim loại có thế khử chuẩn rất âm (kiềm, kiềm thổ, Al), cation của chúng có tính oxi hoá yếu sẽ không bị khử tại cực âm. Chỉ những kim loại kém hoạt động hoá học Zn, Cr, Ni..., các kim loại quý) mới được giải phóng ở cực âm. b) Ở cực dương (anot) Ở cực dương, ngoài anion gốc axit còn có mặt anion OH- do nước điện li mà tạo thành. Khi đó có thể xảy ra phản ứng: 13

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

4OH- - 4e  O2 + 2H2O (20) Vì thế, những anion đơn giản như Cl-, Br-, I-... phóng điện được trên cực dương, còn nhiều anion gốc axit phức tạp, chằng hạn SO42-, sẽ không bị oxi hoá.

2.2. Sơ lược về quá thế Trong thực tế, quá trình oxi hoá anion ở anot và khử cation ở catot khi điện phân thường khá phức tạp. Để quan sát được bằng thực nghiệm quá trình khử cation kim loại trên catot, thế catot thường phải âm hơn thế khử chuẩn của kim loại. Để một anion thực tế bị oxi hoá, thế anot thường phải cao hơn thế oxi hoá chuẩn. Hiệu giữa điện thế cần phải có để xảy ra sự phóng điện của các ion trên điện cực (gọi là thế phân hủy) với thế khử hoặc thế oxi hoá chuẩn (trong kĩ thuật điện phân thường gọi là thế điện cực cân bằng) được gọi là quá thế:  (quá thế) = E(phân hủy) – E(cân bằng) (21) Có nhiều loại quá thế: - Quá thế hoá học liên quan đến năng lượng hoạt động hoá của phản ứng hoá học trước khi sự trao đổi ion xảy ra. Quá thế hoá học thường có thể khắc phục nhờ sử dụng các chất xúc tác điện hoá đồng thể hoặc dị thể.

- Quá thế hoạt động hoá liên quan đến năng lượng hoạt động hoá của quá trình trao đổi electron giữa các ion với bề mặt điện cực.

- Quá thế nồng độ gây ra do sự giảm nồng độ các tiểu phân tích điện ở vùng gần bề mặt điện cực.

- Quá thế do bọt khí do sự chậm giải hấp các bọt khí ra khỏi bề mặt điện cực.

- Quá thế điện trở liên quan với sự sụt thế do điện trở thuần của dung dịch...

Quá thế phụ thuộc vào vật liệu dùng làm điện cực, bản chất của ion trong dung dịch điện phân, mật độ dòng điện, nhiệt độ...Quá thế có vai trò quan trọng trong điện hoá học. Để minh họa, chúng ta xem xét sự sản xuất clo bằng điện phân dung dịch muối ăn.

Thế oxi hoá chuẩn của clo: Cl- + 2e  Cl2 E0 = -1,360 V Thế oxi hoá chuẩn của OH4OH  O2(k) + 2H2O + 4e E0 = -0,401 V Nếu không có quá thế, OH- sẽ phóng điện ngay khi thế anot đạt được giá trị -0,401 V và Cl- sẽ còn lại trong dung dịch. Khi sử dụng anot bằng than chì, quá thế oxi trên than chì có giá trị rất lớn làm cho thế phân hủy của oxi vượt qua thế phân hủy của clo. Nhờ thế, ở anot xảy ra sự phóng điện của ion Cl-. ................................................................................................................................................................

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

*KẾT LUẬN: Trên đây là một số kiến thức cơ bản về điện hoá (có mở rộng và nâng cao hợp lí) giúp cho các em học sinh hiểu rõ và vận dụng nhanh để giải quyết tốt các dạng bài tập về điện hoá trong các đề thi học sinh giỏi khu vực và quốc gia.

14

CHƯƠNG 2 . HỆ THỐNG BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM II.1 Đề bài Bài 1. Cặp oxi hoá - khử của một nguyên tố kim loại được tạo ra bởi A. một chất oxi hoá và một chất khử.

B. hai nguyên tố kim loại có độ hoạt động khác nhau tiếp xúc với nhau.

C. dạng oxi hoá và dạng khử của nguyên tố kim loại đó.

D. hai nguyên tố hoá học, một nguyên tố có tính oxi hoá, một nguyên tố có tính khử.

IC IA L

Chọn đáp án đúng Bài 2. Có hai phát biểu liên quan đến cặp oxi hoá -khử Mn+/M: 1. Mn+ là dạng oxi hoá, M là dạng khử.

Trong hai phát biểu này, B. chỉ có 2 đúng.

C. cả 1 và 2 đều đúng.

D. cả 1 và 2 đều sai.

O

A. chỉ có 1 đúng.

FF

2. Phương trình hoá học thể hiện sự trao đổi electron giữa Mn+ và M được viết là : Mn+  M + ne

Chọn đáp án đúng

N

Bài 3. Pin điện hoá Zn-Cu được mô tả ở hình vẽ bên. Có thể mô tả các quá trình diễn ra khi pin hoạt động như sau:

H

Ơ

1. Nguyên tử Zn nhường electron chuyển thành ion Zn2+ tan vào dung dịch, ion Cu2+ nhận electron tạo ra nguyên tử Cu bám vào điện cực Cu. 3. Phản ứng xảy ra trong pin:

N

2. Dòng điện mạch ngoài chạy từ thanh Zn sang thanh Cu.

C. 1, 3.

B. 1, 2.

Q

A. 2, 3.

U

Các mô tả chính xác gồm

Y

Zn(r) + Cu2+(dd)  Zn2+(dd) + Cu

D. 1, 2, và 3.

M

Chọn đáp án đúng

Bài 4. Khi pin điện hoá chuẩn Ni - Cu hoạt động,

KÈ

1. màu xanh của dung dịch CuSO4 nhạt dần theo thời gian.

2. nguyên tử Ni bị oxi hoá thành Ni2+ tan vào dung dịch theo quá trình: Ni(r)  Ni2+(dd) + 2e.

ẠY

Trong hai nhận xét này,

D

A. chỉ có 1 đúng.

2 đúng.

C. cả 1 và 2 đều đúng. và 2 đều sai.

B. chỉ có D. cả 1

Chọn đáp án đúng Bài 5. Hai điện cực tạo ra từ hai kim loại A, B được nhúng vào hai ngăn của một bình chứa dung dịch muối nitrat kim loại tương ứng. Hai ngăn này được cách li bằng một vách xốp có nhiều lỗ nhỏ cho các ion đi qua, nhưng không để 15

các dung dịch bị trộn lẫn. Nối hai điện cực với nhau bằng một dây dẫn, dòng electron chuyển động theo hướng như hình vẽ bên, nhận xét nào dưới đây không chính xác?

A. Điện cực A là anot, điện cực B là catot.

B. Ion dương sẽ chuyển động từ ngăn chứa điện cực B sang ngăn chứa điện cực A thông qua những lỗ nhỏ trên vách xốp.

C. Kim loại A sẽ bị hòa tan vào trong dung dịch khi dòng electron chuyển sang điện cực B. D. Khối lượng điện cực A giảm xuống theo thời gian.

IC IA L

Chọn đáp án đúng Bài 6. Một pin điện hoá được tạo ra bằng cách nối hai điện cực kim loại A, B. Kim loại A ngâm trong dung dịch Am+, kim loại B ngâm trong dung dịch Bm+. Khi pin hoạt động, một học sinh đã quan sát, ghi lại một số thông tin sau: 1. Khối lượng điện cực A tăng dần, khối lượng điện cực B giảm dần theo thời gian.

FF

2. Xuất hiện dòng điện chạy từ điện cực B sang điện cực A.

A. Chỉ 1

B. Chỉ 2

C. Cả 1 và 2

D. Không phải 1 lẫn 2

N

Chọn đáp án đúng

O

Biết rằng B đẩy được A ra khỏi dung dịch muối của nó, hãy cho biết trong hai thông tin trên, thông tin nào đã được ghi lại không chính xác?

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

Bài 7. Theo quy ước quốc tế, khi kết nối hai nửa pin để tạo ra một pin điện hoá thì điện cực nào có thế dương hơn sẽ được đặt ở phía bên phải, điện cực nào có thế âm hơn được đặt ở phía bên trái. Cho biết trong các pin dưới đây, pin nào được biểu diễn đúng quy ước?

ẠY

A. Chỉ pin 1

C. Cả hai pin.

B. Chỉ pin 2.

D. Không phải 1 lẫn 2.

Chọn đáp án đúng

D

Bài 8. Một học sinh đưa ra ba nhận xét dưới đây về pin điện có sơ đồ như hình bên: 1. Điện cực khí hiđro chuẩn được duy trì hoạt động bằng cách thổi liên tục khí hiđro ở áp suất 1 atm lên tấm platin phủ muội platin ngâm trong dung dịch axit có nồng độ ion H+ 1M, 2. Đo sức điện động của pin này ta có thể xác định thế điện cực chuẩn của cặp M2+/M. 16

3. M là điện cực âm của pin.

A. chỉ 1 đúng.

B. 1 và 2 đúng.

C. 1 và 3 đúng.

D. cả ba đúng.

Chọn đáp án đúng

IC IA L

Bài 9. Cho một pin điện hoá chuẩn được hình thành từ điện cực M và điện cực khí hiđro đều ở điều kiện tiêu chuẩn như hình vẽ bên. Biết rằng Vôn kế chỉ giá trị 0,76 V, giá trị thế khử chuẩn của cặp M2+/M là A. +0,76 V. B. +1,52 V. C. 0,76 V. Chọn đáp án đúng

1. phương trình của phản ứng xảy ra trong pin: +

2Ag+(dd)  Cu2+(dd) + 2Ag(r)

N

Cu(r)

O

Bài 10. Khi pin điện hoá Cu - Ag hoạt động ở điều kiện tiêu chuẩn,

FF

D. 1,52 V.

2. khối lượng điện cực dương Cu giảm dần theo thời gian.

Ơ

Trong hai nhận xét này,

B. chỉ 2 đúng.

H

A. chỉ 1 đúng.

C. cả 1 và 2 đều đúng.

D. cả 1 và 2 đều sai.

N

Chọn đáp án đúng

U

Y

Bài 11. Để xác định thế điện cực của cặp Mn2+/Mn người ta thiết lập một pin điện hoá chuẩn trong đó một nửa pin gồm điện cực Mn nhúng vào dung dịch Mn2+ 1M, nửa pin còn lại là điện cực khí hiđro ở điều kiện chuẩn. Sức điện động của pin đo được khi pin hoạt động là 1,19 V. Mặt khác, Mn có thể đẩy được Fe ra khỏi dung dịch muối:

Q

Mn(r) + Fe2+(dd)  Mn2+(dd) + Fe(r) Cho biết trong hai nhận xét sau, nhận xét nào chính xác?

M

1. E 0Mn 2  /Mn = 1,19 V

KÈ

2. Phản ứng xảy ra khi pin hoạt động: Mn(r)

+

2H+(dd)  Mn2+(dd)

+ H2(k)

B. Chỉ 2

C. Cả 1 và 2

D. Không phải 1 lẫn 2

ẠY

A. Chỉ 1

D

Chọn đáp án đúng

Bài 12. Một pin điện hoá được hình thành bằng cách kết nối hai điện cực tạo bởi kim loại M và Cu nhúng trong hai dung dịch muối nitrat nồng độ 1M của ion kim loại tương ứng ở 250C như hình hình vẽ. Vôn kế chỉ 0,57V; E0Cu2+/Cu (250C)= 0,34 V. Dãy nhận định nào dưới đây chính xác?

A. E0M2+/M (250C) = +0,13 V; điện cực M là catot.

17

B. E0M2+/M (250C) = +0,91 V; điện cực M là catot.

C. E0M2+/M (250C) = 0,13 V; điện cực M là anot.

D. E0M2+/M (250C) = +1,82 V; điện cực M là anot.

Chọn đáp án đúng Bài 13. Một pin điện hoá được tạo nên từ hai điện cực chuẩn Al3+/Al và Mn2+/Mn. Al3+(dd)

+

3e

Al0 (r)

E0 = 1,66 V

Mn2+(dd)

+

2e

Mn0 (r)

E0 = 1,18 V

Quá trình xảy ra tại anot của pin Al

3+

Al

(dd)

B.

Al

C.

Mn2+(dd)

D.

Mn2+(dd) +

(dd)

0

+ 3e

(r)



+

Thế chuẩn của pin 

3e

Al

Mn0 (r) + 2e

0

+0,48 V +0,48 V

(r)

2e

+2,84 V

Mn0 (r)

+2,62 V

O

Chọn đáp án đúng

FF

A.

3+

IC IA L

Xác định quá trình xảy ra tại anot của pin và thế chuẩn của pin.

Bài 14. Pin khô niken-cađimi, còn được gọi tắt là Nicad, sản sinh ra dòng điện nhờ phản ứng sau: NiO2 (r) + 2H2O (l)  Cd(OH)2 (r) + Ni(OH)2 (r)

Ơ

Trong các nhận xét dưới đây, nhận xét nào chính xác?

N

Cd (r) +

H

1. NiO2 bị khử ở catot, Cd bị oxi hoá ở anot của pin.

2. Dòng electron trong mạch ngoài truyền từ anot sang catot của pin.

B. Chỉ 2.

C. Cả 1 và 2.

D. Không phải 1 lẫn 2.

Y

N

A. Chỉ 1.

Chọn đáp án đúng

U

Bài 15. Trong bốn ion dưới đây, ion có tính oxi hoá lớn nhất ở điều kiện chuẩn là B. Ca2+.

Q

A. Ag+.

E0Fe3+/Fe2+ = +0,77 V; E0Fe3+/Fe2+ =;

C. Mg2+ E0Fe3+/Fe2+ =;

D. Fe3+ E0Fe3+/Fe2+ =

+ 2e 

KÈ

Bài 16. Cho:

M

Chọn đáp án đúng Sn2+(dd)

Mn2+(dd) + 2e 

Sn (r)

E0 = 0,14V

Mn (r)

E0 = 1,03V

ẠY

Ion hay nguyên tử nào ở trên có tính oxi hoá lớn nhất ?

A. Mn2+

B. Sn2+

C. Mn

D. Sn

Chọn đáp án đúng

D

Bài 17. Cho: Fe3+(dd)

+

e  Fe2+(dd)

E0 = +0,77 V

Cu2+(dd)

+ e  Cu+(dd)

E0 = +0,15 V

Ion nào ở trên có tính khử lớn nhất?

A. Fe3+

B. Fe2+

C. Cu2+

D. Cu+

Chọn đáp án đúng Bài 18. Cho các thế điện cực chuẩn ở 25oC của một số cặp oxi hoá -khử: 18

Bán phản ứng 3+

Fe

2+

Fe

(dd) (dd)

2+

Cu

Thế điện cực chuẩn, V



 Fe



 Fe(r)

0,44

+ 2e  Cu(r)

+0,34

2+

+ 1e + 2e

+0,77

(dd)



(dd)

Phản ứng nào dưới đây có thể tự xảy ra: 1.

Fe(r)

+

Cu2+(dd) 

2.

Cu(r)

+

Fe3+(dd)  Cu2+(dd) + Fe2+(dd)

3.

Fe(r)

+

Fe3+(dd) 

Fe2+(dd)

+ Cu(r)

A. Chỉ 1.

B. Chỉ 1 và 3.

C. Chỉ 2 và 3.

D. Cả 1, 2, và 3.

IC IA L

Fe2+(dd)

Chọn đáp án đúng

FF

Bài 19. Thực nghiệm đã cho thấy rằng: Ag không tan trong dung dịch Fe(NO3)3 trong khi Fe(NO3)2 khi tác dụng với AgNO3 tạo ra kết tủa Ag và muối Fe(NO3)3. Cho biết nhận xét nào dưới đây không chính xác.

O

A. Fe2+ có tính khử mạnh hơn Ag. B. Fe3+ có tính oxi hoá yếu hơn Ag+.

H

Chọn đáp án đúng

Ơ

D. Ag là kim loại hoạt động kém hơn Fe.

N

C. E 0Fe3 /Fe2  > E0Ag /Ag .

Bài 20. Thực nghiệm cho thấy rằng các phản ứng sau đều có thể tự xảy ra: +

B2+(dd)  A2+(dd) + B(r)

2. B(r)

+

2D3+(dd)  2D2+(dd) + B2+(dd)

Y

N

1. A(r)

U

Dựa vào kết quả ở trên, hãy cho biết sự sắp xếp nào dưới đây là chính xác?

B. E 0A2  /A < E 0D3 /D2  < E 0B2  /B

Q

A. E 0A2  /A < E 0B2  /B < E 0D3 /D2  C. E 0D3 /D2  < E 0A2  /A <

E 0B2  /B

D. E 0A2  /A < E 0B2  /B < E 0D3 /D2 

M

Chọn đáp án đúng.

KÈ

Bài 21. Cho biết: E 0Cr3 /Cr 2  =  0,42V ; E 0Ni2  / Ni = - 0,25 V ; E 0Cr 2  /Cr =  0,90 V. Trong các phản ứng sau, phản ứng nào có thể tự xảy ra: 1. Ni(r)

ẠY

2. Cr(r)

3. Ni(r)

+ + +

2Cr

3+

2Cr

3+

A. chỉ 1.

D



Cr2+(dd) (dd)



(dd)



B. 1 & 2.

Ni2+(dd) 2+

3Cr Ni

2+

+ Cr(r)

(dd)

(dd)

+ 2Cr2+(dd) C. 2 & 3.

D.chỉ 2.

Chọn đáp án đúng Bài 22. Trong các dung dịch sau, những dung dịch nào thể sử dụng để loại bỏ tạp chất Fe ra khỏi hỗn hợp của nó với Ag nhằm thu được Ag tinh khiết mà không làm mất bạc?

1.H2SO4(l), 2.HNO3(l), A. 1, 2, 3

3. HCl, 4.AgNO3, 5. Fe(NO3)3, 6.Cu(NO3)2

B.1,2, 3, 4

C. 1,2 3, 4, 5, 6

Cho E0Fe3+/Fe2+ = +0,77 V...

Chọn đáp án đúng 19

D. 1, 3, 4, 5

Bài 23. Một mẫu Ag bị lẫn tạp chất Cu, Fe được xử lí bằng một lượng dư dung dịch A thì thu được Ag tinh khiết mà không làm mất bạc. Dung dịch A chứa A. NíSO4

B. Ag(NO3), Cu(NO3)2.

C. AgNO3, Fe(NO3)3.

D. AgNO3, HNO3(l).

Chọn đáp án đúng

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

Câu 24. Phản ứng nào dưới đây có thể tự xảy ra?

A. Cu (r) + Ag+(dd)  B. Br2(l) + Cl (dd)  C. Cu2+(dd) + H2O(l)  D. Au (r) + Mg2+(dd)  ([H+] = 1 M) Chọn đáp án đúng.

Câu 25. Ion nào có mặt trong hai bán phản ứng dưới đây có tính khử lớn nhất?

Fe3+(dd) + e  Fe2+(dd) E0 = +0,77 V E0 = +0,15 V Cu2+(dd) + e  Cu+(dd) 3+ 2+ A. Fe B. Fe C. Cu2+ D. Cu+ Chọn đáp án đúng Câu 26. Ion hay nguyên tử nào có mặt trong các bán phản ứng cho dưới đây có tính oxi hoá lớn nhất?

Sn2+(dd) + 2e  Sn (r) E0 = 0,14V E0 = 1,03V Mn2+(dd) + 2e  Mn (r) 2+ 2+ A. Mn B. Sn C. Mn D. Sn Chọn đáp án đúng Câu 27. Dung dịch nước nồng độ 1 M của ion nào trong các ion sau có tính khử yếu nhất?

A. Ag+(dd) B. Cu2+(dd) C. H+(dd) D. Zn2+(dd) Chọn đáp án đúng Câu 28. Một phản ứng xảy ra trong một pin điện hoá có SĐĐ E0pin = 0,80 V. Nhận định nào sau đây về dấu của G và hằng số cân bằng K là đúng?

A. G < 0, K > 1 B. G < 0, K > 1 C. G > 0, K < 1 D. G > 0, K > 1 Chọn đáp án đúng Câu 29. Cặp số liệu nào là hợp lí cho một phản ứng trong pin điện hoá?

A. G0 > 0, E0pin = 0 B. G0 < 0, E0pin = 0 C. G0 < 0, E0pin > 0 D. G0 < 0, E0pin < 0 Chọn đáp án đúng Câu 30. Tập hợp các nhận xét nào nào ghi dưới đây là thích hợp với một phản ứng oxi hoá khử được nghiên cứu dưới điều kiện tiêu chuẩn?

E0 G0 Khả năng diễn biến A. +  tự xảy ra B.  + tự xảy ra C. + + không tự xảy ra D.   không tự xảy ra Chọn đáp án đúng Câu 31. Cho phản ứng trong pin điện: 2Al (r) + 3Cu2+(dd)  2Al3+(dd) + 3Cu (r) Giá trị nào có thể dùng cho n trong phương trình Nernst khi xác định ảnh hưởng của sự thay đổi nồng độ ion Al3+, Cu2+ trong phản ứng?

A. 6 B. 5 C. 3 D. 2 Chọn đáp án đúng Câu 32.

Zn (r) + Cl2 (k, 1 atm) Zn2+(dd, 1M) + 2Cl (dd, 1M) Một pin điện hoá hoạt động dựa trên phản ứng này có SĐĐ chuẩn ở 25oC là 2,12 V. Làm thế nào để SĐĐ của pin ở nhiệt độ trên lớn hơn 2,12 V? A. cho thêm Zn (r) vào B. tăng nồng độ ion Cl (dd) vào 20

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

C. giảm nồng độ ion Zn2+(dd) D. giảm áp suất riêng phần khí clo Chọn đáp án đúng Câu 33.

Ni (r) + Cu2+(r)  Ni2+(dd) + Cu (r) Pin Vonta dựa trên phản ứng này có điện thế là 0,59V ở điều kiện tiêu chuẩn. Phương án nào dưới đây sẽ làm tăng sức điện động của pin?

I. Tăng [Cu2+] II. Tăng kích thước điện cực Niken.

A. Chỉ I B. Chỉ II C. Cả I và II D. Không phải I lẫn II Chọn đáp án đúng Câu 34. Quá trình oxi hóa – khử của những cặp nào dưới đây có thế làm thay đổi pH của dung dịch?

I. AmO22+/AmO2+ II. AmO22+/Am4+ III. Am4+/Am2+ A. Chỉ I B. Chỉ II C. Chỉ I và II D. I, II, III. Chọn đáp án đúng Câu 35. Trong một pin điện hoá xảy ra phản ứng: 2Ag+(dd) + Cu (r)  Cu2+(dd) + 2Ag (r) Nhận xét nào dưới đây về ảnh hưởng của sự thay đổi nồng độ các ion và kích thước của điện cực lên SĐĐ của pin là chính xác?

A. Tăng nồng độ ion Cu2+ lên gấp đôi sẽ làm thay đổi giá trị của SĐĐ giống như khi tăng nồng độ Ag+ lên gấp bốn.

B. Giảm nồng độ Cu2+ 10 lần sẽ làm thay đổi giá trị của SĐĐ của pin giống như khi giảm nồng độ Ag+ cùng với tỉ lệ như vậy.

C. Giảm nồng độ Cu2+ 10 lần sẽ ít làm thay đổi giá trị của SĐĐ của pin hơn so với việc giảm nồng độ Ag+ cũng với lượng như vậy.

D. Gấp đôi kích thước của catot sẽ có cùng ảnh hưởng lên giá trị của SĐĐ của pin như khi giảm nồng độ Cu2+ hai lần.

Chọn đáp án đúng Câu 36. Với bán phản ứng nào dưới đây sự tăng 1 đơn vị pH làm tăng thế điện cực nhiều nhất?

A. V2+(dd)  V3+(dd) + e B. VO3 (dd) + 2H+(dd)  VO2+(dd) + H2O(l) C. VO2+(dd ) + 2H+(dd) + e  V3+(dd) + H2O(l) D. VO2+ + H2O  VO2+(dd) + 2H+(dd) + e Chọn đáp án đúng Câu 37. Một pin điện hoá được tạo ra từ hai điện cực Rh3+/Rh, Cu+/Cu trong đó nồng độ mỗi ion Rh3+, Cu+ đều là 1 M. Thế điện cực chuẩn của các điện cực tạo nên pin ở hình vẽ bên được cho dưới đây: Rh Cu  Rh Rh3+dd + 3e  E0 = 0,80V  Cu Cu+dd + 2e  E0 = 0,52V Cho biết nhận xét nào dưới đây chính xác nhất?

Cu(NO ) Rh(NO ) Chiều dòng điện trong mạch ngoài Thế chuẩn của pin A. Từ anot Rh đến catot Cu 0,28 V B. Từ catot Rh đến anot Cu 1,32 V C. Từ anod Cu đến catot Rh 0,28 V D. Từ catot Cu đến anot Rh 0,76 V Chọn đáp án đúng Câu 38.

2Ag+(dd) + Cu (r)  Cu2+(dd) + 2Ag (r) SĐĐ chuẩn của pin điện làm việc với phản ứng này là 0,46V. Tác động nào dưới đây sẽ làm tăng thế mạnh nhất?

A. Tăng [Ag+] lên gấp đôi B. Giảm đi hai lần nồng độ ion Cu2+ C. Tăng gấp đôi kích thước điện cực đồng

D

ẠY

3 3

21

3 2

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

D. Giảm kích thước điện cực bạc đi hai lần Chọn đáp án đúng Câu 39. Nhận định nào dưới đây về hướng di chuyển của anion là đúng?

A. Về anot của pin điện hoá hay catot của bình điện phân.

B. Về catot của pin điện hoá hay anot của bình điện phân.

C. Về anot của cả hai trường hợp.

D. Về catot trong cả hai trường hợp.

Chọn đáp án đúng Câu 40. Trong pin điện hoá catot luôn luôn là một điện cực mà ở đó A. các quá trình oxi hoá xảy ra B. các quá trình khử xảy ra C. các ion dương được tạo ra D. các ion âm được tạo ra Chọn đáp án đúng Câu 41. Phát biểu nào sau đây là đúng đối với pin điện hoá và bình điện phân?

1. Quá trình oxi hoá xảy ra ở anot.

2. Dòng electron dịch chuyển từ catot về anot.

A. Chỉ 1 B. Chỉ 2 C. Cả 1 và 2 D. Không phải 1 lẫn 2.

Chọn đáp án đúng.

Câu 42. Ở pin điện hoá: Ag | Ag+ ||NO3, NO | Pt, nhận xét nào dưới đây là đúng ?

A. NO3 bị oxi hoá ở anot.

B. Pt là làm việc như một xúc tác.

C. Điện cực bạc giảm khối lượng khi pin làm việc.

D. SĐĐ của pin tăng lên khi tăng kích thước điện cực bạc gấp đôi.

Chọn đáp án đúng Câu 43. Trong quá trình mạ kẽm, sắt được che phủ bởi một lớp kẽm kim loại. Sự bảo vệ kim loại bằng phương pháp này giống với: A. Thanh Mg được nối với ống sắt cần bảo vệ.

B. Can sắt được mạ thiếc.

C. Mạ đồng cho các vật liệu làm bằng sắt.

D. Ống đồng được sơn bằng epoxit.

Chọn đáp án đúng Câu 44. Hình vẽ bên minh họa cách bảo vệ ống dẫn nước bằng thép trong lòng đất theo phương pháp điện hoá. Nên sử dụng kim loại M nào để làm anot hy sinh?

I. Na II. Mg III. Cu A. Chỉ II B. Chỉ II, và III C. Chỉ III D. Cả I, II, và III Chọn đáp án đúng Câu 45. Quá trình nào xảy ra khi acquy chì phóng điện?

1. Khí hyđro được giải phóng ra.

2. PbO2 được chuyển hoá thành PbSO4.

3. Khối lượng riêng của dung dịch giảm xuống.

A. Chỉ 1 B. Chỉ 2 C. Chỉ 1 và 3 D. Chỉ 2 và 3 Chọn đáp án đúng Câu 46. Toàn bộ phản ứng xảy ra khi acquy chì phóng điện là: Pb (r) + PbO2 (r) + 4H+(dd) + 2SO42(dd)  2PbSO4 (r) + 2H2O (l) Phát biểu nào là chính xác khi mô tả sự phóng điện của acquy chì?

I. PbSO4 được tạo ra chỉ ở catot.

II. Tỉ khối của dung dịch giảm xuống.

A. Chỉ I B. Chỉ II C. Cả I và II D. Không phải I cũng như II Chọn đáp án đúng 22

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

Câu 47. Điều gì xảy ra đối với các cation trong khi điện phân muối nóng chảy?

A. Các cation chuyển động về anot và bị khử.

B. Các cation chuyển động về anot và bị oxi hoá.

C. Các cation chuyển động về catot và bị khử.

D. Các cation chuyển động về catot và bị oxi hoá.

Chọn đáp án đúng Câu 48. Người ta điện phân Al2O3 nóng chảy để điều chế nhôm kim loại.. Khi có một điện lượng nhất định đi qua bể điện phân, tỉ lệ số mol nhôm và oxi thoát ra ở các điện cực là bao nhiêu?

A. 1 : 1 B. 2 : 1 C. 2 : 3 D. 4 : 3 Chọn đáp án đúng Câu 49. Sản phẩm nào dưới đây được tạo ra tại anot trong quá trình điện phân dung dịch NaNO3 0,1 M? A. H2 (k) B. NO2 (k) C. O2 (k) D. Na (r) Chọn đáp án đúng Câu 50. Phát biểu nào dưới đây về điện phân dung dịch KI 1 M có pha phenolphtalein là không đúng?

A. Kali kim loại được tạo ra.

B. Màu vàng xuất hiện ở Anot.

C. Màu hồng xuất hiện tại Catot.

D. Một chất khí được tạo ra ở Catot.

Chọn đáp án đúng Câu 51. Phản ứng nào xảy ra ở catot trong quá trình điện phân dung dịch nước của KCl? A. K+(dd) + 1e  K (r) B. 2H2O (dd) + 2e  H2 (k) + 2e C. 2Cl (dd)  Cl2 (k) + 2e D. 2H2O (l)  O2 (k) + 4H+(dd) + 4e Chọn đáp án đúng Câu 52. Khi dung dịch nước của KF bị điện phân, quá trình nào xảy ra?

A. O2 và H+ được tạo ra ở một điện cực còn H2 và OH được tạo ra ở điện cực còn lại.

B. O2 và OH được tạo ra ở một điện cực còn H2 và H+ được tạo ra ở điện cực còn lại.

C. Kali kim loại được tạo ra ở một điện cực còn O2 và H+ được tạo ra ở điện cực còn lại.

D. Kali kim loại được tạo ra ở một điện cực còn F2 đựơc tạo ra ở điện cực còn lại.

Chọn đáp án đúng Câu 53. Sản phẩm nào được tạo ra khi điện phân dung dịch nước của AlCl3?

II. Cl2 III. H2 (k) IV. O2 (k) I. Al (r) A. Chỉ I và III B. Chỉ I và IV C. Chỉ II và III D. Chỉ II và IV Chọn đáp án đúng Câu 54. Trong suốt quá trình điện phân dung dịch axit sunfuric loãng, sản phẩm nào được tạo ra ở anot?

A. hyđro B. hyđro sunfua C. oxy D. lưu huỳnh đioxit Chọn đáp án đúng Câu 55. Sự biến đổi nào dưới đây là một quá trinh anot khi xảy ra trên bề mặt điện cực?

A. Cl  Cl2 B. H2O  H2 C. Na+  Na D. O2  H2O Chọn đáp án đúng Câu 56. Một dung dịch chứa NiCl2 và SnBr2 với nồng độ mol/L bằng nhau được điện phân bằng acquy có thế 9V với điện cực graphit. Sản phẩm nào được tạo ra đầu tiên, biết thế khử chuẩn của các cặp oxi hoá khử như sau: Ni2+(dd) + 2e  Ni (r) 0,236V 2+  Sn (dd) + 2e  Sn (r) 0,141V Br2 (dd) + 2e  2Br(dd) +1,077V Cl2 (dd) + 2e  2Br(dd) +1,360V A. Ni (r) ở catot, Cl2 (k) ở anot.

B. Ni (r) ở catot, Br2 (dd) ở anot.

C. Sn (r) ở catot, Br2 (dd) ở anot.

D. Sn (r) ở catot, Cl2 (dd) ở anot.

Chọn đáp án đúng 23

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

Câu 57. Dựa vào bảng thế khử chuẩn, Mg2+(dd) + 2e  Mg (r) E0 = 2,38 V 2H2O (l) + 2e  H2 (k) + 2OH (dd) E0 = 0,83 V Br2 (l) + 2e  2Br (dd) E0 = 0,53 V +  O2 (k) + 4H (dd) + 4e  2H2O (l) E0 = 1,23 V hãy cho biết sản phẩm nào được tạo ra trong suốt quá trình điện phân dung dịch nước của MgBr2?

A. Mg và H2 B. H2 và Br2 C. H2 và O2 D. Mg và O2 Chọn đáp án đúng Câu 58. Yếu tố nào dưới đây không ảnh hưởng đến số mol của kim loại bám lên điện cực trong quá trình điện phân: A. dòng điện sử dụng B. thời gian điện phân C. điện tích của ion D. khối lượng mol phân tử Chọn đáp án đúng Câu 59. Khối lượng kim loại được giải phóng trên điện cực khi điện phân dung dịch nước của ion kim loại này tăng lên khi tăng tham số nào sau đây?

I. cường độ dòng điện II. thời gian điện phân III. điện tích ion A. chỉ I B. chỉ III C. chỉ I và II D. cả I, II và III Chọn đáp án đúng Câu 60. Các dung dịch AgNO3, CuSO4, và AuCl3 được điện phân theo sơ đồ cho như hình vẽ. Quá trình điện phân được dừng lại trước khi một trong các ion điện phân hết. Sự so sánh nào dưới đây về số mol của Ag, Cu và Au kết tủa trên điện cực là đúng?

A. nAg = nCu = nAu B. nAg < nCu < nAu C. nAg > nCu > nAu D. nAg = nCu > nAu AuCl3 AgNO3 CuSO4 Chọn đáp án đúng Câu 61. Cho 1 Faraday điện lượng đi qua thiết bị điện phân có sơ đò cho ở hình bên, trong đó các dung dịch Au(NO3)3 và AgNO3 cùng nồng độ (mol/L) và dùng dư. Nhận xét nào dưới đây là đúng?

I. Số mol vàng được tạo ra lớn hơn số mol bạc được tạo ra.

II. Nồng độ Au3+ lớn hơn nồng độ Ag+ trong dung dịch sau điện phân (theo mol/l).

III. Số electron phản ứng với ion Au3+ bằng số electron phản ứng với Ag+ A. chỉ I B. chỉ I và III C. chỉ II và III D. cả I, II và III Chọn đáp án đúng Au(NO3)3 AgNO3

10

KÈ

Câu 62. Giản đồ nào dưới đây mô tả chính xác nhất sự thay đổi độ dẫn điện của dung dịch axit axetic khi cho thêm dần dung dịch NaOH vào dung dịch đó? ( : độ dẫn điện của dung dịch ). 

10



10



10

8

8

8

6

6

6

4

4

4

4

2

2

2

8

ẠY

6

0

2

D

0

4

6

dd

8

V

NaOH

(A)

0

dd

0

2

4

(B)

6

8

V

NaOH

0



2

dd

0

2

4

6

8

V

(C)

NaOH

0

dd

0

2

4

6

8

V

NaOH

(D)

Chọn đáp án đúng Bài 63. Điều gì xảy ra đối với các cation trong khi điện phân muối nóng chảy?

A. Các cation chuyển động về anot và bị khử trên anot.

B. Các cation chuyển động về catot và bị khử trên catot.

C. Các cation chuyển động về anot và bị oxi hoá.

D. Các cation chuyển động về catot và bị oxi hoá.

24

Chọn đáp án đúng Bài 64. Những nhận xét nào dưới đây là đúng?

1. Ở bình điện phân, cực dương là anot.

2. Ở pin điện hoá, cực dương là catot.

A. chỉ 1.

B. 1 và 2.

C. chỉ 3.

D. cả 1, 2, và 3.

Chọn đáp án đúng

IC IA L

3. Ở pin điện hoá và bình điện phân, catot đều là điện cực mà tại bề mặt của nó xảy ra quá trình khử.

Bài 65. Quá trình nào dưới đây xảy ra ở anot của bình điện phân khi tiến hành điện phân nóng chảy MgCl2?

A. Mg(r)  Mg2+(l) + 2e

B. Mg2+(l) + 2e  Mg(l)

C. 2Cl (l)  Cl2(k)

D. Cl2(k) + 2e  2Cl (l)

FF

+ 2e

Chọn đáp án đúng

O

Bài 66. Hình vẽ bên mô tả một mô hình thiết bị điện phân NaCl nóng chảy. Sau đây là một số nhận xét liên quan đến thiết bị và các quá trình xảy ra khi điện phân:

N

1. Vật liệu để làm điện cực A và B có thể là than chì, platin hoặc nhôm.

Ơ

2. Điện cực A là catot còn B là anot. Như vậy, A nối với cực dương còn B nối với cực âm của nguồn.

N

H

3. Khi nóng chảy, NaCl sẽ phân li thành các ion mang điện. Cation Na+ sẽ di chuyển về điện cực A còn anion Cl sẽ dịch chuyển về điện cực B. Tại điện cực A thì Na+ sẽ bị khử thành Na còn tại điện cực B anion Cl sẽ bị oxi hoá thành khí clo thoát ra ngoài.

Y

4. Khối lượng riêng của natri nóng chảy lớn hơn khối lượng riêng của NaCl nóng chảy.

B. 2.

D. 4.

C.

Q

A. 1.

3.

U

Trong bốn nhận xét này, số nhận xét chính xác là

ẠY

KÈ

M

Chọn đáp án đúng

D

Bài 67. Phương trình phản ứng nào dưới đây biểu diễn một quá trình điện phân dung dịch?

A. Fe(r) + H2SO4(l)  FeSO4(dd) + H2(k) B. Cu(NO3)2(dd) + H2O(l)  Cu(r) + HNO3(dd) + O2(k) C. Cu(NO3)2(dd) + Zn(r)  Zn(NO3)2(dd) + Cu(r) D. NH4NO2(dd)  N2(k) + H2O(l) Chọn đáp án đúng Bài 68. Quá trình nào dưới đây xảy ra trước tiên ở catot khi điện phân dung dịch Fe(NO3)2?

A. Fe2+(dd) + 2e  Fe(r) 25

B. 4H2O(l) + 4e  2H2(k) + 4OH (dd) C. NO3(dd) + 3e + 6H+(dd)  NO(k) + 3H2O D. 2NO3 (dd)  2NO2(k) + O2(k) + 2e Chọn đáp án đúng Bài 69. Quá trình nào dưới đây xảy ra trước tiên ở catot khi điện phân dung dịch Mg(NO3)2?

A. Mg2+(dd) + 2e  Mg(r) B. 4H2O(l) + 4e  2H2(k) + 4OH (dd)

IC IA L

C. NO3(dd) + 3e + 6H+(dd)  NO(k) + 3H2O(l) D. 2NO3 (dd)  2NO2(k) + O2(k) + 2e Chọn đáp án đúng

FF

Bài 70. Quá trình nào dưới đây xảy ra ở anot của bình điện phân khi cho dòng điện một chiều đi qua dung dịch NiCl2?

A. Ni2+(dd) + 2e  Ni(r) B. 4H2O(l) + 4e  2H2(k) + 4OH (dd)

O

C. 2H2O(l)  4e + O2(k) + 4H+(dd)

N

D. 2Cl (dd)  Cl2(k) + 2e Chọn đáp án đúng

H

Ơ

Bài 71. Điện phân dung dịch FeBr2 cho đến khi ở anot thoát ra một lượng lớn khí không màu, không mùi, cháy trong không khí thì dừng lại. Trong thí nghiệm ấy, quá trình nào dưới đây là các phản ứng điện hoá đã xảy ra trên catot?

N

1. Cu2+(dd) + 2e  Cu(r)

2. 4H2O(l) + 4e  2H2(k) + 4OH

B. Chỉ 2

Y

A. Chỉ 1

D. Không phải 1 lẫn 2

U

C. Cả 1 và 2

Q

Chọn đáp án đúng

M

Bài 72. Thứ tự điện phân của ba ion Cu2+, Pb2+, Ni2+ (có cùng nồng độ trong dung dịch) ở catot bình điện phân là B. Cu2+, Pb2+, Ni2+.

C. Pb2+, Cu2+, Ni2+.

D. Pb2+, Ni2+, Ni2+.

KÈ

A. Ni2+, Pb2+, Cu2+.

Chọn đáp án đúng

ẠY

Bài 73. Khi cho dòng điện một chiều có điện thế thích hợp đi qua dung dịch chứa đồng thời muối nitrat của ba kim loại Ag, Mg, Cu cùng với nồng độ 1M, thứ tự điện phân của các chất ở catot là B. Mg2+, Cu2+, Ag+.

C. Cu2+, Ag+, H2O.

D. Ag+, Cu2+, H2O.

D

A. Ag+, Cu2+, Mg2+.

Chọn đáp án đúng Bài 74. Điện phân dung dịch chứa đồng thời Fe(NO3)3, Cu(NO3)2, và HNO3 đều ở nồng độ 0,80 M. Thứ tự điện phân tại catot là A. Fe3+, H+, Cu2+, H2O.

B. Fe3+, Cu2+, H+, H2O.

C. Fe3+, Cu2+, H+, Fe2+, H2O.

C. Fe3+, H+, Cu2+, H2O, Fe2+.

Chọn đáp án đúng 26

Bài 75. Khi được yêu cầu dự đoán các hiện tượng quan sát được từ quá trình điện phân dung dịch CuCl2, một học sinh đã đưa ra hai dự đoán sau: 1. Ở catot có lớp bột màu đỏ bám lên bề mặt điện cực, ở anot có khí vàng lục nhạt thoát ra.

2. Màu xanh của dung dịch bị nhạt dần.

Trong hai dự đoán này, A. 1 đúng.

B. 2 đúng.

C. cả 1 và 2 đúng.

D. cả 1 và 2 đều sai.

IC IA L

Chọn đáp án đúng

Bài 76. Giả sử rằng trong các cặp dung dịch dưới đây nồng độ các chất đều là 1 M: 1. Na2SO4(dd) và H2SO4(dd) 2. HNO3(dd) và Ba(NO3)2(dd) 3. MgCl2(dd) và CaCl2(dd)

FF

Trong giai đoạn đầu của sự điện phân từng dung dịch, cặp dung dịch nào ở trên cho các sản phẩm khí như nhau?

B. 1 và 2.

C. 2 và 3.

D. không có cặp nào

N

Chọn đáp án đúng

O

A. 1 và 3

H

Ơ

Bài 77. Một trong các phương pháp sản xuất oxi và hiđro trong công nghiệp là điện phân nước, nhưng nước lại là chất điện li yếu nên dẫn điện rất kém. Để tăng độ dẫn điện của nước và đảm bảo không làm nhiễm bẩn sản phẩm ta có thể thêm chất điện li nào sau đây vào bình điện phân?

B. NaOH hoặc H2SO4

C. H2SO4 hoặc NaCl

D. Na2SO4 hoặc KCl

N

A. NaOH hoặc HCl Chọn đáp án đúng

Q

U

Y

Bài 78. Bromthymol xanh là một chỉ thị tồn tại ở dạng màu xanh da trời trong môi trường bazơ và màu vàng trong môi trường axit. Nhỏ vài giọt dung dịch chỉ thị bromthymol xanh vào dung dịch kali nitrat rồi tiến hành điện phân dung dịch với điện cực trơ platin. Hiện tượng nào dưới đây xảy ra khi điện phân?

A. Dung dịch ở catot chuyển sang màu vàng và ở anot chuyển sang màu xanh.

M

B. Ở bề mặt anot có khí không màu, nặng hơn không khí, duy trì sự cháy thoát ra.

KÈ

C. Giá trị pH phần dung dịch gần bề mặt của catot tăng.

D. Cả B và C đều đúng.

D

ẠY

Chọn đáp án đúng

Bài 79. Năm 1839, nhà hoá học tài năng người Anh, William R. Grove đã đưa ra một mô hình bình điện phân đơn giản nhất đầu tiên bằng cách sử dụng một cốc thủy tinh, hai ống nghiệm, hai điện cực phủ bột platin và dung dịch axit loãng như trong hình bên.

Nhận định nào dưới đây không chính xác?

A. Điện cực Pt nối với A là catot còn điện cực Pt nối với B là anot của bình điện phân.

B. Ở nguồn điện mạch ngoài, điện A là điện cực âm còn B là điện cực dương.

27

C. Dung dịch chất điện li ở đây có thể là dung dịch của của H2SO4, HCl. D. Nước bị oxi hoá tại điện cực Pt nối với điện cực B theo bán phản ứng 2H2O(l)  O2(k) + 4e + 4H+(dd) Chọn đáp án đúng Bài 80. Một hệ thống điện phân đơn giản được cho như hình vẽ bên. Khi đóng khoá K thì quá trình điện phân bắt đầu xảy ra. Nhận xét nào sau đây không chính xác?

IC IA L

A. Ở bề mặt hai điện cực A, B đều có khí không màu thoát ra trong đó thể tích khí thoát ra ở ống nghiệm chứa điện cực B gấp đôi thể tích khí thoát ra ở ống nghiệm chứa điện cực A ở cùng điều kiện.

FF

B. Điện cực A là anot, điện cực B là catot của bình điện phân.

N

O

C. Nếu dung dịch Na2SO4 đã có pha thêm phenolphtalein thì sau một thời gian điện phân, phần dung dịch trên bề mặt điện cực A chuyển thành màu hồng.

Ơ

D. Sau một thời gian điện phân ta mở khoá K, nhấc hai ống nghiệm và hai điện cực ra khỏi dung dịch. Khuấy đều phần dung dịch trong cốc một thời gian thì thu được dung dịch có môi trường trung tính.

H

Chọn đáp án đúng

N

Bài 81. Tiến hành điện phân dung dịch CuSO4 với anot làm bằng Cu. Liên quan đến quá trình này, nhận định nào sau đây không chính xác?

Y

A. Nồng độ Cu2+ trong dung dịch không thay đổi khi điện phân.

U

B. Khối lượng catot tăng thêm bao nhiêu gam thì khối lượng anot giảm bấy nhiêu gam.

C. Điện cực dương bị hòa tan.

Chọn đáp án đúng

Q

D. Ở cực âm, ion Cu2+ bị oxi hoá thành Cu.

KÈ

M

Bài 82. Trong thực tế, phương pháp điện phân nóng chảy không dùng để sản xuất kim loại nào dưới đây?

A. Al

B. Na

C. Li

D. Ag

Chọn đáp án đúng

ẠY

Bài 83. Một hỗn hợp gồm ba kim loại Fe, Ag, Cu ở dạng bột mịn. Cho hỗn hợp bột này vào cốc thủy tinh chứa một lượng dư muối X, lọc lấy kết tủa rồi rửa sạch, sấy khô ta thu được Ag tinh khiết. Muối X có thể là

D

A. CuSO4.

C. Fe(NO3)3.

B. Cu(NO3)2, Hg(NO3)2.

D. AgNO3, Fe(NO3)3.

Chọn đáp án đúng Bài 84. Ăn mòn kim loại là A. quá trình phá hủy kim loại dưới tác dụng của dung dịch chất điện li.

B. quá trình hòa tan kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của môi trường axit.

C. sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của các chất trong môi trường.

28

D. sự phá hủy kim loại bởi một số phi kim hoạt động như oxi, clo, flo.

Chọn đáp án đúng Bài 85. Sự so sánh nào dưới đây là chính xác?

1. Ăn mòn hoá học không làm xuất hiện dòng điện như ăn mòn điện hoá.

A. Chỉ 1

B. Chỉ 2

C. Cả 1 và 2

D. Không phải 1 lẫn 2

Chọn đáp án đúng

IC IA L

2. Ăn mòn hoá học xảy ra nhanh hơn ăn mòn điện hoá trong cùng điều kiện.

Bài 86. Trường hợp nào trong các thí nghiệm dưới đây xảy ra sự ăn mòn điện hoá học?

1. Cho một thanh kẽm nguyên chất vào dung dịch axit clohydric.

2. Cho một thanh kẽm vào dung dịch chứa đồng thời một lượng dư axit sunfuric và muối đồng(II) sunfat.

A. 1.

B. 1 và 2.

FF

3. Một mẫu gang chứa 2% cacbon được cho vào dung dịch axit sunfuric loãng.

C. 2 và 3.

O

Chọn đáp án đúng

D.1 và 3.

Ơ

N

Bài 87. Thế điện cực chuẩn của …(1)… rất dương nên trong pin điện hoá, chúng thường đóng vai trò là catot. Trong khi đó, thế điện cực của …(2)… rất âm, chúng thường đóng vai trò là …(3)… trong pin điện hoá và bị ăn mòn khi pin hoạt động. Do đó, người ta thường gọi phương pháp bảo vệ kim loại bằng cách phủ lên bên ngoài lớp kim loại cần bảo vệ một lớp kim loại …(4)… là phương pháp anot hy sinh.

H

Sự lựa chọn dãy cụm từ nào cho dưới đây là thích hợp cho các chỗ trống trong đoạn văn trên?

(2)

(3)

A.

kẽm, magie

vàng, platin

catot

hoạt động yếu hơn nó

B.

vàng, platin

kẽm, magie

anot

hoạt động mạnh hơn nó

C.

kẽm, magie

vàng, platin

anot

hoạt động yếu hơn nó

U

Y

N

(1)

( 4)

Q

Bài 88. Có hai phương pháp chống ăn mòn thép: 1. Phủ một lớp niken lên bề mặt lớp thép.

M

2. Phủ một lớp kẽm lên bề mặt lớp thép.

KÈ

Khi bề mặt che phủ niken hoặc kẽm bị xước làm lộ lớp thép bên trong, ở trường hợp nào quá trình ăn mòn thép xảy ra theo cơ chế điện hoá trong không khí ẩm?

A. Chỉ 1

B. Chỉ 2.

C. Cả 1 và 2.

D. Không phải 1 lẫn 2.

ẠY

Chọn đáp án đúng

D

Bài 89. Một hành khách đánh rơi một đồng xu làm bằng kim loại nguyên chất xuống đáy tàu. Đồng xu đó sẽ không xúc tiến quá trình làm thủng đáy tàu làm bằng thép nếu nó được làm bằng

A. vàng.

D. kẽm.

B. bạc.

C. đồng.

Chọn đáp án đúng Bài 90. Trường hợp nào dưới đây ống sắt được bảo vệ bằng phương pháp điện hoá: 1. Ống sắt được phủ một lớp mỏng polime.

2. Ống sắt được mạ niken.

29

3. Ống sắt được phủ một lớp kẽm.

A. chỉ 2.

B. chỉ 3.

C. 2 và 3

D. cả 1, 2, và 3.

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

Chọn đáp án đúng

30

II .2 Hướng dẫn giải bài tập trắc nghiệm Bài 1. Cặp oxi hoá -khử của một nguyên tố kim loại được tạo ra bởi dạng oxi hoá và dạng khử của nguyên tố kim loại đó.

Ví dụ: Na+/Na, Al3+/Al; Cu2+/Cu, Fe3+/Fe2+ Chọn: C Bài 2. Phương trình trao đổi electron giữa dạng oxi hoá và dạng khử tổng quát: ne

+

M

Mn+ là dạng oxi hoá còn M là dạng khử.

Chọn: A Bài 3. Khi pin điện hoá Zn-Cu hoạt động:  Zn hoạt động mạnh hơn Cu nên nhường electron theo quá trình:

FF

Zn(r)  Zn2+(dd) + 2e

IC IA L

Mn+

 Cu2+ sẽ nhận electron do Zn chuyển sang:

O

Cu2+(dd) + 2e  Cu(r)  Phản ứng xảy ra trong pin:

N

Zn(r) + Cu2+(dd)  Zn2+(dd) + Cu Chọn: C

H

Bài 4. Khi pin điện hoá Ni-Cu hoạt động:

Ơ

 Dòng điện có chiều ngược với chiều của dòng electron, tức từ điện cực Cu sang điện cực Zn.

Y

Ni(r)  Ni2+(dd) + 2e

N

 Ni là kim loại hoạt động mạnh hơn nên nguyên tử Ni nhường electron để trở thành ion Ni2+ tan vào dung dịch theo quá trình:

U

Ni là chất khử nên đúng là nó bị oxi hoá thành Mg2+.  Ion Cu2+ sẽ nhận electron chuyển qua từ Mg:

Q

Cu2+(dd) + 2e  Cu(r)

KÈ

Chọn: D

M

Màu xanh của dung dịch CuSO4 được gây ra bởi màu của ion Cu2+(dd). Khi nồng độ ion Cu2+ trong dung dịch CuSO4 giảm xuống thì màu xanh của dung dịch sẽ nhạt dần.

Bài 5. Khi pin hoạt động:  Dòng electron chuyển từ điện cực A sang điện cực B nên A là cực âm, B là cực dương.

ẠY

A(): A(r)  An+(dd) + ne B(+): Bm+(dd) + me  B(r)

D

Theo định nghĩa: anot là điện cực mà tại đó xảy ra quá trình oxi hoá catot là điện cực mà tại đó xảy ra quá trình khử ta có A là anot, B là catot.  An+ tan vào dung dịch làm cho dung dịch thừa điện tích dương, khi đó các ion âm sẽ chuyển từ ngăn chứa dung dịch Bm+ sang để trung hòa điện tích, tương tự các ion dương sẽ chuyển từ ngăn chứa dung dịch An+ sang ngăn còn lại.  A chuyển thành An+ tan vào dung dịch nên khối lượng điện cực A giảm xuống còn Bm+ chuyển thành B bám vào điện cực B nên khối lượng điện cực này tăng lên.

31

Chọn B. Bài 6. B có thể đẩy được A ra khỏi dung dịch muối nên B là kim loại hoạt động mạnh hơn A. Do đó, trong pin điện hoá B-A thì B đóng vai trò là cực âm nhường electron còn A là cực dương nhận electron.

B(): B(r)  B2+(dd) + 2e A(+): A2+(dd) + 2e  A(r) B chuyển thành B2+ tan vào dung dịch nên khối lượng điện cực B giảm, A2+ chuyển thành A bám lên điện cực A nên khối lượng điện cực A tăng.

IC IA L

Dòng điện truyền từ cực dương sang cực âm, tương ứng với từ điện cực A sang điện cực B. Chọn B. Bài 7.

FF

 Quy ước quốc tế: khi kết nối hai nửa pin để tạo ra một pin điện hoá thì điện cực nào có thế dương hơn sẽ được biểu diễn ở phía bên phải, điện cực nào có thế âm hơn được đặt ở phía bên trái.

0  Pin 1: E 02H /H  ECu nên điện cực Cu phải đặt ở phía phải, điện cực hiđro đặt ở phía trái 2 /Cu 2

O

trong pin điện hoá.

N

 Pin 2: E 0Zn 2 / Zn  E 0Ag /Ag nên điện cực Ag đặt ở phía phải, điện cực Zn đặt ở phía trái của pin điện hoá.

Ơ

Chọn: B

H

Bài 8.

N

 Điện cực khí hiđro chuẩn được duy trì hoạt động bằng cách thổi liên tục khí hiđro ở áp suất 1 atm lên tấm platin phủ muội platin ngâm trong dung dịch axit có nồng độ ion H+ 1M.

= 0,00 V nên Epin =  E

U

Theo quy ước, E

0 2H  /H 2

Y

 Sức điện động của pin: Epin = E+  E = E 02H  /H  E 0Mn /M 2

0 M n  /M

Q

Nếu biết Epin ta có: E 0Mn /M = Epin, tức đo được thế điện cực của cặp Mn+/M.

M

 Theo quy ước, điện cực dương nằm phía bên phải, điện cực âm nằm phía bên trái của pin.

Như thế, M là điện cực âm.

Bài 9. Theo quy ước, M là điện cực âm, điện cực còn lại là điện cực dương.

KÈ

Ta có: Epin = E 02H  /H  E 0M2 /M  E 0M2 /M = E 02H  /H  Epin = 0,00  0,76 = 0,76 V. 2

2

Bài 10. Khi pin điện hoá Cu-Ag hoạt động:

ẠY

 Cu là kim loại mạnh hơn Ag nên điện cực Cu đóng vai trò là cực âm, điện cực Ag đóng vai trò là cực dương.

D

Cu(): Cu(r)  Cu2+(dd) + 2e Ag(+): Ag+(dd) + 1e  Ag(r)

Phản ứng xảy ra trong pin: Cu(r) + 2Ag+(dd)  Cu2+(dd) + 2Ag(r)  Cu bị hòa tan nên khối lượng điện cực Cu giảm dần theo thời gian.

Bài 11.  Sắt đẩy được hiđro ra khỏi dung dịch axit nên: E 0Fe2 /Fe < E 02H  /H 32

2

 E 0Fe2 /Fe < 0.

Tương tự, mangan đẩy được sắt ra khỏi dung dịch muối: Mn(r) + Fe2+(dd)  Mn2+(dd) + Fe(r)  E 0Mn 2  /Mn < E 0Fe2 /Fe .

Như vậy, E 0Mn 2  /Mn < 0 và điện cực Mn phải đặt ở phía trái của pin.

Sức điện động của pin: Epin = E 02H  /H  E 0Mn 2  /Mn = 1,19 V

IC IA L

2

 E 0Mn 2  /Mn = 0,00  1,19 = 1,19 V.  Các quá trình xảy ra khi pin hoạt động: Mn(): Mn(r)  Mn2+(dd) + 2e

FF

Pt (+): 2H+(dd) + 2e  H2(k)

Phản ứng xảy ra khi pin hoạt động: Mn(r) + 2H+(dd)  Mnn+(dd)

+ H2(k)

O

Bài 12. Theo quy ước, điện cực Cu ở phía bên phải nên nó là cực dương, điện cực M ở phía trái nên M là cực âm.

N

M(): M(r)  Mn+(dd) + ne Cu(+): Cu2+(dd) + 2e  Cu(r)

Ơ

 Epin = E 0Cu 2 /Cu  E 0Mn /M  E 0Mn /M = E 0Cu 2 /Cu  Epin = 0,34  0,57 = 0,13 V

H

 Ở điện cực M xảy ra quá trình oxi hoá nên M là anot.

N

Ở điện cực Cu xảy ra quá trình khử nên Cu là catot.

Bài 13.

Mn2+(dd)

+

3e

U

+

2e

Al0 (r)

E0 = 1,66 V

Mn0 (r)

E0 = 1,18 V

Q

Al3+(dd)

Y

Chọn: C

E 0Al3 /Al < E 0Mn 2 /Mn nên Al là cực âm, Mn là cực dương. Khi đó, sức điện động của pin:

M

Epin = E 0Mn 2 /Mn  E 0Al3 /Al = (1,18)  (1,66) = +0,48V

KÈ

Các quá trình xảy ra khi pin hoạt động: Al(), anot: Al(r)  Al3+(dd) + 3e

Mn(+), catot: Mn2+(dd) + 2e  Mn(r)

ẠY

Chọn: A

D

Bài 14. Pin khô niken-cađimi, còn được gọi tắt là Nicad, được dùng trong một số thiết bị vận hành bằng pin sử dụng phản ứng sau để sản sinh ra dòng điện: Cd (r) +

NiO2 (r) + 2H2O (l)  Cd(OH)2 (r) + Ni(OH)2 (r)

Anot là điện cực tại đó xảy ra quá trình oxi hoá, catot là điện cực tại đó xảy ra quá trình khử.

Như thế, Cd là anot còn NiO2 là catot hay nói cách khác, NiO2 bị khử ở catot, Cd bị oxi hoá ở anot của pin Nicad: Cd(Anot):

Cd0  Cd2+ + 2e

NiO2(catot): Ni+4 + 2e  Ni+2 Dòng electron mạch ngoài đi từ điện cực Cd sang điện cực NiO2, tức từ anot sang catot của pin.

33

Chọn: C Bài 15. Thứ tự thế điện cực chuẩn của các cặp oxi hoá khử trong dãy điện hoá: Ca2+/Ca < Mg2+/Mg < Ag+/Ag < Fe3+/Fe2+.

Như vậy, ion có tính oxi hoá mạnh nhất là Fe3+.

Bài 16. + 2e 

Sn2+(dd)

Mn2+(dd) + 2e 

Sn (r)

E0 = 0,14V

Mn (r)

E0 = 1,03V

IC IA L

0 Theo số liệu cho ở trên, E 0Mn 2 /Mn < ESn nên: 2 /Sn

 tính khử Mn lớn hơn Sn.  tính oxi hoá Mn2+ nhỏ hơn Sn2+.

Vậy, tính oxi hoá của Sn2+ lớn nhất.

FF

Chọn: B Fe3+(dd)

+

e  Fe2+(dd)

E0 = +0,77 V

Cu2+(dd)

+ e  Cu+(dd)

E0 = +0,15 V

O

Bài 17.

Ơ

N

Theo số liệu này, E 0Cu 2 /Cu  < E 0Fe3 /Fe2 . Khi đó, theo quy luật thay đổi tính oxi hoá, khử trong dãy điện hoá ta có:  tính khử của Cu+ lớn hơn Fe2+,

N

Chọn: D

H

 tính oxi hoá của Cu2+ nhỏ hơn Fe3+.

Bài 18.

Thế điện cực chuẩn, V +0,77

U

Fe3+(dd) + 1e  Fe2+(dd)

Y

Bán phản ứng

2+

Cu



Q

Fe2+(dd) + 2e  Fe(r)

+ 2e  Cu(r)

(dd)

0,44 +0,34

2+

Cu

2+

Fe

KÈ

Fe

M

Thứ tự tăng dần thế điện cực chuẩn:

Fe

Cu

Fe

3+

2+

Áp dụng quy tắc alpha () ta viết được các phản ứng có thể xảy ra: +

Cu2+(dd) 

Fe2+(dd) + Cu(r)

Cu(r)

+

Fe3+(dd) 

Cu2+(dd) + Fe2+(dd)

Fe(r)

+

Fe3+(dd) 

Fe2+(dd)

D

ẠY

Fe(r)

Chọn: D Bài 19.

Ag+(dd) + Fe2+(dd)  Ag(r) + Fe3+(dd) Phản ứng này tự xảy ra cho thấy rằng:  Ag+ có tính oxi hoá mạnh hơn Fe3+,  Fe2+ có tính khử mạnh hơn Ag, 34

hay E 0Fe3 /Fe2  < E0Ag /Ag .

Chọn: C. Bài 20. Thực nghiệm cho thấy rằng các phản ứng sau đều có thể tự xảy ra: 1. A(r)

+

B2+(dd)  A2+(dd) + B(r)

2. B(r)

+

2D3+(dd)  2D2+(dd) + B2+(dd)

Phản ứng (1) cho thấy:

IC IA L

 A có tính khử mạnh hơn B,  A2+ có tính oxi hoá yếu hơn B2+, nên E 0A2  /A < E 0B2  /B .

Phản ứng (2) cho thấy:

FF

 B có tính khử mạnh hơn D2+,  B2+ có tính oxi hoá yếu hơn D3+,

O

nên E 0B2  /B < E 0D3 /D2  .

N

Kết luận: E 0A2  /A < E 0B2  /B < E 0D3 /D2  Chọn: A

Ơ

Bài 21. E 0Cr3 /Cr 2  =  0,42V ; E 0Ni2  / Ni = 0,25 V ; E 0Cr 2  /Cr =  0,90 V

Cr

Cr

2+

3+

Ni

2+

Ni

Cr

N

2+

Y

Cr

H

Thứ tự tăng dần thế điện cực trong dãy điện hoá:

Cr(r)

+

U

Áp dụng quy tắc alpha các phản ứng có thể tự xảy ra gồm: 2Cr3+(dd) 

Ni2+(dd) +

Q

Ni2+(dd) + Cr(r)  Ni(r)

3Cr2+(dd) Cr2+(dd)

+

Cr2+(dd)  Cr3+(dd) + Ni(r)

M

Như thế, trong ba phản ứng được đưa ra: +

KÈ

1. Ni(r)

2. Cr(r)

3. Ni(r)

+ +

Cr2+(dd) 2Cr

3+

2Cr

3+



(dd)



(dd)



Ni2+(dd) 2+

3Cr Ni

2+

+ Cr(r)

(dd)

(dd)

+ 2Cr2+(dd)

ẠY

chỉ có một phản ứng (2) là có thể tự xảy ra.

D

Chọn: D Bài 22. Để loại bỏ tạp chất Fe ra khỏi hỗn hợp của nó với Ag ta có thể sử dụng một lượng dư các dung dịch H2SO4(l), HCl, AgNO3, Fe(NO3)3 vì các dung dịch này đều hòa tan được Fe, không hòa tan Ag và không làm sinh ra tạp chất mới.

Fe(r) + 2HCl(dd)  FeCl2(dd) + H2(k) Fe(r) + H2SO4(l)  FeSO4(dd) + H2(k) Fe(r) + 3AgNO3(dd)  Fe(NO3)3(dd) + 3Ag(r) Fe(r) + 2Fe(NO3)3  3Fe(NO3)2(dd) Chọn D 35

Bài 23. Cu, Fe đều tác dụng được với dung dịch chứa AgNO3, Fe(NO3)3 mà không làm sinh ra tạp chất mới nên ta có thể chọn dung dịch này.

Cu(r) +

Fe(NO3)3(dd)  Cu(NO3)2(dd) + 2Fe(NO3)2(dd)

Fe(r)

2Fe(NO3)3(dd)  3Fe(NO3)2(dd)

+

IC IA L

Chọn C Câu 24. A  Phản ứng: Cu(r) + 2Ag+(dd)  Cu2+(dd) + 2Ag(r) có thế chuẩn dương nên tự xảy ra.

E0 = Eox  Ek = E 0Ag  /Ag  E 0Cu 2 /Cu = 0,799  0,337 = 0,462 V  Phản ứng: Br2(l) + 2Cl (dd)  2Br(dd) + Cl2(k) có thế chuẩn âm nên không thể tự xảy ra.

E0 = Eox  Ek = E 0Br /Br   E 0Cl /Cl = 1,08  1,36 = 0,28 V 2

2

 Phản ứng: 2Au (r) + 3Mg (dd)  2Au3+ + 3Mg có thế chuẩn âm nên không thể tự xảy ra.

E0 = Eox  Ek = E 0Mg 2 /Mg  E 0Au3 /Au = (2,37)  1,50 = 3,87 V

FF

2+

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

 Phản ứng: Cu2+(dd) + H2O(l)  Cu(OH)2(r) + 2H+(dd) Là phản ứng thuận nghịch. Nếu [H+] rất nhỏ, phản ứng tự diễn ra theo chiều thuận, đó là sự thủy phân của muối đồng. Khi [H+] đủ lớn, phản ứng tự diễn biến theo chiều nghịch – sự hòa tan Cu(OH)2(r). Khi [H+] = 1 M phản ứng thuận không tự diễn ra.

Câu 25. D Fe3+, Cu2+ là các tác nhân oxi hoá do chúng đã ở trạng thái oxi hoá cao nhất, chúng không thể nhường electron mà chỉ có thể nhận electron.

Chỉ có Fe2+, Cu+ có thể thể hiện tính khử Fe2+  1e  Fe3+ E = E0Fe3+/Fe2+ = 0,77 V Cu+  1e  Cu2+ E = E0Cu2+/Cu+ = 0,15 V + Quá trình nhường electron của Cu có thế cao hơn so với quá trình nhường electron của Fe2+ nên Cu+ là tác nhân khử mạnh hơn Fe2+.

Câu 26. B Sn2+(dd) + 2e  Sn (r) E0 = 0,14V Mn2+(dd) + 2e  Mn (r) E0 = 1,03V 0 0 2+ E Sn2+/Sn > E Mn2+/ Mn nên Sn là tác nhân oxi hoá tốt hơn Mn2+.

Còn Mn, Sn là các tác nhân khử.

Câu 27. A Thứ tự thế khử chuẩn: Zn2+/Zn < H+/H2 < Cu2+/Cu < Ag+/Ag  Zn2+(dd) có tính oxi hoá yếu nhất.

Câu 28. D Mối quan hệ của G0 và E0: G0 = nFE0 G0 > 0  E0 < 0 G0 < 0  E0 > 0 G0 = 0  E0 = 0 Câu 29. A G = n.F.E < 0 khi E > 0. nFE RT

nE 0,059

G = R.T.lnK  K = e  e  e13,56.n > 1 với mọi n  N*.

Câu 30. A E > 0 nên G = nFE < 0.

Phản ứng đang xét có G < 0 nên có thể tự xảy ra.

Câu 31. A Mỗi nguyên ử Al nhường 3 electron nên số electron trao đổi là n = 2.3 = 6.

36

E = E0 + Câu 32. C Zn (r)

0, 059 [Cu 2+ ]3 lg 6 [Al3 ]2

Zn2+(dd, 1M) + 2Cl (dd, 1M) PCl2 0, 059 SĐĐ của pin: Epin = E0pin + lg 2+ 2 [Zn ][Cl- ]2  Cho thêm Zn (r) không làm tăng Epin.

PCl2  Tăng nồng độ ion Cl làm giảm tỉ số nên Epin giảm.

[Zn 2+ ][Cl- ]2 PCl2  Giảm nồng độ Zn2+ làm tăng tỉ số nên Epin tăng.

2+ [Zn ][Cl- ]2 PCl2  Giảm áp suất riêng phần của khí clo làm giảm tỉ số nên Epin giảm.

2+ [Zn ][Cl- ]2 Câu 33. A Ni (r) + Cu2+(dd)  Ni2+(dd) + Cu (r) Thế của pin: 0, 059 [Cu 2+ ] 2+ 2+ 0 2+ 0 2+ E = ECu /Cu  ENi /Ni = E Cu /Cu  E Ni /Ni + ln 2 [Ni 2+ ] 2+ Tăng [Cu ] thì thế của pin tăng.

Ơ

N

O

FF

IC IA L

+ Cl2 (k, 1 atm)

Câu 34. A (I) AmO22+

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

+ 1e  AmO2+ 0, 059 [AmO +2 ] lg E = E0  1 [AmO 22 ] (II) AmO22+ + 2e + 4H+  Am4+ + 2H2O 0, 059 [AmO+2 ].[H + ]4 0, 059 [AmO+2 ] 0 E = E0 + = E  2.0,059.pH + lg lg 2 [Am4+ ] 2 [Am4+ ] (III) Am4+ + 2e  Am2+ 0, 059 [Am2 ] E = E0  lg 2 [Am4+ ] Chỉ trong quá trình II, H+ tham gia vào phản ứng, nên phản ứng diễn ra sẽ làm thay đổi pH. Câu 35. C Phản ứng xảy ra: 2Ag+(dd) + Cu (r)  Cu2+(dd) + 2Ag (r) 0, 059 [Cu 2+ ] 0, 059 0 Ta có thế của pin: E = E  = E0  lg Q lg + 2 2 2 [Ag ]  Khi tăng [Cu2+] lên gấp đôi, Q tăng gấp đôi làm cho thế giảm.

Khi tăng [Ag+] lên gấp bốn, Q giảm đi 16 lần làm cho thế tăng.  Khi giảm [Cu2+] 10 lần, Q giảm 10 lần làm thế tăng.

Khi giảm [Ag+] 10 lần, Q tăng 100 lần làm thế giảm nhiều gấp đôi so với trên.  Khi giảm nồng độ Cu2+ 10 lần sẽ làm Q giảm 10 lần làm tăng thế của pin.(Et) Khi giảm [Ag+] 10 lần sẽ làm Q tăng 100 lần làm giảm thế mạnh hơn so với lượng tăng ở trên (2Et).  C đúng.  Việc thay đổi kích thước điện cực không làm thay đổi Q không ảnh hưởng đến thế của pin.

Câu 36. D 37

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

 V2+(dd)  V3+(dd) + e RT [V3+ ] E = E0 + .ln 2+ không phụ thuộc vào pH. F [V ]  +  VO3 (dd) + 2H (dd)  VO2+(dd) + H2O(l) Đây không phải là phản ứng oxi hoá khử do số oxi hoá của các nguyên tố không thay đổi.  VO2+(dd ) + 2H+(dd) + e  V3+(dd) + H2O(l) RT [V 3+ ] RT [V 3+ ] RT 0 0 .ln .ln E=E  = E   2 .pH + + 2 + F [VO 2 ][H ] F [VO 2 ] F RT <0 Sự thay đổi pH i đơn vị dẫn đến sự thay đổi SĐĐ E = 2.

F  VO2+ + H2O  VO2+(dd) + 2H+(dd) + e RT [VO 2+ ] RT [VO 2+ ] RT 0 .ln .ln E = E0  = E  +2 pH + + 2 + F [VO 2 ][H ] F [VO 2 ] F RT  E = 2. >0 F Thực ra, không cần tính toán ta cũng có thể xác định được chỉ có quá trình cuối cùng có thế tăng khi pH tăng do chất oxi hoá nằm cùng vế với ion H+ trong phương trình.

Câu 37. C  Khi [Rh3+] = [Cu2+] = 1 M, thế pin là thế chuẩn.

Các bán phản ứng xảy ra ở các điện cực: K(+) : Rh3+(dd) + 3e Rh (r) E0 = 0,8 V  + A(-) : Cu (r)  1e Cu (dd) E0 = 0,52 V Phản ứng xảy ra trong pin: Rh3+(dd) + 3Cu (r) Rh (r) + 3Cu+(dd) Chiều dòng electron từ lá Cu (anot) sang lá Rh(catot), chiều quy ước của dòng điện từ RhCu  Thế chuẩn của pin : E = 0,8  0,52 = 0,28 V Lưu ý : Cách tính thế chuẩn của pin điện hoá -Cặp oxi hoá khử có thế khử lớn hơn là cực dương.

-Cặp oxi hoá khử có thế khử bé hơn là cực âm.

- E0pin = E0(+) - E0(-).

Câu 38. A 2Ag+(dd) + Cu (r)  Cu2+(dd) + 2Ag (r) E0 = 0,46V 0, 059 [Ag + ]02 lg E = E0Pư + 2 [Cu 2+ ]0 Thế của phản ứng phụ thuộc vào: E =

0, 059 [Ag + ]02 lg .

2 [Cu 2+ ]0

ẠY

 Nếu tăng nồng độ Ag+ lên gấp đôi: E1 =

[Ag + ]02 0, 059 lg(4. ) 2 [Cu 2+ ]0

[Ag + ]02 0, 059 lg(2. ).

2 [Cu 2+ ]0  Tăng kích thước điện cực làm cho tốc độ phản ứng nhanh hơn nhưng gần như không ảnh hưởng đến thế của phản ứng.

Câu 39. C Quá trình oxi hoá chỉ xảy ra với chất khử, chất nhường electron. Khi một anion trải qua quá trình oxi hoá thì chúng sẽ -dịch chuyển về anot (cực dương) của bình điện phân, , để nhường electron cho cực dương.

-dịch chuyển về anot (cực âm) của pin điện hoá.

D

 Nếu chia đôi nồng độ Cu2+: E2 =

38

Cu

+

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

Câu 40. B Catot là điện cực mà ở đó xảy ra quá trình khử.

Anot là điện cực mà ở đó xảy ra quá trình oxi hoá.

Câu 41. A H2SO 4  Trong nguyên tố Galvani, quy ước về điện cực khác so với quá trình điện phân. Điện phân Nguyên tố Galvani Catot  + Anot +  Dù đó là pin điện hoá hay bình điện phân thì: -Ở catot xảy ra sự khử.

-Ở anot xảy ra sự oxi hoá.  Trong nguyên tố Galvani: -Dòng electron đi từ anot sang catot.

Ví dụ: Cho pin Galvani như hình bên. Ở cực dương Cu (catot): 2H+ + 2e  H2 Ở cực âm Zn (anot) : Zn  2e  Zn2+ Câu 42. C Xét pin điện hoá: Ag | Ag+ ||NO3, NO | Pt A (): Ag (r)  1e  Ag-+(dd) K (+): NO3(dd) + 4H+(dd) + 3e  NO (k) + 2H2O(l) Dựa vào các thông tin trên ta có thể nhận xét:  NO3 bị khử ở catot.  Pt không đóng vai trò làm xúc tác mà đóng vai trò làm bề mặt trao đổi electron.  Khi pin vận hành, Ag bị hoà tan ở anot nên khối lượng điện cực bạc giảm.  Thế của pin được biểu thị qua phương trình Nernst, trong phương trình này không xét đến kích thước điện cực nên việc gấp đôi điện cực bạc không tăng thế của pin.

Câu 43. A  Một vật bằng sắt được bảo vệ bằng cách mạ kẽm. Khi chịu tác động của tác nhân ăn mòn, Zn bị ăn mòn do Zn có tính khử mạnh hơn Fe nên Fe được bảo vệ.

A(-). Zn  2e  Zn2+  Thanh Mg nối với ống sắt. Mg cũng là kim loại hoạt động mạnh hơn Fe nên khi bị tác nhân ăn mòn tấn công, Mg bị ăn mòn theo cơ chế điện hoá.

A(-). Mg  2e  Mg2+ Cả hai phương pháp này đều là phương pháp anot hy sinh.  Can sắt phủ thiếc. Khi chịu tác động ăn mòn, lớp thiếc che phủ lên can sắt bị ăn mòn trước nhưng khi có một lỗ thủng thì sắt sẽ bị ăn mòn vì thiếc là kim loại hoạt động yếu hơn sắt ( E 0Sn2+/Sn = 0,136 V còn E0Fe2+/Fe = 0,44V ).Bản chất phương pháp này không giống phương pháp trên mà chỉ đơn thuần là mạ kim loại để che phủ. * Mạ đồng lên sắt có bản chất tương tự như trường hợp mạ thiếc lên sắt.  Ống đồng được bao phủ bởi một lớp sơn epoxit cũng là phương pháp che phủ, không mang bản chất điện hoá.

Câu 44. B  Ống thép được tạo nên chủ yếu từ Fe. Bảo vệ ống thép đồng nghĩa với việc bảo vệ Fe khỏi sự ăn mòn của môi trường xâm thực. Trong sơ đồ cho sẵn, một mẫu kim loại M nối với ống thép đóng vai trò làm anot hy sinh, nghĩa là nó sẽ bị ăn mòn. Kim loại sử dụng làm anot hy sinh phải có tính khử mạnh hơn kim loại cần bảo vệ. Ở đây, Na và Mg là các kim loại có tính khử cao hơn Fe nhưng chỉ có thể sử dụng Mg làm anot hy sinh vì Na phản ứng với nươc rất dễ dàng không để trong lòng đất được: 2Na + H2O  2NaOH + H2 Câu 45. D  Quá trình phóng điện trong Acquy chì:

Zn

39

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

() Pb + SO42  PbSO4 + 2e (+) PbO2 + H2SO4 + 2H+ + 2e  PbSO4 + 2H2O Toàn bộ quá trình: Pb + PbO2 + 2H2SO4  2PbSO4 + 2H2O  Quá trình tích điện thì ngược lại: () PbSO4 + 2e + 2H+  Pb + H2SO4 (+) PbSO4  2e + SO42 + 2H+  PbO2 + 2H2SO4  Quá trình phóng điện tiêu tốn H2SO4 , không tạo ra hợp chất hòa tan nào, nồng độ H2SO4 trong dung dịch giảm đi, khối lượng riêng của dung dịch cũng giảm đi.  D đúng.

Câu 46. B Pb (r) + PbO2 (r) + 4H+(dd) + 2SO42(dd)  PbSO4 (r) + 2H2O (l)  Khi acquy phóng điện, H2SO4 bị tiêu thụ và sản phẩm tạo ra là PbSO4 bám lên các tấm chì dưới dạng bột nhão tách ra khỏi dung dịch làm tỉ khối của dung dịch giảm xuống.  Ac quy làm việc như một pin điện hoá.

K+: PbO2 (r) + 4H+(dd + 2SO42(dd) + 2e  PbSO4 (r) + 2H2O (l) A : Pb (r) + 2SO42(dd)  2e  PbSO4 (r) Như vậy, PbSO4 được tạo ra ở cả catot và anot.

Câu 47. C Khi điện phân nóng chảy cation Men+ chuyển về cực âm của bình điện phân (K ) và thu nhận electron tại đây để trỏ thành nguyên tử kim loại tức là Men+ bị khử.

Câu 48. D dpnc  4Al + 2Al2O3  3O2 Tỉ lệ số mol nhôm thoát ra ở Katot và oxi thoát ra ở Anot là 4 : 3 Câu 49. C Khi điện phân dung dịch NaNO3, K(-) : 2H2O + 2e  2OH + H2 A(+): 2H2O  4e  4H+ + O2 Câu 50. A dpdd  I2 (dd) + KOH (dd) + H2 (k) KI (dd) + H2O(l)  Khi cho phenolphtalein vào dung dịch thu được sau điện phân thì phenolphtalein hoá hồng ở catot. Ở anot sẽ xuất hiện dung dịch màu vàng nhạt của I2, ở catot có khí hyđro thoát ra.

Chỉ có KOH tạo ra mà không có K tạo ra vì K khử được nước hay nói cách khác quá trình điện phân nước ở catot xảy ra dể hơn quá trình khử ion K+.

Câu 51. B  Kali không bị khử trong môi trường nước.  Các quá trình xảy ra khi điện phân dung dịch KCl: A(+) : 2Cl(dd)  Cl2 (k) + 2e K( ): 2H2O (l) + 2e  H2 (k) + 2OH (dd) Câu 52. A Điện phân dung dịch KF, thực ra chỉ có H2O bị điện phân K-: 2H2O + 2e  2OH + H2  A+: 2H2O  4e  4H+ + O2  Câu 53. C Điện phân dung dịch nước của AlCl3: K(): 2H2O (l) + 2e  2OH(dd) + H2 (k) A(+): 2Cl (dd)  2e  Cl2 (k) Câu 54. C Điện phân dung dịch H2SO4 loãng (K): 2H+(dd) + 2e  H2 (k) (A+): 2H2O(l)  2e  2H+(dd) + O2 (k) Câu 55. A Các quá trình: A. 2Cl  2e  Cl2 B. 2H2O + 2e  H2 + 2OH 40

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

C. Na+ + 1e  Na D. O2 + 4e + 4H+  2H2O Ở anot xảy ra sự oxi hoá, đó là sự nhường electron. Đó là trường hợp A. Câu 56. C Khi điện phân, các cation bị khử ở cực âm(K-) của bình điện phân, ion nào có thế khử cao ưu tiên sẽ phóng điện trước.  Sn được giải phóng trước Ni do E0Ni2+/Ni > E0Sn2+/Sn Còn các anion bị oxi hoá ở cực dương bình điện phân (A+), các anion có thế khử nhỏ hơn sẽ điện phân trước  Br điện phân trước Cl Câu 57. B Trong quá trình điện phân dung dịch MgBr2: -Ở catot bình điện phân (): cặp oxi hoá khử có thế lớn hơn ưu tiên điện phân trước.

2H2O (l) + 2e  H2 (k) + 2OH (dd) -Ở anot bình điện phân (+): cặp oxi hoá khử có thế nhỏ hơn ưu tiên điện phân trước.

2Br (dd) - 2e  Br2 (l)  sản phẩm tạo ra là H2 và Br2 Câu 58. D Theo định luật Faraday, số mol kim loại bám lên điện cực trong thời gian t giây khi có cường độ dòng điện I đi qua bình điện phân: It nMe  nF nMe: số mol kim loại Me bám vào điện cực sau thời gian t giây.

F : số Faraday, F = 96500 C/mol n : điện tích của ion, Men+(dd) + ne  Me (r).

Như vậy, cả dòng điện sử dụng, thời gian điện phân, điện tích của ion đều ảnh hưởng đến số mol kim loại thoát ra trên điện cực.

Câu 59. C Khối lượng chất rắn kết tinh lên điện cực theo quá trình : Mn+ + ne  M M It m= M nF Ta thấy, m tỉ lệ thuận với I, t nên thời gian điện phân, cường độ dòng tăng làm lượng kim loại giải phóng trên điện cực.

Câu 60. C Ba bình điện phân mắc nối tiếp nhau nên trong cùng thời gian điện lượng đi qua các bình là như nhau. Áp dụng định luật Faraday cho ba quá trình ta có: It Ag+ + 1e  Ag  nAg = F It Cu2+ + 2e  Cu  nCu = 2F It Au3+ + 3e  Au  nAu = 3F Do đó: nAg > nCu > nAu.

D

Câu 61. C Với hệ thống điện phân như hình vẽ bên.  Khi có 1F đi qua có 0,1 mol Ag và 0,033 mol Au tạo ra.

Ag+(dd) + 1e  Ag (r) Au3+(dd) + 3e  Au (r)  Hiển nhiên dung dịch sau điện phân có nồng độ Au3+ cao hơn Ag+ do lượng Ag+ mất đi nhanh hơn 3 lần.

41

 Khi các bình điện phân mắc nối tiếp, trong cùng một đơn vị thời gian số electron đi qua các điện cực là như nhau  số electron phản ứng với Au3+ bằng số electron phản ứng với Ag+.  Câu 62. D C Axit axetic là chất điện ly yếu nên độ dẫn điện của dung dịch nhỏ  + CH3COOH + H2O CH3COO + H3O Khi NaOH được cho vào số hạt điện mang điện trong dung dịch tăng do phản ứng B A CH3COOH + OH  CH3COO + H2O làm độ dẫn điện dung dịch tăng lên. Khi CH3COOH phản ứng hết, NaOH cho vào làm tăng độ dẫn điện mạnh hơn vì ion OH dẫn điện tốt. Chỉ có giản đồ D phù hợp với quá trình thay đổi độ dẫn điện như đã trình bày. Điểm A. NaOH bắt đầu được cho vào. Điểm B: NaOH phản ứng với CH3COOH vừa hết. Đoạn AB dốc lên chứng tỏ độ dẫn điện tăng khi số hạt mang điện trong dung dịch tăng mà cụ thể là sự có mặt của ion Na+, CH3COO. Đoạn BC dốc cao hơn AB vì độ dẫn điện của NaOH cao hơn CH3COONa. Khi cho thêm NaOH dư vào độ dẫn điện tăng mạnh hơn.

10

8

6

4

2

0

2

4

6

8

VNaOH

FF

IC IA L

0

O

Bài 63. Khi điện phân muối nóng chảy, các cation chuyển động về phía cực âm, tức catot, và bị khử ở đó.

Chọn B.

N

Bài 64. Theo quy ước, catot là điện cực mà tại đó xảy ra quá trình khử, anot là điện cực mà tại đó xảy ra quá trình oxi hoá. Như vậy:

Ơ

 Ở bình điện phân hay pin điện hoá, catot là điện cực mà tại bề mặt của nó xảy ra quá trình khử, tức quá trình thu nhận electron của chất oxi hoá.

N

H

 Ở bình điện phân, cực dương nguồn điện thu nhận electron do chất khử phóng ra, đó là một quá trình oxi hoá nên cực dương bình điện phân là anot.

Y

 Ở pin điện hoá, là nguyên tố điện hoá tự sản sinh ra dòng điện, thì cực dương là cực thu nhận electron truyền sang từ cực âm. Trên bề mặt cực dương, chất oxi hoá thu nhận electron, tức xảy ra quá trình khử nên cực dương là catot.

U

Chọn: D

Q

Bài 65. Các quá trình xảy ra khi điện phân nóng chảy MgCl2: Catot(): Mg2+(l) + 2e  Mg(l)

KÈ

Chọn: C

M

Anot (+): 2Cl (l)  Cl2(k) + 2e Bài 66. Phản ứng xảy ra khi điện phân: dp  Na(l) + Cl2 NaCl(nc) 

ẠY

 Vật liệu làm điện cực có thể là platin, than chì nhưng không thể dùng nhôm làm anot bởi một số lí do sau: - Al có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn NaCl.

D

- Al sẽ tác dụng với khí Cl2 sinh ra AlCl3 làm nhiễm bẩn dung dịch điện phân.

Al(nc) + Cl2(k)  AlCl3

 Natri tạo ra ở bề mặt điện cực A, khí clo thoát ra trên bề mặt điện cực B nên A là catot nối với cực âm nguồn điện, B là anot nối với cực dương nguồn điện cung cấp cho quá trình điện phân.  NaCl khi nóng chảy sẽ phân li thành các ion mang điện. Cation Na+ sẽ di chuyển về điện cực A còn anion Cl sẽ dịch chuyển về điện cực B. Tại điện cực A thì Na+ sẽ bị khử thành Na còn tại điện cực B anion Cl sẽ bị oxi hoá thành khí clo thoát ra ngoài.

A(), catot: Na+(l) + 1e  Na. 42

B(+), anot : 2Cl (nc)  Cl2(k) + 2e  Natri nóng chảy sinh ra nổi lên phía trên NaCl nóng chảy chứng tỏ khối lượng riêng của nó nhỏ hơn NaCl nóng chảy.

Như vậy, chỉ có phát biểu thứ ba chính xác.

Chọn: A Bài 67. Phản ứng biểu diễn quá trình điện phân dung dịch Cu(NO3)2 Cu(NO3)2(dd) + H2O(l)  Cu(r) + HNO3(dd) + O2(k)

IC IA L

Chọn: B

Bài 68. Khi điện phân dung dịch Fe(NO3)2 thì ở catot, đầu tiên ion Fe2+ bị khử thành Fe theo quá trình: Fe2+(dd) + 2e  Fe. Sau khi Fe2+ hết thì mới đến H2O bị khử:

FF

4H2O(l) + 4e  2H2(k) + 4OH (dd) Chọn: A

4H2O(l) + 4e  2H2(k) + 4OH (dd)

Ơ

Chọn: B

N

O

Bài 69. Khi điện phân dung dịch Mg(NO3)2 thì ở catot, nước sẽ bị khử thay vì ion Mg2+ bởi vì thế khử chuẩn của Mg âm hơn của cặp H2O/H2 (các ion như K+, Na+, Ba2+, Mg2+, Al3+ không bị điện phân trong nước mà chỉ bị điện phân ở trạng thái nóng chảy).

Chọn D.

N

2Cl (dd)  Cl2(k) + 2e

H

Bài 70. Khi cho dòng điện một chiều đi qua dung dịch NiCl2, ở anot xảy ra quá trình oxi hoá Cl thành Cl2:

U

Y

Bài 71. Khi điện phân dung dịch FeBr2 thì đầu tiên, ở anot xảy ra quá trình oxi hoá ion Br thành Br2:

Q

2Br(dd)  Br2(dd) + 2e

M

Khi ở anot có một lượng lớn khí không màu, không mùi và duy trì sự cháy thoát ra (khí oxi) thì Br đã điện phân hết, H2O đã điện phân một thời gian: 2H2O(l)  4e + O2(k) + 4H+(dd)

KÈ

tương ứng ở catot Cu2+ cũng đã điện phân hết rồi đến nước điện phân: Cu2+(dd) + 2e  Cu(r)

4H2O(l) + 4e  2H2(k) + 4OH(dd)

ẠY

Như vậy, ở catot đã xảy ra hai quá trình trên.

D

Chọn: C Bài 72. E0Cu2+/Cu > E0Pb2+/Pb > E0Ni2+/Ni nên thứ tự điện phân tại catot tương ứng là Cu2+, Pb2+, Ni2+.

Chọn B. Bài 73. E0Ag+/Ag > E0Cu2+/Cu > E0H2O/H2 > E0Mg2+/Mg. Như vậy, ion Ag+ điện phân đầu tiên, tiếp đến là Cu2+, sau đó là H2O còn Mg2+ không điện phân trong nước do tính oxi hoá của nó yếu hơn nước.

1. Ag+(dd) + 1e  Ag(r) 2. Cu2+(dd) + 2e  Cu(r) 43

3. 4H2O(l) + 4e  2H2(k) + 4OH(dd) Chọn D. Bài 74. Các quá trình xảy ra trên bề mặt catot khi điện phân dung dịch chứa đồng thời Fe(NO3)3, Cu(NO3)2, và HNO3: 1. Fe3+(dd) + 1e  Fe2+(dd) 2. Cu2+(dd) + 2e  Cu(r) 3. 2H+(dd) + 2e  H2(k)

IC IA L

4. Fe2+(dd) + 2e  Fe(r) 5. 4H2O(l) + 4e  2H2(k) + 4OH(dd)

FF

Dựa vào bảng thế khử chuẩn rút ra rằng ion Fe3+ có tính oxi hoá mạnh nhất nên điện phân đầu tiên, nhưng chỉ tạo ra ion Fe2+. Do ion Fe2+ có tính oxi hoá yếu hơn Cu2+, H+ nên sau khi hai ion này điện phân hết thì ion Fe2+ mới tiếp tục điện phân; cuối cùng là nước điện phân. Xem lại đáp án này. Thứ tự phóng điện của Fe2+và phụ thuộc quá thế H và nồng độ trong dung dịch.

Bài 75. Các quá trình xảy ra ở mỗi điện cực khi điện phân dung dịch CuCl2:

O

Catot: Cu2+(dd), H2O(l) Cu2+(dd) + 2e  Cu(r)

N

Anot: Cl (dd), H2O(l)

Ơ

2Cl (dd)  Cl2(k) + 2e

Từ các quá trình này ta có thể dự đoán được hiện tượng xảy ra:

N

H

 Ở catot có một lớp bột màu đỏ của Cu bám lên bề mặt điện cực, ở anot có khí màu vàng lục nhạt thoát ra. Bên cạnh đó, clo cũng tan đáng kể trong nước nên dung dịch ở anot có màu vàng nhạt.

Y

 Nồng độ ion Cu2+ trong dung dịch giảm xuống nên màu xanh của dung dịch điện phân sẽ nhạt dần.

U

Chọn: C

Q

Bài 76.

 Điện phân dung dịch Na2SO4 và H2SO4:: Anot:

2H+(dd) + 2e  H2(k)

M

Catot:

2H2O(l)  O2(k) + 4e + 4H+(dd)

KÈ

Các ion Na+, SO42 không điện phân trong nước.  Điện phân dung dịch HNO3 và Ba(NO3)2:

ẠY

Catot: Anot:

4H2O(l) + 4e  2H2(k) + 4OH(dd) 2H2O(l)  O2(k) + 4e + 4H+(dd)

Các ion Ba2+, NO3 không điện phân trong nước.

D

 Điện phân dung dịch MgCl2 và CaCl2: Catot:

4H2O(l) + 4e  2H2(k) + 4OH(dd)

Anot:

2Cl (dd)  Cl2(k) + 2e

Các ion Mg2+, Ca2+ không điện phân trong nước.

Chọn: B

44

Bài 77.  Các muối clorua hầu hết là chất điện li mạnh, khi tan vào nước tạo ra dung dịch dẫn điện tốt.

Nhưng trong trường hợp này không thể dùng NaCl, KCl được vì ion Cl điện phân ở anot tạo ra khí clo làm nhiễm bẩn sản phẩm.

2Cl (dd)  2e + Cl2(k)

Chọn B.

IC IA L

 Chỉ có thể pha thêm một số chất như NaOH, Na2SO4, H2SO4 vào bình điện phân vì các ion như Na+, SO42 không điện phân trong nước, còn các ion như OH, H+ điện phân tạo ra sản phẩm giống với sự điện phân của nước.

Bài 78. Các quá trình xảy ra ở hai bề mặt điện cực khi tiến hành điện phân dung dịch KNO3: Catot:

4H2O(l) + 4e  2H2(k) + 4OH(dd)

Anot:

2H2O(l)  O2(k) + 4e + 4H+(dd)

FF

Các ion K+, NO3 không điện phân trong nước, chỉ có nước điện phân.

O

 Ở bề mặt catot, ion OH sinh ra làm cho phần dung dịch ở đó có tính bazơ, chỉ thị bromthymol xanh tồn tại ở dạng màu xanh da trời. Ở bề mặt anot, ion H+ sinh ra làm cho phần dung dịch ở đó có tính axit, chỉ thị bromthymol xanh chuyển sang màu vàng.

N

 Ở bề mặt anot có khí không màu, nặng hơn không khí, duy trì sự cháy thoát ra. Đó chính là khí oxi.

Ơ

 Giá trị pH trên bề mặt catot tăng dần do nồng độ ion OH tăng.

Chọn: D

H

Bài 79.

Y

N

 Hình vẽ minh họa hệ thống bình điện phân đầu tiên được William R. Grove đưa ra cho thấy ống nghiệm bên trái chứa khí hiđro, ống nghiệm bên phải chứa khí oxy nên điện cực Pt nối với cực A của nguồn là catot, điện cực Pt nối với cực B là anot.  A nối với catot nên A là cực âm của nguồn, B nối với anot nên B là cực dương.

Q

U

 Dung dịch axit ở đây có thể là HNO3, H2SO4 chứ không thể là HCl vì HCl điện phân sinh ra khí clo theo quá trình: 2Cl (dd)  2e + Cl2(k)

M

 Khi điện phân các dung dịch axit như H2SO4, HNO3 thì ở anot, các ion SO42, NO3 không bị oxi hoá mà nước bị oxi hoá:

KÈ

2H2O(l)  O2(k) + 4e + 4H+(dd)

Chọn: C Bài 80.

D

ẠY

 Các quá trình xảy ra khi điện phân dung dịch Na2SO4: Catot:

4H2O(l) + 4e  2H2(k) + 4OH(dd)

Anot:

2H2O(l)  O2(k) + 4e + 4H+(dd)

Phương trình của phản ứng điện phân: 2H2O(l)  2H2(k) + O2(k) (B)

(A)

Thể tích khí thoát ra ở phần trên trên ống nghiệm B sẽ gấp đôi thể tích khí có trong ống nghiệm A ở cùng điều kiện do số mol hiđro nhiều gấp đôi số mol oxi.  Điện cực A nối với cực dương nguồn điện nên A là anot, còn điện cực B là catot.  Phần dung dịch trên điện cực B có ion OH tạo ra nên phenolphtalein sẽ hoá hồng.

45

 Sau một thời gian điện phân ta mở khoá K, nhấc hai ống nghiệm và hai điện cực ra khỏi dung dịch. Khuấy đều phần dung dịch trong cốc một thời gian thì thu được dung dịch có môi trường trung tính bởi ion H+ và ion OH sẽ phản ứng với nhau vừa đủ tạo ra nước.

H+(dd) + OH (dd)  H2O(l) Chọn C. Bài 81. Khi điện phân dung dịch CuSO4 với anot làm bằng Cu: Catot (): Cu2+, H2O(l)

IC IA L

Cu2+(dd) + 2e  Cu(r) Anot (+): SO42, H2O(l), Cu. Cu(r)  Cu2+(dd) + 2e Phương trình của phản ứng điện phân: (anot)

FF

Cu(r) + Cu2+(dd)  Cu2+(dd) + Cu(r) (catot)

Chỉ có sự chuyển Cu từ anot sang catot nên có thể thấy:

 Nồng độ ion Cu2+ trong dung dịch không thay đổi.

Ơ

 Ở cực âm, ion Cu2+ bị khử thành Cu.

N

O

 Điện cực dương bị hòa tan, khối lượng điện cực dương giảm bao nhiêu gam thì khối lượng điện cực âm tăng bấy nhiêu gam.

Chọn: D

N

H

Bài 82. Phương pháp điện phân nóng chảy chỉ áp dụng để điều chế các kim loại mạnh, không thể khử được ion của chúng thành kim loại trong môi trường nước. Trong dãy điện hoá học, các kim loại đứng sau Al thì có thể điều chế bằng con đường điện phân dung dịch, còn các kim loại đứng trước Al thì phải điện phân nóng chảy.

U

Y

Trong các kim loại Al, Na, Li, Ag thì ba kim loại đầu được điều chế bằng cách điện phân nóng chảy.

Q

 Na được sản xuất bằng cách điện phân nóng chảy NaCl.  Al được sản xuất bằng cách điện phân nóng chảy Al2O3.

M

 Li được sản xuất chủ yếu từ LiCO3. Để thu được Li người ta tiến hành điện phân nóng chảy LiCl có pha 45% KCl về khối lượng.

KÈ

Bạc kém hoạt động có thể điều chế bằng điện phân dung dịch hoặc bằng các phương pháp khác. Chẳng hạn, điều chế Ag từ Ag2S bằng cách nghiền nhỏ Ag2S, hòa tan trong dung dịch NaCN dư sau đó tách lấy phức bạc cho tác dụng với Zn.

ẠY

Ag2S(r) + 4NaCN(dd)  2Na[Ag(CN)2](dd) + Na2S(dd) 2Na[Ag(CN)2](dd) + Zn(r)  Na2[Zn(CN)4](dd) + 2Ag(r)

Chọn: D

D

Bài 83. Muối X có thể là AgNO3 hoặc Fe(NO3)3.

Fe, Cu bị hòa tan vào dung dịch AgNO3 do các phản ứng: Fe(r) + 3 Ag(NO3)2(dd)  Fe(NO3)3(dd) + 3 Ag(r) Cu(r) + 2 Ag(NO3)2(dd)  Cu(NO3)3(dd) + 2 Ag(r)  X là Fe(NO3)3 Fe, Cu hòa tan vào dung dịch Fe(NO3)3 do các phản ứng: 46

Fe(r) + 2 Fe(NO3)3(dd)  3 Fe(NO3)2(dd) Cu(r) + 2 Fe(NO3)3(dd)  2 Fe(NO3)2(dd) + Cu(NO3)2(dd) Các phản ứng trên không tạo ra các kim loại khác làm nhiễm bẩn bạc, cũng không làm mất bạc.

Chọn: D Bài 84. Ăn mòn kim loại là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của các chất trong môi trường.

IC IA L

Chọn: C Bài 85.

 Ăn mòn hoá học không làm xuất hiện dòng điện, ăn mòn điện hoá làm xuất hiện dòng điện.  Ăn mòn hoá học xảy ra chậm hơn nhiều so với ăn mòn điện hoá trong cùng điều kiện.

Chọn: A

FF

Bài 86. Ăn mòn điện hoá không xảy ra với kim loại nguyên chất, nó chủ yếu chỉ xảy ra với hợp kim. Sau đây là một số điều kiện để ăn mòn điện hoá có thể xảy ra:

O

1. Các điện cực phải khác nhau về bản chất, có thể là cặp kim loại khác nhau hoặc cặp kim loại-phi kim, kim loại-hợp chất hoá học.

N

2. Các điện cực phải tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với nhau qua dây dẫn.

3. Các điện cực phải cùng tiếp xúc với dung dịch chất điện li.

Ơ

Như vậy, chỉ có thí nghiệm 2, 3 xảy ra ăn mòn điện hoá.

H

Chọn: C

Y

N

Bài 87. Thế điện cực chuẩn của vàng, platin rất dương nên trong pin điện hoá, chúng thường đóng vai trò là catot. Trong khi đó, thế điện cực của kẽm, magie rất âm, chúng thường đóng vai trò là anot trong pin điện hoá và bị ăn mòn khi pin hoạt động. Do đó, người ta thường gọi phương pháp bảo vệ kim loại bằng cách phủ lên bên ngoài lớp kim loại cần bảo vệ một lớp kim loại hoạt động mạnh hơn nó là phương pháp anot hy sinh.

U

Chọn B.

Q

Bài 88.

M

 Khi bề mặt lớp mạ niken bị xước làm lộ lớp thép bên trong, sắt sẽ bị ăn mòn theo cơ chế điện hoá: Anot (Fe): Fe(r)  Fe2+(dd) + 2e

KÈ

Catot(Ni): O2(k) + 4e + 2H2O(l)  4OH(dd)

 Khi bề mặt lớp mạ kẽm bị trầy xước làm lộ lớp thép bên trong, kẽm bi ăn mòn điện hoá: Anot (Zn): Zn(r)  Zn2+(dd) + 2e

D

ẠY

Catot (Fe): O2(k) + 4e + 2H2O(l)  4OH(dd)

Bài 89. Đáy tàu làm bằng thép và trong điều kiện luôn tiếp xúc với nước. Việc đánh rơi một đồng xu xuống đáy tàu tưởng chừng như vô hại nhưng thực tế là rất nguy hiểm nếu đồng xu đó được làm bằng kim loại hoạt động yếu hơn như Ag, Au, Cu. Khi đó, đáy tàu sẽ đóng vai trò là anot và bị ăn mòn: Anot (Fe):

Fe(r)  Fe2+(dd) + 2e

Catot(đồng xu): O2(k) + 4e + 2H2O(l)  4OH(dd) Chỉ trường hợp đồng xu àm bằng Zn thì không gây ảnh hưởng gì vì Zn hoạt động mạnh hơn Fe, nó sẽ đóng vai trò la anot và bị ăn mòn.

Anot (Zn): Zn(r)  Zn2+(dd) + 2e 47

Catot (Fe): O2(k) + 4e + 2H2O(l)  4OH(dd) Nói chung, khi lên tàu thì phải cận thận với các đồng tiền xu của bạn.

Chọn: D Bài 90. Xét từng trường hợp một: 1. Ống sắt được phủ một lớp mỏng polime.

Phương pháp che phủ nhằm cách li với môi trường ăn mòn.

2. Ống sắt được mạ niken.

IC IA L

Phương pháp che phủ nhằm cách li với môi trường ăn mòn. Thậm chí khi lớp mạ niken bị xước thì sắt sẽ bị ăn mòn điện hoá với tốc độ nhanh hơn.

3. Ống sắt được phủ một lớp kẽm.

Ống sắt được bảo vệ bằng phương pháp điện hoá, phương pháp anot hy sinh. Kẽm hoạt động mạnh hơn sắt sẽ đóng vai trò là anot và bị ăn mòn.

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

Chọn B.

48

CHƯƠNG III: Hệ thống bài tập tự luận III.1 Đề bài.

Bài 1. Một pin điện hoá được tạo ra từ hai nửa pin Rh3+/Rh, Cu+/Cu trong đó nồng độ mỗi ion Rh3+, Cu+ đều là 1 M. Cho các thế điện cực chuẩn (25oC):  Rh(r) Rh3+(dd) + 3e 

E0 = 0,80V

 Cu(r) + e 

Cu+(dd)

E0 = 0,52V

IC IA L

a. Viết các quá trình xảy ra ở mỗi điện cực, xác định anot và catot, chiều dòng điện và chiều di chuyển của dòng electron khi pin hoạt động. b.Tính sức điện động của pin.

c. Sử dụng KNO3 để cho vào cầu muối, cho biết chiều chuyển động của ion K+, NO3 trong cầu muối. Giải thích lí do một cách ngắn gọn.

Bài 2. Thực nghiệm cho thấy rằng các phản ứng sau đều có thể tự xảy ra: +

2. B(r)

+ 2D3+(dd)  2D2+(dd) + B2+(dd)

FF

B2+(dd)  A2+(dd) + B(r)

1. A(r)

O

Dựa vào kết quả trên hãy sắp xếp các cặp oxi hoá -khử A2+/A, B2+/B, D3+/D2+ theo thứ tự tăng dần thế điện cực chuẩn. Giải thích sự sắp xếp đó.

2+

Fe

2+

Fe

2+

+

Sn

H

Sn

H

Sn

4+

Cu

2+

2+

Cu

Fe

Ag

2+

Ag

a. So sánh tính oxi hoá của các ion Ag+, Fe2+, Fe3+, H+, Sn4+, Zn2+.

N

b. So sánh tính khử của Ag, Cu, Fe, Fe2+, Sn, Sn2+.

Y

c. Cho biết trong các kim loại Zn, Fe, Sn, Cu, Ag thì  kim loại nào tan được trong dung dịch Fe(NO3)3 ?

U

 kim loại nào đẩy được Fe ra khỏi dung dịch muối Fe(NO3)2 ? +

Q

d. Các phản ứng dưới đây có tự xảy ra hay không ?

1. Fe(r)

Sn4+(dd)  Fe2+(dd) + Sn2+(dd) Fe2+(dd)  Fe3+(dd) + Ag(r)

3. Sn(r)

+

Sn4+(dd)  Sn2+(dd)

4. Ag(r)

+ H+(dd)  Ag+(dd) + H2(k)

KÈ

M

2. Ag+(dd) +

5. Ag+(dd) + Sn2+(dd)  Sn4+(dd) + Ag

D

ẠY

Bài 4. Acquy chì là một hệ điện hoá gồm Pb, PbO2, dung dịch H2SO4. Một điện cực được tạo ra từ lưới chì phủ bột chì còn điện cực còn lại được tạo ra bằng cách phủ bột PbO2 lên lưới kim loại. Cả hai điện cực đều được ngâm trong dung dịch H2SO4. Các bán phản ứng xảy ra tại mỗi điện cực khi acquy hoạt động như sau:

49

+

3+

Fe

H

Zn

Sn

Ơ

Zn

N

Bài 3. Một số cặp oxi hoá -khử được sắp xếp theo thứ tự dãy điện hoá như sau:

(1):PbO2 (r) + HSO4(dd) + 3H+(dd) + 2e  PbSO4 (r) + 2H2O (l) (2): Pb (r) + HSO4 (dd)  PbSO4 (r) + H+(dd) + 2e

E01 = 1,685V E02 = 0,356V

a. Cho biết điện cực nào là anot, điện cực nào là catot trong acquy chì ? b. Viết phương trình của toàn bộ phản ứng xảy ra trong acquy chì khi nó hoạt động và tính sức điện động tiêu chuẩn của acquy. c. Sau một thời gian sử dụng, thì điện năng dự trữ trong acquy chì dưới dạng hoá năng sẽ hết.

Chúng ta sẽ phải nạp điện lại cho acquy chì bằng cách kết nối hai điện cực với nguồn điện để thực hiện một phản ứng ngược lại so với phản ứng xảy ra khi acquy phóng điện.

IC IA L

i. Viết phương trình của phản ứng nạp điện cho acquy chì.

ii. Khi nạp điện thì ta nối catot của acquy với cực nào của nguồn điện? Giải thích.

iii. Pin được nạp điện bằng dòng điện cường độ 5A trong vòng 4 giờ. Cho biết bao nhiêu gam Pb và PbO2 được tái tạo trở lại ở mỗi điện cực?

FF

e. Tại sao người ta không ngăn bình acquy chì ra nhiều ngăn khác nhau đi kèm với việc sử dụng cầu muối như các nguyên tố điện hoá thông thường ?

O

Bài 5. Cấu trúc của một pin kiềm dạng nhỏ được dùng làm nguồn cung cấp điện năng cho một số đồng hồ đeo tay thường thấy được phác thảo ở hình vẽ bên. Trong pin gồm hai lớp bột nhão đặt cách nhau bởi một lớp vải xốp. Một lớp gồm bột Zn trộn với KOH, lớp còn lại gồm Ag2O trộn với than chì.

H

Ag2O(r) + H2O(l) + 2e  2Ag(r) + 2OH(dd)

Ơ

Zn (r) + 4OH(dd)  [Zn(OH)4]2 (dd) + 2e

N

Các bán phản ứng xảy ra ở hai nửa pin như sau:

N

a. Chỉ rõ trong hai lớp cho trong hình vẽ bên, lớp nào là lớp Ag2O trộn với than chì, lớp nào là lớp Zn trộn với KOH ?

Cho biết lớp nào là catot, lớp nào là anot của pin ?

U

Y

b. Viết phương trình của toàn bộ phản ứng xảy ra khi pin hoạt động.

ẠY

KÈ

M

Q

Bài 6. Hình vẽ bên mô tả cấu trúc của một loại pin kiềm dạng nhỏ khác cũng được dùng làm nguồn cung cấp điện năng cho một số đồng hồ đeo tay thường thấy. Sử dụng KOH làm dung môi, toàn bộ phản ứng xảy ra trong pin như sau:

MnO2(r) + H2O(l) + Zn(r) + KOH(l)  K2[Zn(OH)4] (l) + Mn2O3.H2O (r)

D

a. Chỉ rõ trong hai lớp bột nhão: MnO2 trộn grafit, và KOH trộn với Zn thì lớp nào là catot, lớp nào là anot của pin ? b. Viết các quá trình xảy ra ở mỗi điện cực của pin. Lưu ý đến vai trò của dung môi KOH. c. Nêu vai trò của lớp vỏ thép và lớp vải xốp ở trong pin.

Câu 7. Cho các giá trị thế khử chuẩn ở 25oC: Fe3+(dd) + e  Fe2+(dd) E0 = +0,77 V Sn4+(dd) + 2e  Sn2+(dd) E0 = 0,14 V Tinh thế chuẩn ở 25oC của phản ứng: 50

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

Sn (r) + Fe3+(dd)  Sn2+(dd) + Fe2+(dd) Câu 8. Thế chuẩn E0 ở 25oC của phản ứng: 6I (dd) + Cr2O72(dd) + 14H+(dd)  3I2 (dd) + 2Cr3+(dd) + 7H2O (dd) có giá trị là 0,79 V. Xác định thế khử chuẩn của cặp I2 (r) /I(dd) ở 25oC, biết thế khử chuẩn của cặp Cr2O72/Cr3+ ở 25oC là 1,33 V. Câu 9. Một pin điện hoá được xây dựng trên phản ứng: Cu2+(dd) + M (r)  Cu (r) + M2+(dd) E0 ( 25oC) = 0,75V 2+ o Thế khử chuẩn của Cu (dd) là 0,34V ở 25 C. Tính thế khử chuẩn của cặp M2+/M ở nhiệt độ trên.

Câu 10. Cho các giá trị thế điện cực chuẩn dưới đây: MnO4 (dd) + e  MnO42(dd) E01 ( 25oC) = 0,564V (1) MnO42(dd) + 2e + 4H+(dd)  MnO2 (r) + 2H2O(l) E02 ( 25oC) = 2,261V (2) Xác định thế chuẩn ( 25oC) của phản ứng: MnO4 (dd) + 3e + 4H+  MnO2 (r) + 2H2O (l) (3) Câu 11. Cho các dữ kiện: Al3+(dd) + 3e  Al E0 ( 25oC) = 1,66V Cu2+(dd) + 2e  Cu E0 ( 25oC) = +0,34V o Tính sức điện động ( 25 C) của pin điện hoá gồm hai điện cực chuẩn Al3+/Al và Cu2+/Cu. Câu 12. Cho SĐĐ chuẩn ( 25oC) của pin điện hoá bao gồm hai điện cực Fe2+/Fe, M2+/M: Fe (r) + M2+(dd)  Fe2+(dd) + M (r) E0 = 0,93V Xác định thế khử chuẩn ( 25oC) của cặp M2+/M, biết thế khử chuẩn ( 25oC) của cặp Fe2+/Fe là 0,41 V. Câu 13. Cho: Ag+(dd) + 1e  Ag (r) E0 ( 25oC) = + 0,80 V 2+  Cd (dd) + 2e  Cd (r) E0 ( 25oC) =  0,40 V Xác định anot và thế chuẩn ( 25oC) của pin tạo ra từ hai điện cực Ag+/Ag và Cd2+/Cd. Câu 14. Một pin điện hoá bao gồm hai điện cực chuẩn Al3+/Al và Mn2+/Mn. Cho: Al3+(dd) + 3e Al0 (r) E0 ( 25oC) = 1,66 V Mn2+(dd) + 2e Mn0 (r) E0 ( 25oC) = 1,18 V o Xác định quá trình xảy ra tại anot và thế chuẩn ( 25 C) của pin.

Câu 15. Cho các thế khử chuẩn: Zn2+(dd) + 2e  Zn (r) E0( 25oC) = 0,763 V Tl+(dd) + e  Tl (r) E0( 25oC) = 0,336 V Tính thế chuẩn ( 25oC) của pin điện trong đó xảy ra phản ứng: Zn (r) + 2Tl+(dd)  Zn2+(dd) + 2Tl (r) Câu 16. Cho các thế khử chuẩn: Cr3+(dd) + e  Cr2+ E0 ( 25oC) = 0,408 V Cu2+(dd) + 1e  Cu+(dd) E0 ( 25oC) = +0,161 V Fe3+(dd) + e  Fe2+(dd) E0 ( 25oC) = +0,769 V Dựa trên các thế khử chuẩn ở trên, cho biết phản ứng nào dưới đây có thể tự xảy ra?

I. Cr2+(dd) + Fe3+(dd)  Cr3+(dd) + Fe2+(dd) II. Cu2+(dd) + Fe2+(dd)  Cu+(dd) + Fe3+(dd) Câu 17. Cho: 2Cr (r) + 3Cu2+(dd)  2Cr3+(dd) + 3Cu E0(25 0C) = 0,43V Tính G0 của phản ứng trên ở 250C. Câu 18. Cho: 10Cl (dd) + 2MnO4 +16H+(dd) 5Cl2 (dd) + 2Mn2+(dd) + 8H2O(l) E0(25 0C) =0,15V Tính hằng số cân bằng của phản ứng trên ở 25 0C. Câu 19. Tính G0 ở 25 0C của phản ứng sau: 2Al (r) + 3Cu2+(dd)  2Al3+(dd) + 3Cu (r) E0 (25 0C)= 2,02V 51

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

Câu 20. Cho: Cl2 (k) + 2Br (dd)  Br2 (l) + 2Cl (dd) E0 (25 0C)= 0,283 V. Tính hằng số cân bằng của phản ứng này ở 250C. Câu 21. Tính hằng số cân bằng, Kcb ở 250C của phản ứng: 3Ag+(dd) + Cr (r)  Cr3+(dd) + 3Ag (r) Biết: Ag+(dd) + 1e  Ag (r) E0 (25 0C) = +0,80V Cr3+(dd) + 3e  Cr (r) E0 (25 0C) = 0,74V Câu 22. Cho: 3Ni2+ + 2Al  2Al3+ + 3Ni E0(25oC) = 1,41 V 0 o Tính G ở 25 C của phản ứng trên.

Câu 23. Biết E0 (25oC) của hai bán phản ứng: Cu2+(dd) + 2e  Cu (r) E0 (25oC) = +0,34V Al3+(dd) + 3e  Al (r) E0 (25oC) = 1,66V Tính SĐĐ ở 25oC của pin điện trong đó diễn ra phản ứng: 2Al (r) + 3Cu2+(dd)  2Al3+(dd) + 3Cu (r) Câu 24. Cho các giá trị thế khử chuẩn (ở 25 oC): Pb2+(dd) + 2e  Pb (r) 0,13V Ni2+(dd) + 2e  Ni (r) 0,23V 2+  Cd (dd) + 2e  Cd (r) 0,40V Phản ứng nào dưới đây sẽ xảy ra khi cho niken kim loại vào dung dịch chứa Pb2+ 0,1 M và Cd2+ 0,1 M? Phản ứng 1: Ni (r) + Pb2+(dd)  Ni2+(dd) + Pb (r) Phản ứng 2: Ni (r) + Cd2+(dd)  Ni2+(dd) + Cd (r) Câu 25. SĐĐ ở 250C của pin: Fe | Fe2+(0,0010M) || Cu2+(0,10M) | Cu là 0,807V. Tính SĐĐ chuẩn của pin ở nhiệt độ nói trên Câu 26. Phản ứng xảy ra trong một pin điện hoá được biểu diễn phương trình sau: 2Ga (r) + 6H+(dd)  2Ga3+(dd) + 3H2 (k) Khi nồng độ của các ion là 1,0 M, áp suất của khí H2 là 1 atm thì SĐĐ của pin ở 25 oC là 0,54 V. Xác định giá trị E0 ở nhiệt độ trên của bán phản ứng: Ga3+(dd) + 3e  Ga (r) Câu 27. Cho phản ứng xảy ra trong một pin điện hoá: 2Cr (r) + 3Cu2+(dd)  2Cr3+(dd) + 3Cu E0 ( 25 oC) = 0,43V Tính SĐĐcủa pin ở nhiệt đô trên, khi [Cu2+] = 1,0 M và [Cr3+] = 0,010 M Câu 28. Cho các thế khử chuẩn ở 25oC: Ag+(dd) + e  Ag (r) E0 = 0,80 V Cu2+(dd) + 2e  Cu0 (r) E0 = 0,34 V a) Viết sơ đồ của pin điện tạo thành từ hai điện cực trên và tính G của phản ứng diễn ra trong pin khi [Ag+]=[Cu2+] = 1 M. b) Tính SĐ Đ của pin khi [Ag+]=[Cu2+] = 0,010M. Câu 29. Mất bao nhiêu thời gian để điều chế được 0,10 mol khí clo bằng cách điện phân natri clorua nóng chảy với dòng điện có cường độ 3,0 Ampe?

Câu 30. Khi điện phân nước, người ta thu được khí oxy và hyđro. Nếu có 1,008 gam hyđro được giải phóng ra ở catot thì khối lượng oxy thoát ra ở anot là bao nhiêu?

----Câu 31. Cần bao nhiêu Faraday điện lượng để khử tất cả lượng crôm có trong 0,150 lit dung dịch 0,115M của Cr2O72 về Cr2+.

Câu 32. Cho dòng điện cường độ 2,0 A đi qua bình điện phân chứa 500 ml dung dịch Ni2+ 0,1 M để mạ Ni (r). Tính nồng độ của Ni2+ còn lại trong dung dịch sau ba giờ. Cho rằng thể tích dung dịch không thay đổi.

Câu 33. Điện phân dung dịch CuSO4 với cực dương làm bằng đồng kim loại trong 20 phút với cường độ dòng là 2 A. Tính khối lượng đồng được giải phóng trên cực âm.

52

Câu 34. Cho 3 dung dịch 1M của AgNO3, Cu(NO3)2, Au(NO3)3 cùng có nồng độ 1M. Người ta điện phân các dung dịch này với mạch điện như hình vẽ và thu được 0,1 mol Cu (r). Tính lượng Ag, Au được giải phóng trên các điện cực.

Bài 35. Tiến hành điện phân nóng chảy NaCl một thời gian thấy ở anot có 6,72 lit khí màu vàng nhạt thoát ra, đo ở đktc. Tính khối lượng kim loại nóng chảy thu được ở catot..

IC IA L

Bài 36. Điện phân nóng chảy muối clorua của một kim loại M hoá trị hai. Sau một thời gian khi ở anot có 5,6 lit khí(đktc) thoát ra thì ở anot có 10 gam kim loại tạo thành. M là nguyên tố nào? .

FF

Bài 37. Natri được sản xuất trong công nghiệp bằng cách điện phân muối ăn ở trạng thái nóng chảy. Sơ đồ bình điện phân được cho ở hình vẽ bên.

O

a. Cho biết điện cực nào là catot, điện cực nào là anot của bình điện phân Down ?

N

Viết các quá trình xảy ra ở catot và anot. Cho biết quá trình nào là quá trình oxi hoá, quá trình nào là quá trình khử ?

H

Ơ

b. Biết rằng trong hai điện cực sử dụng chế tạo bình điện phân, một điện cực làm từ sắt, một điện cực làm từ grafit. Cho biết điện cực nào làm từ sắt, điện cực nào làm từ grafit ?

N

c. Tại sao hệ thống thu kim loại natri được lắp đặt phía trên bề mặt bình điện phân mà không phải là ở phía dưới đáy bình điện phân như trong điện phân nóng chảy nhôm oxit?

Cho biết vì sao natri tạo ra lại ở dạng nóng chảy mà không phải ở trạng thái rắn?

U

Y

d. Hệ thống ống dẫn natri và bình thu natri nóng chảy luôn được đặt trong môi trường khí trơ.

Hãy giải thích điều này.

Q

Bài 38. Điện phân 500 ml dung dịch CuCl2 0,80 M với điện cực than chì. Sau một thời gian, khối lượng catot tăng lên 3,2 gam thì dừng lại. Coi thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể, nồng độ mol/L của ion Cu2+ trong dung dịch sau điện phân là

M

A. 0,10 M.

B. 0,70 M.

C. 0,75M.

D. 0,38 M.

KÈ

Bài 39. Điện phân 400 ml dung dịch chứa đồng thời CuCl2 0,5 M và FeCl2 0,5 M. Sau một thời gian thu được 6,4 gam kim loại ở catot thì dừng lại. Nhận xét nào sau đây không chính xác?

A. Kim loại thoát ra ở catot gồm Cu, Fe. B. Thể tích khí thoát ra ở anot (đktc) là 2,24 L.

ẠY

C. Dung dịch thu được sau điện phân chứa ion Cu2+, Fe2+.

D

D. Số mol electron phóng ra ở catot là 0,2.

Bài 40. Cho dòng điện một chiều đi qua 600 ml dung dịch MgCl2 0,5M. a. Viết các quá trình có thể xảy ra ở catot và anot. b. Sau một thời gian, ở anot có 8,96 L khí A thoát ra (đktc). thì dừng lại. i. Xác định tỉ khối của A so với hiđro. ii. Tính thể tích khí thoát ra ở catot (đktc).

Bài 41. Có 1000 ml dung dịch A chứa đồng thời CuSO4 0,50 M và ZnSO4 0,05 M. a. Tính số mol ion Cu2+, Zn2+ có trong dung dịch.

53

b. Tiến hành điện phân 1000 ml dung dịch A ở trên với điện cực trơ. Dự đoán khối lượng kim loại tối đa có thể thu được ở catot. c. Sau một thời gian, khối lượng catot tăng thêm 33,63 gam. i. Cho biết ion kim loại nào đã tham gia điện phân? ii. Tính thể tích khí thoát ra ở anot (đktc).

a. Lập sơ đồ điện phân cho quá trình điện phân dung dịch ZnSO4. b. Khi ở catot có 13 gam Zn bám lên bề mặt điện cực than chì, cho biết i. Cho biết thể tích khí thoát ra ở anot (đktc)? ii. Khối lượng dung dịch giảm bao nhiêu gam?

IC IA L

Bài 42. Khoảng 80-90% lượng Zn trên thế giới được điều chế bằng phương pháp điện phân. Bắt đầu từ quặng với thành phần chính là ZnS, sau một số công đoạn xử lí người ta thu được dung dịch ZnSO4 rồi tiến hành điện phân.

O

FF

c. Quặng trong tự nhiên luôn lẫn rất nhiều tạp chất, bên cạnh cát sạn … còn lẫn cả nhiều nguyên tố cùng loại khác. Quặng ZnS cũng bị lẫn rất nhiều tạp chất như FeS, CdS, CoS, NiS, PbS,… Do đó, khi xử lí chúng ta thu được dung dịch muối sunfat không phải chỉ của Zn2+ mà còn có lẫn một lượng nhỏ tạp chất Fe2+, Co2+, Cd2+, Ni2+, Pb2+. Làm sao để có được dung dịch ZnSO4 tinh khiết?

Ơ

N

Bài 43. Trong công nghiệp, đồng được sản xuất từ quặng chalcopyrite, thành phần chính là CuFeS2 cho ở hình bên. Qua một số công đoạn xử lí nhiệt ta thu được bột Cu với độ tinh khiết 99%. Dập khuôn bột Cu thành từng tấm có độ dày khoảng 7 cm, khối lượng khoảng 340 kg rồi tiếp tục tiến hành xử lí bằng phương pháp gọi là tinh chế điện hoá.

H

Phương pháp này được thực hiện bằng cách điện phân dung dịch CuSO4 với anot là Cu không tinh khiết ở trên, catot là Cu tinh khiết.

N

a. Viết các quá trình xảy ra ở catot, anot và phương trình điện phân.

M

Q

U

Y

b. Mỗi lần điện phân, người ta ngâm khoảng 45 anot và 46 catot có gắn giá đỡ vào bình điện phân chứa đầy dung dịch CuSO4, H2SO4 loãng. Sau hai tuần, người ta lấy anot ra khỏi bình điện phân. Độ tinh khiết của đồng thu được đạt đến 99,99%, khối lượng anot khoảng 160 kg. Phần tạp chất ở anot không điện phân sẽ rơi xuống đáy bình, chủ yếu gồm vàng, bạc, platin, niken … sẽ được thu hồi. Đưa các catot mới vào để tiếp tục thu hồi phần Cu còn lại trong hai tuần tiếp theo và anot sẽ tiếp tục được thay thế.

KÈ

i. Ước tính khối lượng Cu với độ tinh khiết 99,99% có thể thu hồi từ 1000 kg Cu sau giai đoạn xử lí nhiệt nếu thừa nhận hiệu suất quá trình là 100%. ii. Dự đoán xem tại sao khi lượng Cu bám lên catot chỉ mới 160 kg người ta đã thay catot mà không chờ đến lúc quá trình điện phân kết thúc.

ẠY

Bài 44. Có thể thu được đồng tinh khiết từ tinh quặng azurite, công thức là Cu(OH)2.2CuCO3, bằng cách hòa tan quặng trong dung dịch H2SO4 rồi tiến hành điện phân dung dịch với điện cực trơ. Đồng sinh ra bám lên catot bình điện phân sẽ được thu hồi.

D

Tính khối lượng đồng có thể thu hồi tối đa từ 100 kg tinh quặng azurite.

Bài 45. Hằng số Faraday, thường được lấy gần đúng là 96500, thực ra là điện tích của một mol electron theo đơn vị Coulomb. Biết điện tích của mỗi electron e = 1,6022.1019 C, 1 mol electron chứa 6,0221.1023 electron, tinh giá trị chính xác của hằng số Faraday.

Bài 46. Pin khô niken-cađimi, còn được gọi tắt là Nicad, được dùng trong một số thiết bị vận hành bằng pin sử dụng phản ứng sau để sản sinh ra dòng điện: Cd (r) +

NiO2 (r) + 2H2O (l)  Cd(OH)2 (r) + Ni(OH)2 (r)

Tính số mol electron mà chất khử nhường đi để pin sản sinh ra một điện lượng là 1,5.102 F. 54

Bài 47. Pin khô Leclanché hoạt động dựa vào phản ứng: Zn(r) + 2MnO2(r) + 2NH4+(dd) → Mn2O3(r) + Zn(NH3)22+(dd) + H2O(l) Trong 15 phút hoạt động, cường độ dòng điện trung bình khi pin hoạt động là 1A. Tính số mol Zn đã bị oxi hoá.

Bài 48. Cho dòng điện một chiều cường độ 12 kA đi qua bình điện phân chứa dung dịch NaCl bão hòa trong 1 giờ. Tính số mol electron mà chất oxi hoá nhận ở bề mặt catot.

Bài 49. Tính thời gian cần thiết để điện phân hết Cu2+ có trong 500 ml dung dịch CuSO4 1M với dòng điện 5A.

IC IA L

Bài 50. Điện phân 600 ml dung dịch chứa đồng thời Fe(NO3)2 1,0 M và Pb(NO3)2 0,4 M bằng dòng điện một chiều cường độ 10,2 A trong 2 giờ.

Tính số mol electron dòng điện cung cấp cho quá trình điện phân và khối lượng kim loại kết tủa trên catot.

FF

Bài 51. Cho dòng điện một chiều đi qua hai bình điện phân mắc nối tiếp nhau, bình thứ nhất chứa 400 ml dung dịch AgNO3 1M, bình thứ hai chứa 400 ml dung dịch Cu(NO3)2 1 M. Sau một thời gian, ở bình thứ nhất có 0,10 mol Ag bám lên catot. Tính số mol Cu bám lên anot.

O

Bài 52. Điện phân 1000 ml dung dịch chứa đồng thời FeCl3 0,30 M và CuCl2 0,10 M bằng dòng điện cường độ 10A trong thời gian 1 giờ 35 phút. a. Tính số mol electron mà dòng điện cung cấp, cho F = 96487 C/mol.

N

b. Tính khối lượng kim loại bám lên catot.

Ơ

Bài 53. Điện phân 600 ml dung dịch chứa đồng thời Zn(NO3)2 0,8 M và Pb(NO3)2 0,1 M bằng dòng điện cường độ 5A. Sau một thời gian ở catot có 18,92 gam kim loại bám vào thì dừng lại.

b. Tính thời gian điện phân.

N

H

a. Cho biết nồng độ CM của các chất trong 600 ml dung dịch thu được sau khi quá trình điện phân kết thúc.

U

Y

Bài 54. Nhôm, một kim loại có nhiều ứng dụng trong sản xuất và đời sống, được sản xuất trên quy mô công nghiệp bằng cách điện phân Al2O3 nóng chảy trong cryolit, cường độ dòng điện khoảng 100 000 A, anot và catot bình điện phân bằng than chì.

Q

a. Viết các quá trình oxi hoá -khử xảy ra ở catot và anot, phương trinh phản ứng điện phân biết oxi sinh ra ở anot oxi hoá cacbon tạo ra khí CO2.

M

Ước tính số kg nhôm oxit cần sử dụng, cacbon tiêu tốn làm anot, số kg khí thải CO2 thải ra môi trường trên mỗi kg nhôm tương ứng với hiệu suất 100%.

KÈ

b. Với cường độ dòng điện như trên, thời gian tình theo giờ cần tiêu tốn để có 500 kg Al sinh ra ở catot là bao nhiêu?

D

ẠY

c. Thế áp đặt vào mỗi bình điện phân để nhôm có thể tạo ra ở catot là 4,64 V trong khi đường dây cung cấp cho nhà máy có hiệu điện thế là 800V. Cần mắc nối tiếp bao nhiêu bình điện phân nhôm nóng chảy trên mỗi mạch điện biết có 38% hiệu điện thế bị hao hụt do điện trở của dung dịch chất điện li. d. Al2O3 được tinh chế từ quặng boxit theo chu trình Bayer. Quặng boxit, với thành phần chính là Al2O3 chiếm khoảng 50% Al2O3, 20%Fe2O3 cùng với SiO2, TiO2 và một số tạp chất khác. Để chuyển Al2O3 từ trong quặng sang dạng hòa tan, chúng ta sử dụng H2SO4 loãng hoặc dung dịch NaOH đều được nhưng trong sản xuất người ta đã lựa chọn NaOH cho việc sử lí quặng. i. Hãy đưa ra một số lí do để giải thích cho chọn lựa này.

ii. Viết phương trình các phản ứng hoá học có thể chuyển ion [Al(OH)4] thành Al(OH)3, sau đó là Al2O3. e. Khi tiến hành sản xuất Al từ Al2O3 theo phương pháp điện phân nóng chảy người ta thường trộn cryolit, công thức hoá học là Na3AlF6, với Al2O3 rồi mới nấu chảy, tiếp theo là điện phân.

55

i. Nêu một số tác dụng của cryolit trong quá trình này. ii. Cryolit hiện nay dường như đã cạn kiệt, con người sử dụng cryolit nhân tạo được điều chế từ phản ứng sau để thay thế: 6HF

+ 2NaOH

+ NaAlO2  Na3AlF6 + 4H2O

HF chủ yếu được điều chế từ CaF2 theo phản ứng: CaF2

+ H2SO4  CaSO4 + 2HF

IC IA L

Hãy ước tính lượng CaF2, NaOH, H2SO4 cần chuẩn bị để thu được 100 kg cryolit nếu hiệu suất các quá trình đều là 100%. f. Nhà máy luyện nhôm Saint Petersburg thuộc cộng hòa liên bang Nga sản xuất nhôm dựa trên một số nguyên liệu sau: đá vôi với thành phần chính là CaCO3, quặng boxit, natri cacbonat, than…cùng một số hoá chất cần thiết khác. Hãy sơ đồ hòa quá trình sản xuất Al bằng phương pháp điện phân nóng chảy từ các nguyên liệu này.

FF

Bài 55. Magie, một kim loại có độ phổ biến xếp thứ ba trong nước biển, thứ chín trong lớp vỏ Trái Đất, thứ mười một trong cơ thể người. Ion Mg2+ rất cần thiết cho tế bào, các enzym, AND và ARN trong cơ thể sinh vật còn kim loại Mg rất cần thiết trong công nghệ luyện kim. Do đó, sản xuất magie để phục vụ cho con người luôn được quan tâm.

O

Người ta sản xuất magie chủ yếu từ nước biển, một nguồn nguyên liệu chứa khoảng 0,13% Mg về khối lượng. Các công đoạn sản xuất có thể được tóm tắt như sau:

Ơ

N

1. Nung đá vôi hoặc vỏ sò biển, thành phần chính là CaCO3 đến khối lượng không đổi để thu lấy CaO.

H

2. Cho CaO vào nước biển, khuấy đều rồi lọc lấy kết tủa Mg(OH)2 tạo ra cho vào dung dịch HCl để hòa tan Mg(OH)2. Cô cạn dung dịch sau phản ứng để thu lấy muối clorua khan.

Y

N

3. Tạo hỗn hợp rắn cho điện phân gồm 25%MgCl2, 15%CaCl2, và 60%NaCl về khối lượng.

Tiến hành điện phân nóng chảy hỗn hợp tại một điện thế thích hợp ở nhiệt độ 700 - 7250C thu được magie nóng chảy ở catot với độ tinh khiết là 99,9% và khí clo ở anot. Clo sinh ra tác dụng với hiđro để tạo ra HCl phục vụ lại cho giai đoạn hai.

U

a.

i. Viết các quá trình tạo magie ở catot.

Q

ii. Hai điện cực làm việc trong bình điện phân lần lượt được làm bằng than chì và thép. Cho biết điện cực nào làm bằng thép, điện cực nào làm bằng than chì ?

M

b. Viết phương trình các phản ứng cho toàn bộ quá trình sản xuất magie theo ba giai đoạn đã cho.

KÈ

c. Sản lượng magie toàn thế giới năm 2006 ước tính khoảng 7.109 tấn.

ẠY

i. Nếu giả sử toàn bộ lượng magie này được khai thác từ nước biển, ước tính xem cần phải xử lí tối thiểu bao nhiêu m3 nước biển có d = 1030 kg/m3; hàm lượng magie là 0,13% về khối lượng để có được lượng magie nói trên ?

D

ii. Giả thiết rằng một nhà máy sản xuất magie bằng phương pháp điện phân nóng chảy với dòng điện cường độ 100 000 A, có 100 bể điện phân nối tiếp với nhau. Ước tính thời gian tính theo giờ để sản xuất được 100 tấn magie nếu hiệu suất điện phân chỉ là 70%.

Bài 56. Sự ăn mòn sắt kim loại là một quá trình điện hoá liên quan đến thế khử chuẩn ở 25 0C, 1atm.

Fe2+(dd)

+

O2 (k)

+

2e 4H+(dd)

E0 = 0,44V

Fe0 (r) +

4e

2H2O(l)

E0 = +1,32V

a. Tính thế pin tiêu chuẩn dựa trên phản ứng ăn mòn.

2Fe0 (r)

+

O2 (k)

+

4H+(dd)  56

Fe2+(dd) +

2H2O(l)

b. Một vật làm bằng sắt được bảo vệ khỏi sự ăn mòn bằng cách phủ một lớp thiếc. Phương pháp này làm việc tốt lâu dài khi lớp bao phủ chưa bị thủng. Tuy nhiên, khi lớp bao phủ bị tróc, sự ăn mòn sắt được xúc tiến thực sự. Sử dụng nguyên lí điện hoá học để giải thích những gì quan sát được. Cho thế chuẩn của thiếc: Sn2+ (dd)

2e

+

Sn0 (r)

E0 = 0,14V

a. Cho biết tên gọi của phương pháp bảo vệ này. b. M có thể là kim loại nào trong các kim loại sau: Na, Fe, Cu, Al, Mg. Giải thích lí do cho từng trường hợp một.

IC IA L

Bài 57. Ăn mòn các đường ống dẫn làm bằng thép có thể dẫn đến những tai nạn nghiêm trọng.

Vì thế người ta đã nghĩ ra nhiều phương pháp bảo vệ các đường ống, đặc biệt là các đường ống dưới mặt đất. Một trong các phương pháp đó được minh họa bằng hình vẽ bên

Bài 58. Ăn mòn kim loại đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà khoa học vì những lợi ích mà nó mang lại. Sau đây là một số lợi ích được nhắc đến nhiều nhất:

FF

1. Đảm bảo an toàn cho lao động, sản xuất và sinh hoạt của con người.

2. Tiết kiệm năng lượng và các vật liệu kim loại.

O

3. Bảo vệ môi trường.

N

Hãy lập luận, đưa ra một số dẫn chứng cần thiết để giải thích vì sao bảo vệ kim loại mang đến cho chúng ta các lợi ích này.

Ơ

Bài 59. Một cột thép cacbon khối lượng 100 kg để ngoài trời một thời gian thì bị gỉ theo phản ứng:

H

4Fe(r) + 3O2(k) + 2nH2O(l)  2Fe2O3.nH2O

a. Mẫu thép cacbon bị ăn mòn theo kiểu nào? Viết các quá trình xảy ra khi tạo gỉ.

Y

N

b. Người ta tách cẩn thận toàn bộ lượng gỉ sắt bên ngoài cột đem hòa tan trong dung dịch H2SO4 loãng. Dung dịch sau phản ứng tiếp tục được xử lí bằng một lượng dư dung dịch NH3 để thu được kết tủa A. Nung A đến khối lượng không đổi thu được 400 gam chất rắn B.

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Xác định phần trăm khối lượng sắt bị phá hủy và giá trị của n biết khối lượng gỉ tách ra là 580 gam.

57

III.2 . Hướng dẫn giải các bài tập tự luận Trong phần hướng dẫn giải này, chúng tôi sẽ lược bỏ một số chi tiết. Chẳng hạn, nếu các dữ kiện đều cho ở cùng một điều kiện nhiệt độ thì giá trị nhiệt độ sẽ không viết lại trong hướng dẫn. Khi học sinh làm bài kiểm tra, các điều kiện đó cần được ghi đầy đủ.

Bài 1.  Rh(r) Rh3+(dd) + 3e 

E0 = 0,80V

 Cu(r) + e 

Cu+(dd)

E0 = 0,52V

IC IA L

a. E 0Cu  /Cu < E 0Rh3 /Rh nên Cu là cực âm, Rh là cực dương.  Các bán phản ứng trên điện cực: Cu(), anot: Cu(r)  Cu+(dd) + 1e Rh(+), catot: Rh3+(dd) + 3e  Rh(r)

FF

 Dòng điện đi từ điện cực Rh sang điện cực Cu còn dòng electron đi theo chiều ngược lại.

Epin = E+  E = E 0Rh3 /Rh  E 0Cu  /Cu = 0,80  0,52 = 0,28 V

b.

O

c. Cầu muối chứa ion K+, NO3.

N

Ion Cu+ tan vào dung dịch làm tăng điện tích dương của dung dịch nên ion NO3 trong cầu muối sẽ chuyển về cực âm. Một cách tương tự, ion K+ sẽ chuyển về phía cực dương.

B2+(dd)  A2+(dd) + B(r)

+

2. B(r)

+ 2D3+(dd)  2D2+(dd) + B2+(dd)

A có tính khử mạnh hơn B,

N

Phản ứng (1) có thể tự xảy ra nên:

H

1. A(r)

Ơ

Bài 2. Thực nghiệm cho thấy rằng các phản ứng sau đều có thể tự xảy ra:

tức E 0A2  /A < E 0B2  /B .

Q

Phản ứng (2) tự xảy ra nên:

U

Y

A2+ có tính oxi hoá yếu hơn B2+,

B có tính khử mạnh hơn D2+,

M

B2+ có tính oxi hoá yếu hơn D3+,

KÈ

tức E 0B2  /B < E 0D3 /D2  .

Kết luận: E 0A2  /A < E 0B2  /B < E 0D3 /D2 

ẠY

Bài 3. Thứ tự các cặp oxi hoá khử trong dãy điện hoá:

D

Zn

Zn

2+

Fe Fe

2+

Sn Sn

2+

+

H

Sn

H

Sn

4+

2+

Cu Cu

2+

Fe

+

3+

Ag

2+

Ag

Fe

a. Trong dãy điện hoá, tính oxi hoá của các ion kim loại tăng dần từ trái sang phải. Do đó, tính oxi hoá giảm dần theo thứ tự: Zn2+ < Fe2+ < Sn2+ < H+ < Fe3+ < Ag+. b. Trong dãy điện hoá, tính khử của kim loại giảm dần từ trái sang phải. Do dó, tính khử giảm dần theo thứ tự: Fe > Sn > Sn2+ > Cu > Fe2+ > Ag. c. Trong các kim loại Zn, Fe, Sn, Cu, Ag thì,  các kim loại tan được trong dung dịch Fe(NO3)3 gồm: Zn, Fe, Sn, Cu. 3Zn(r) +

2Fe(NO3)3(dd)  3Zn(NO3)2(dd) + 2Fe(r) 58

Fe(r)

+

2Fe(NO3)3(dd)  3Fe(NO3)2(dd)

Sn(r)

+

2Fe(NO3)3(dd)  Sn(NO3)2(dd) + 2Fe(NO3)2(dd)

Cu(r)

+

2Fe(NO3)3(dd)  Cu(NO3)2(dd) + 2Fe(NO3)2(dd)

 chỉ có Zn đẩy được Fe ra khỏi dung dịch Fe(NO3)2: Zn(r)

Fe(NO3)2(dd)  Zn(NO3)2(dd) + Fe(r)

+

d. Cation kim loại trong cặp oxi hoá -khử có thế điện cực chuẩn lớn hơn có thể oxi hoá được kim loại trong cặp oxi hoá -khử có thể điện cực nhỏ hơn.

Fe(r)

IC IA L

0  E 0Fe2  /Fe < ESn nên ion Sn4+ có thể oxi hoá nguyên tử Fe theo phản ứng: 4 /Sn 2 

Sn4+(dd)  Fe2+(dd) + Sn2+(dd)

+

 E 0Fe3 /Fe2  < E0Ag /Ag nên ion Ag+ có thể oxi hoá ion Fe2+ theo phản ứng:

FF

Fe2+(dd)  Fe3+(dd) + Ag(r)

Ag+(dd) +

0 0  ESn < ESn nên ion Sn4+ có thể oxi hoá nguyên tử Sn theo phản ứng: 2 4 /Sn /Sn 2 

Sn4+(dd)  2Sn2+(dd)

+

O

Sn(r)

 E 02H  /H < E0Ag /Ag nên ion H+ không thể oxi hoá nguyên tử Ag.

N

2

Ơ

0  ESn < E0Ag /Ag nên ion Ag+ có thể oxi hoá ion Sn2+ theo phản ứng: 4 /Sn 2 

Ag+(dd) + Sn2+(dd)  Sn4+(dd) + Ag

N

H

Bài 4. Acquy chì là một hệ điện hoá gồm Pb, PbO2, dung dịch H2SO4. Một điện cực được tạo ra từ lưới chì phủ bột chì còn điện cực còn lại được tạo ra bằng cách phủ bột PbO2 lên lưới kim loại. Cả hai điện cực đều được ngâm trong dung dịch H2SO4. Các bán phản ứng xảy ra tại mỗi điện cực khi acquy hoạt động như sau:

Y

(1): PbO2 (r) + HSO4(dd) +3H+(dd) +2e PbSO4 (r) + 2H2O (l)

U

(2): Pb (r) + HSO4 (dd)  PbSO4 (r) + H+(dd) + 2e

E01 = 1,685V E02 = 0,356V

Q

a. Anot là điện cực tại đó xảy ra quá trình oxi hoá, catot là điện cực tại đó xảy ra quá trình khử.

Theo qui ước này, lưới chì phủ bột chì là anot còn lưới chì phủ bột PbO2 là catot của acquy chì.

M

Pb là cực âm còn PbO2 là cực dương.

KÈ

b. Kết hợp hai bán phản ứng (1) và (2) ta viết được phương trình của phản ứng xảy ra khi pin hoạt động: Pb(r) + PbO2(r) + 2H2SO4(dd)  2PbSO4(r) + 2H2O(l)

ẠY

Sức điện động của pin:

D

Epin = E0+  E0 = 1,685  (0,356) = 2,041 V.

c. i. Sau một thời gian sử dụng, thì điện năng dự trữ trong acquy chì dưới dạng hoá năng sẽ hết.

Chúng ta sẽ phải nạp điện lại cho acquy chì bằng cách kết nối hai điện cực với nguồn điện để thực hiện một phản ứng ngược lại so với phản ứng xảy ra khi acquy phóng điện. Như vậy, phản ứng nạp điện được viết: 2PbSO4(r) + 2H2O(l)  Pb(r) + PbO2(r) + 2H2SO4(dd)

59

ii.  Điện cực Pb phủ PbO2, lúc này còn bị phủ bởi một lớp PbSO4. Muốn khôi phục trạng thái ban đầu của điện cực, ta phải chuyển PbSO4 về PbO2 bằng cách nối nó với cực dương nguồn điện ngoài để chuyển Pb+2 về Pb+4: PbSO4 (r) + 2H2O (l)  PbO2 (r) + HSO4(dd) + 3H+(dd) + 2e  Điện cực Pb cũng bị che phủ bởi một lớp PbSO4, sẽ được nối với cực âm của nguồn điện ngoài để thực hiện một phản ứng theo chiều ngược lại: PbSO4 (r) + H+(dd) + 2e  Pb (r) + HSO4 (dd)

q = I.t = 4.3600s. 5A = 72000 C =

IC IA L

iii. Điện lượng cung cấp bởi mạch ngoài: 72000 C = 0,746 F 96500 C /1F

Như thế, số mol electron cung cấp là 0,746 mol vì điện lượng 1 mol electron là 1F. PbSO4 (r) + 2H2O (l)  PbO2 (r) + HSO4(dd) + 3H+(dd) + 2e số mol PbO2 tạo ra là: 0,746/2 = 0,373 mol.

O

Tương tự, theo phương trình: PbSO4 (r) + H+(dd) + 2e  Pb (r) + HSO4 (dd)

N

số mol Pb tạo ra cũng là 0,746/2 = 0,373 mol.

FF

Theo phương trình:

H

Ơ

d. Khi các điện cực trong pin điện làm việc với các dung dịch khác nhau, pin điện phải chia thành hai ngăn nối với nhau bằng cầu muối, để các dung dịch không trộn lẫn vào nhau. Khi hai điện cực làm việc với cùng một dung dịch như trường hợp của acquy, pin điện chỉ có một dung dịch điện li, chỉ có một ngăn và không cần cầu muối.

N

Bài 5.

a. Lớp trên nối với cực âm cho nên ở đó xảy ra quá trình nhường electron:

Y

Zn (r) + 4OH(dd)  [Zn(OH)4]2 (l) + 2e

U

Lớp dưới nối với cực dương nên ở đó xảy ra quá trình nhận electron.

Q

Ag2O(r) + H2O(l) + 2e  2Ag(r) + 2OH(dd) Vậy, lớp trên là anot, lớp dưới là catot của pin.

M

b. Phản ứng tổng cộng:

KÈ

Zn (r) + Ag2O(r) + H2O(l) + 2OH(dd)  [Zn(OH)4]2 (l) + 2Ag(r) Bài 6.

a. Theo phản ứng:

ẠY

MnO2(r) + H2O(l) + Zn(r) + KOH(l)  K2[Zn(OH)4] (l) + Mn2O3.H2O (r) thì ở lớp Zn trộn KOH xảy ra quá trình oxi hoá Zn thành Zn(OH)42 nên lớp này là anot, ở lớp còn lại xảy ra quá trình khử MnO2 về Mn2O3.H2O nên lớp này là catot.

D

b. Các quá trình xảy ra khi pin hoạt động: Anot (): Zn(r) + 4OH(dd)  [Zn(OH)4]2(dd) + 2e Catot(+): 2MnO2(r) + 2H2O(l) + 2e  Mn2O3.H2O + 2OH(dd)

c. Lớp vải xốp vừa đóng vai trò vách ngăn vừa đóng vai trò như cầu muối. Một mặt, lớp vải không cho hai lớp bột trộn lẫn vào nhau, nhưng lại cho phép các ion có thể chuyển động qua lại nhằm trung hòa điện tích của hai lớp dung dịch rắn. Ở anot, electron được phóng ra làm cho lớp dung dịch rắn thiếu điện tích âm. Khi đó, ion OH sẽ chuyển từ catot sang để trung hòa điện tích và đảm bảo cho quá trình oxi hoá Zn được tiếp diễn.

60

Lớp vỏ thép và lớp trên của được cách li với nhau qua một lớp đệm cách điện. Lớp dưới của pin, tức catot, tiếp xúc trực tiếp với lớp vỏ thép nên lớp vỏ thép chính là cực dương của pin. Nắp pin tiếp xúc trực tiếp với lớp trên nên nắp pin là cực âm của pin.

O

FF

IC IA L

Bài 7.

Thế chuẩn của phản ứng Sn (r) + Fe3+(dd)  Sn2+(dd) + Fe2+(dd) E0 = E0Fe3+/Fe2+  E0Sn2+/Sn = 0,77  (0,14) = 0,91 V Bài 8.

6I (dd) + Cr2O72(dd) + 14H+(dd)  3I2 (dd) + 2Cr3+(dd) + 7H2O (dd) E0 = 0,79 V Xét các bán phản ứng: Cr2O72(dd) + 6e + 14H+(dd)  2Cr3+(dd) + 7H2O (l) E0ox = 1,33 V I2 (dd) + 2e  2I (dd) E0k = ?

0 0 0 0 0 0 Ta có: E pu = E ox  E k  E k = E ox  E pu = 1,33  0,79 = 0,54 V Bài 9.

Cu2+(dd) + M (r)  Cu (r) + M2+(dd) E0 = 0,75V 0 0 2+ 0 2+ E pin = E Cu /Cu  E M /M  E0M2+/M = E0Cu2+/Cu  E0pin = 0,34  0,75 = 0,41.

Bài 10.

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

MnO4(dd) + e  MnO4(dd) E01 = 0,564V MnO42 + 2e  MnO2 (r) + 2H2O(l) E02 = 2,261V MnO4(dd) + 3e + 4H+  MnO2 (r) + 2H2O E03 = ? G01 = - FE01 ; G02 = -2FE02 ; G03 = -3FE03 G03 = G01 + G02 =- FE01 - 2FE02 = -3FE03 E10  2 E20 0 E 3= = 1,7 V 3 Bài 11.

Al3+(dd) + 3e  Al (r) E0Al3+/Al = 1,66V 2+  Cu (dd) + 2e  Cu (r) E0Cu2+/Cu = +0,34V Phản ứng tự xảy ra trong pin: 2Al + 3Cu2+  2Al3+ + 3Cu E0 E0 = E0Cu2+/Cu  E0Al3+/Al = 0,34 + 1,66 = 2,00V. Bài 12.

Fe (r) + M2+(dd)  Fe2+(dd) + M (r) E0 = 0,93V E0 = E0M2+/M  E0Fe2+/Fe  E0M2+/M = E0 + E0Fe2+/Fe = 0,93  0,41 = 0,52 V Bài 13.

Ag+ + 1e Ag E0 = +0,8V Cd2+ + 2e Cd E0 = 0,4V Phản ứng tự xảy ra trong pin :  Cd2+ + Cd + 2Ag+  2Ag +  0 K(+) Ag + 1e Ag E = +0,8V 2+  A() Cd Cd + 2e E0 = +0,4V (ngược dấu với thế khử chuẩn) E0pin = E0Ag+/Ag - E0Cd2+/Cd = 0,8 V - (-0,4 V) = 1,2 V Bài 14.

Pin điện hoá gồm hai điện cực: Al3+/Al mà Mn2+/Mn. Vì E0Mn2+/Mn > E0Al3+/Al nên điện cực Mn2+/Mn đóng vai trò là cực dương (K+), điện cực Al3+/Al đóng vai trò là cực âm (A).

(K+): Mn2+ + 2e  Mn (A): Al  3e  Al3+ Phản ứng tự xảy ra trong pin: 2Al + 3Mn2+  3Mn + 2Al3+ 61

n.E0 0,059

FF O



5Cl2 (k) + 2Mn2+(dd) + 8H2O(l)

N

Bài 18.

10Cl (dd) + 2MnO4 (dd) + 16H+(dd) Hằng số cân bằng phản ứng:

IC IA L

Bài 15.

Zn (r) + 2Tl+(dd)  Zn2+(dd) + 2Tl (r) E0 Zn2+(dd) + 2e  Zn (r) E0Zn2+/Zn = 0,763 Tl+(dd) + e  Tl (r) E0Tl+/Tl = 0,336 0 0 + 0 2+ E = E Tl /Tl  E Zn /Zn = (-0,336)  (-0,763) = 0,427V Bài 16.

I. Cr2+(dd) + Fe3+(dd)  Cr3+(dd) + Fe2+(dd) E01 II. Cu2+(dd) + Fe2+(dd)  Cu+(dd) + Fe3+(dd) E02 Cr3+(dd) + e  Cr2+ E0Cr3+/Cr2+ = 0,408  + 2+ E0Cu2+/Cu+ = +0,161 Cu (dd) + 2e  Cu (dd) Fe3+(dd) + e  Fe2+(dd) E0Fe3+/Fe2+ = +0,769 Ta có. E01 = E0Fe3+/Fe2+  E0Cr3+/Cr2+ = 0,769 + 0,408 > 0.

E02 = E0Cu2+/Cu+  E0Fe3+/Fe2 = 0,161  0,769 < 0  chỉ có phản ứng I tự xảy ra còn phản ứng II không thể tự xảy ra.

Bài 17.  2Cr3+(dd) + 3Cu (r) 2Cr (r) + 3Cu2+(dd)  G0 = -nFE (J) = 6.96500.0,43 J

2.5.0,15

N

H

Ơ

K = 10  10 0,059 = 2,6.1015.

Bài 19.

2Al (r) + 3Cu2+(dd)  2Al3+(dd) + 3Cu (r) E0 = 2,02V G0 = nFE = 6. 96500.2,02 = 1169580 J  1170 kJ. Bài 20.

Cl2 (k) + 2Br (dd)  Br2 (l) + 2Cl (dd) E0 = 0,283V G RT

nE0 0,059

Y 

Ta có: E = RTlnK = nFE  K = e =e = 1,52.105 Bài 21.

3Ag+(dd) + Cr (r)  Cr3+(dd) + 3Ag (r) Thế chuẩn của phản ứng: E0 = E0Ag+/Ag  E0Cr3+/Cr = 0,80  (0,74) = 1,54 V

Q

U

0

nE 0,059

3.1,54 0,059

D

ẠY

KÈ

M

Hằng số cân bằng của phản ứng: K = 10 = 10 = 1078,3.

Bài 22.

3Ni2+ + 2Al  2Al3+ + 3Ni E0 = 1,41V 0 0 Ta có: G = n.F.E = 6. 96500. 1,41 J/mol = 6. 96,5. 1,41 kJ/mol.

Bài 23.

Phản ứng tự xảy ra trong pin: 2Al (r) + 3Cu2+(dd)  2Al3+(dd) + 3Cu (r) Cu2+(dd) + 2e  Cu (r) E01 = +0,34V 3+  Al (dd) + 3e  Al (r) E02 = 1,66V E0 = E01  E02 = 0,34 + 1,66 = 2,00 V. Bài 24.

E0Ca2+/Cd < E0Ni2+/Ni < E0Pb2+/Pb  khi cho Ni vào dung dịch chứa Pb2+ 1 M và Cd2+ 1 M thì chỉ xảy ra phản ứng: Ni (r) + Pb2+(dd)  Ni2+(dd) + Pb (r) Bài 25.

Pin: Fe | Fe2+(0,0010M) || Cu2+(0,1M) | Cu Phản ứng xảy ra trong pin: Fe + Cu2+  Fe2+ + Cu 62

E0pin = Epin

0,1M 0,1M 0, 059 [Cu 2+ ] = 0,807 - 0,059 = 0,748V. lg 2 [Fe2+ ]

Bài 26.

2Ga (r) + 6H+(dd)  2Ga3+(dd) + 3H2 (k) Ta có: E0pin = E 0H  / H  E 0Ga3 /Ga

E0pin = 0,54V

2

= E

0 H  /H 2

 E0pin = 0  0,54 = 0,54 V

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

Bài 27.

2Cr (r) + 3Cu2+(dd)  2Cr3+(dd) + 3Cu E0 ( 25 oC) = 0,43V SĐĐ của pin ở nhiệt đô trên, khi [Cu2+] = 1,0 M và [Cr3+] = 0,010 M: 0, 059 [Cu 2+ ]3 Epin = E0pin + = 0,43V + 0,059 V = 0,489 V lg 6 [Cr 3+ ]2 Bài 28.

Ag+ + 1e  Ag E0Ag+/Ag = 0,80V 2+  Cu + 2e  Cu E0Cu2+/Cu = 0,34V a). Sơ đồ pin: (-) Cu Cu2+ Ag+Ag (+) Phản ứng xảy ra trong pin: Cu + 2Ag+  Cu2+ + 2Ag E0 = 0,8  0,34 = 0,46V G = n.F.E = -2.96480.0,46 = 88761,8 J = 88,8 kJ b). Khi [Cu2+] = 1,00 M [Ag+] = 0,010 M 0, 059 ECu2+/Cu = E0Cu2+/Cu + ln[Cu2+] = E0Cu2+/Cu 2 + 0 + EAg /Ag = E Ag /Ag + 0,059ln [Ag+] = E0Ag+/Ag  0,059 Thế của pin.

Epin = EAg+/Ag  ECu2+/Cu = (E0Ag+/Ag  E0Cu2+/Cu)+ 0,059ln [Ag+] = E0pin  0,059 = 0,46  0,059 Bài 29.

2Cl  2e  Cl2 3.t Số mol khí clo tạo ra: = 0,1 mol  t = 6443 giây  110 phút.

2.96500 Bài 30.

1 dpdd  H2 (k) + H2O(l)  O2 (k) 2 gam 18 2 16 1,008  8,064 --------Bài 31. n Cr O 2 = 0,115.0,15 = 0,01725 mol.

IC IA L

E

0 Ga 3 /Ga

2 7

D

Cr2O72 + 8e + 14H+  2Cr2+ + 7H2O  q = 0,01725.8 = 0,138 F. Bài 32.

Số mol Ni2+ tham gia điện phân theo quá trình: Ni2+ + 2e  Ni It 2.(3.3600) nNi = = 0,112 mol.  nF 2.96500  số mol Ni2+ chưa điện phân: 0,5  0,112 = 0,388 mol.

0,388  [Ni2+] = =0,78M 0,5 63

dp  2Na(l) + Cl2 2NaCl(nc) 

(1)

6, 72 = 0,3 mol.

22, 4

IC IA L

O

Số mol khí Cl2 thoát ra:

FF

Bài 33.

Khối lượng Cu có thể được tạo ra: 64.2.20.60 MIt mCu = = = 0,796 gam.

2.96500 nF Bài 34.

Hệ thống bình điện phân mắc nối tiếp nhau nên điện lượng qua ba bình trong cùng thời gian là như nhau.

Ag+ + 1e  Ag Cu2+ + 2e  Cu Au3+ + 3e  Au nCu2+ = nCu = 0,1 mol  q = 0,1. 2 = 0,2F. 0, 2 0, 2  nAg = = 0,2 mol ; nAu = = 0,067 mol.

1 3 Bài 35. Phương trình của phản ứng xảy ra khi điện phân nóng chảy NaCl:

N

Theo phương trình (1), số mol Na thu được là: 2. 0,3 = 0,6 mol.

Bài 36. Phương trình của phản ứng điện phân:

5, 6 = 0,25 mol.

22, 4

Bài 37.

Q

Vậy, M là Ca.

mM 10 = = 40 g/mol. nM 0, 25

U

Khối lượng mol của M: MM =

Y

nM = n Cl2 =

N

Theo phương trình này, số mol M được tính:

H

MCl2(nc)  M(l) + Cl2(k)

Ơ

Khối lượng Na nóng chảy thu được ở catot: 0,6. 23 = 13,8 gam.

M

a. Trong bình điện phân Down, tấm điện cực nối với cực dương là anot còn vòng điện cực nối với cực âm nguồn điện là anot.

KÈ

Các quá trình xảy ra ở bề mặt mỗi điện cực: (), catot: Na+(l) + 1e  Na

ẠY

(+), anot : 2Cl (nc)  Cl2(k) + 2e b. Trong hai điện cực sử dụng cho quá trình điện phân, điện cực làm bằng sắt bị clo ăn mòn nên không được dùng làm anot mà được dùng làm catot; còn điện cực grafit được dùng làm anot.

D

c. Nhôm cũng được sản xuất bằng phương pháp điện phân nóng chảy Al 2O3 trong cryolit. Hệ thống thu nhôm được đặt ở đáy bình điện phân vì nhôm nặng hơn “dung dịch” điện phân gồm Al2O3 tan trong cryolit nên chìm xuống dưới. Trường hợp điện phân nóng chảy NaCl thì khác, natri nóng chảy tạo ra ở catot nhẹ hơn natri clorua nóng chảy sẽ nổi lên phía trên. Do đó, hệ thống thu natri phải đặt phía trên.

Natri là một kim loại mềm, có nhiệt độ nóng chảy thấp, chỉ khoảng gần 1000C, trong khi NaCl nóng chảy ở nhiệt độ khoảng 8000C. Như vậy, natri tạo ra ở dạng nóng chảy. d. Hệ thống thu natri phải đặt trong môi trường khí trơ vì natri là kim loại hoạt động mạnh, dễ bị oxi hoá bởi hơi nước và oxi không khí.

64

Na + O2  Na2O Na + H2O  NaOH + H2 Bài 38. Khi điện phân dung dịch CuCl2, khối lượng catot tăng lên là do Cu được giải phóng bám vào điện cực. Độ tăng khối lượng của catot cũng chính là khối lượng Cu tạo ra ở điện cực này theo quá trình: Cu2+(dd) + 2e  Cu(r)

3, 2 = 0,05 mol  số mol Cu2+ điện phân cũng là 0,05 mol.

64

Số mol Cu2+ ban đầu: 0,5 L.

IC IA L

Số mol Cu tạo ra:

0,8 mol = 0,4 mol.

L

(0, 4  0, 05) mol = 0,7 mol/L. 0,5 L

Nồng độ Cu2+ trong dung dịch sau phản ứng:

FF

Bài 39.

Số mol CuCl2: 0,4 L. 0,5 mol/L = 0,2 mol.

O

Số mol FeCl2: 0,4 L. 0,5 mol/L = 0,2 mol

Tại catot, Cu2+ điện phân trước Fe2+. Nếu Cu2+ điện phân hết: 0,1

0,2

0,1

Ơ

mol:

N

Cu2+(dd) + 2e  Cu(r)

N

 Kim loại thoát ra ở catot chỉ có Cu.

H

Khối lượng Cu thu được tối đa là: 0,2 mol. 64 g/mol = 12,8 gam > 6,4 gam. Như vậy, thực tế Cu2+ chỉ mới điện phân được một nửa, Fe2+ chưa điện phân. Khi đó:  Dung dịch sau điện phân chứ Cu2+, Fe2+.

Y

 Số mol electron phóng ra ở catot là 0,2.

U

 Thể tích khí clo thoát ra ở anot: 2,24 L 2Cl (dd)  2e + Cl2(k)

M

Bài 40.

Q

0,2  0,1

mol:

a. Số mol MgCl2: 0,6 L. 0,5 mol/L = 0,3 mol.

KÈ

Các quá trình có thể xảy ra khi điện phân: Catot: Mg2+(dd), H2O. 4H2O(l) + 4e  2H2(k) + 4OH(dd)

ẠY

Anot: Cl(dd), H2O

D

Ở anot sau khi Cl điện phân hết sẽ đến H2O điện phân: 2Cl (dd)  2e + Cl2(k)

2H2O(l)  O2(k) + 4e + 4H+(dd) b. Ở anot, nếu Cl điện phân hết ta chỉ thu được 0,3 mol Cl2, tương ứng với 6,72 L khí sẽ nhỏ hơn 8,96 L. Như vậy, Cl đã điện phân hết và nước đã điện phân để tạo ra thêm 2,24 L khí nữa.

Số mol Cl2 tạo ra: 0,2 mol.

Số mol O2 tạo ra:

2, 24 = 0,1 mol.

22, 4 65

i. Khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí gồm 0,3 mol Cl2 và 0,1 mol O2: __

M

(0,3.71  0,1.32) g = 61,25 g/mol (0,3  0,1) mol

Tỉ khối của hỗn hợp khí này so với hiđro: __

d hh/H2

61, 25 M = = = 30,63 2 M H2

IC IA L

ii.

2Cl (dd)  2e + Cl2(k) mol: 0,6

0,6

0,3

2H2O(l)  O2(k) + 4e + 4H+(dd) mol:

0,1

0,4

FF

Tổng số mol electron phóng ra ở catot là: 0,6 + 0,4 = 1 mol. Như vậy, tổng số mol electron thu vào ở anot cũng là 1 mol.

O

4H2O(l) + 4e  2H2(k) + 4OH(dd) Thể tích khí hiđro thoát ra ở catot: 0,5. 22,4 = 11,2 L. a. Số mol CuSO4: 1 L. 0,50 mol/L = 0,50 mol.

H

Số mol ZnSO4: 1 L. 0,05 mol/L = 0,05 mol.

Ơ

Bài 41.

N

1  0,5

mol:

N

Số mol Cu2+ và Zn2+ trong dung dịch lần lượt là 0,50 và 0,05.

Cu2+(dd) + 2e  Cu(r) 0,50

0,50

U

mol:

Y

b. Khối lượng kim loại thu được đạt đến tối đa khi cả Cu2+ và Zn2+ điện phân hết.

mol:

Q

Zn2+(dd) + 2e  Zn(r) 0,05

0,05

M

mmax = mCu + mZn = 0,50.64 + 0,05.65 = 32 + 3,25 = 35,25 gam.

KÈ

c.

ẠY

i. Sau một thời gian điện, khối lượng catot tăng thêm 33,63 gam. Nghĩa là khối lượng kim loại sinh ra ở catot là 33,63 gam, lớn hơn 32 gam chứng tỏ Cu2+ đã điện phân hết; nhưng vẫn nhỏ hơn 35,25 chứng tỏ Zn2+ chưa điện phân hết. ii. Gọi số mol Zn2+ đã tham gia điện phân là x.

Cu2+(dd) + 2e  Cu(r)

D

mol:

0,50 2+

Zn

mol:

x

(dd)

1,00

0,50



+ 2e  Zn(r) 2x

x

mkim loại = 32 + 65x = 33,63 g  x = 0,025 Số mol electron phóng ra ở catot: 1,00 + 2.0,025 = 1,05 mol.

Như vậy, số mol electron được anot thu nhận cũng là 1,05 mol.

2H2O(l)  O2(k) + 4e + 4H+(dd) 66

1,05/4  1,05

mol:

Thể tích khí thu được tại anot (đktc):

1, 05 .22,4 = 5,88 L. 4

Bài 42. a. Sơ đồ điện phân: 



ZnSO4

Anot(+)

Zn2+(dd), H2O(l)

SO42(dd), H2O(l)

Zn2+(dd) + 2e  Zn(r)

2H2O(l)  O2(k) + 4e + 4H+(dd)

IC IA L

Catot ()

Phương trình của phản ứng điện phân: 2ZnSO4(dd) + 2H2O(l)  2Zn(r) + O2(k) + 2H2SO4

13 = 0,2 mol 65

i. Số mol oxy thoát ra ở anot =

FF

b. Số mol Zn bám vào catot:

1 số mol Zn = 0,1.

2

O

ii. Khối lượng dung dịch giảm xuống khi điện phân là do Zn và oxi tách ra khỏi dung dịch.

Như thế, độ giảm khối lượng dung dịch:

N

m = mZn + mO2 = 65.0,2 + 0,1.32 = 16,2 g.

N

H

Ơ

c. Quặng ZnS bị lẫn rất nhiều tạp chất như FeS, CdS, CoS, NiS, PbS,… Do đó, khi xử lí chúng ta thu được dung dịch muối sunfat không phải chỉ của Zn2+ mà còn có lẫn một lượng nhỏ tạp chất Fe2+, Co2+, Cd2+, Ni2+, Pb2+… Do kẽm là một kim loại hoạt động khá mạnh, cho nên ta có thể loại bỏ các tạp chất kim loại trên ra khỏi dung dịch bằng cách cho bột kẽm vào dung dịch đến dư. Các ion kim loại này sẽ bị oxi hoá thành kim loại ở trạng thái rắn và được tách ra ta thu được dung dịch ZnSO4 tinh khiết.

Y

Zn(r) + M2+(dd)  Zn2+(dd) + M(r)

U

M2+: Fe2+, Co2+, Cd2+, Ni2+, Pb2+

Q

Bài 43.

a. Điện phân dung dịch CuSO4 với anot là Cu.

M

Catot: Cu2+, H2O(l)

Cu2+(dd) + 2e  Cu(r)

KÈ

Anot: SO42, H2O(l), Cu. Cu(r)  Cu2+(dd) + 2e

D

ẠY

Phương trình của phản ứng điện phân: Cu(r) + Cu2+(dd)  Cu2+(dd) + Cu(r) (anot)

(catot)

b.

i. 160 kg Cu với độ tinh khiết 99% chứa: 1000. 99% = 990 kg Cu nguyên chất.

Như vậy, số kg Cu 99,99% có thể thu được là:

990 = 990,1 kg.

99,99%

ii. Thu hồi được khoảng 50% lượng Cu, người ta sẽ thay catot, catot mới được đưa vào. Khi đó, anot cũng chỉ còn được khoảng 50% lượng Cu so với ban đầu. Sau một thời gian anot sẽ hết Cu và người ta sẽ thay catot rồi cứ tiếp tục như thế để quá trình điện phân liên tục.

67

Bài 44.

Cu(OH)2.2CuCO3(r) + 3H2SO4(dd)  3CuSO4(dd) + 2CO2(k) + 3H2O(l)

1 O2(k) + H2SO4(dd) 2

dpdd  Cu(r) + CuSO4(dd) + H2O(l) 

Ta có sơ đồ cho toàn bộ quá trình: Cu(OH)2.2CuCO3(r)  3Cu 346

192

100.192 = 55,5 346



100

IC IA L

kg:

Vậy, khối lượng Cu có thể thu hồi tối đa từ 100 kg tinh quặng azurit là 55,5 kg.

Bài 45.

FF

1, 6022.10 19 C 6, 022.1023 e . = 96485 C/mol.

1e 1mol

1F =

O

Chọn: B Bài 46.

N

Do 1 mol electron mang điện lượng là 1 F nên để sản sinh ra một điện lượng là 1,5.102 F, số mol electron mà chất khử chuyển đi cũng là 1,5.102 mol.

Ơ

Chọn: B

1F = 9,33.103 F 96486 C

N

Điện lượng pin sản sinh ra trong một giờ:

H

Bài 47.

q = I.t = 900s. 1A = 900 A.s = 900 C = 900 C.

U

Y

Do 1 mol electron chứa 1 F điện lượng nên số mol electron trao đổi khi pin hoạt động cũng là 9,33.103 mol.

Zn(r)



Q

Zn bị oxi hoá theo quá trình: 2e

+

9,33.103

M

mol:

Zn2+(dd)

4,66.103

KÈ

Vậy, số mol Zn bị oxi hoá trong thời gian pin hoạt động là 4,66.103.

Bài 48.

Số mol electron mà chất oxi hoá nhận ở bề mặt catot:

I.t 12000 A.3600s = = 4,48.102 mol.

96487 C / mol F

ẠY

ne =

D

Chọn: D

Bài 49.

Số mol Cu2+: 0,5 L.

1mol = 0,5 mol.

1L

Số mol electron cần cung cấp để Cu2+ điện phân hết: 0,5 mol Cu2+.

2 mol e = 1 mol.

1mol Cu 2

68

Theo công thức: ne =

I.t ta có: F

n e .F 1.96500 = = 19300 giây = 5 giờ 21 phút.

5 I

t= Chọn: B Bài 50.

 Số mol electron dòng điện cung cấp:

I.t 10, 2 A.7200s = = 0,76 mol.

F 96487C / mol

IC IA L

ne =

 Số mol Fe2+ = 0,6 L. 1,0 mol/L = 0,6 mol.

Số mol Pb2+ = 0,6 L. 0,4 mol/L = 0,24 mol.

2e

+

mol: 0,24



Pb(r)

0,48

0,24

Số mol electron còn lại: 0,76  0,48 = 0,28 mol. mol: 0,14



0,28



Fe(r)

N

2e

0,14

Khối lượng kim loại kết tinh lên catot:

Ơ

+

Fe2+(dd)

O

Pb2+(dd)

FF

Thứ tự điện phân tại catot: Pb2+ điện phân, đến Fe2+ điện phân, sau cùng là H2O.

H

mkim loại = mPb + mFe = 0,24.207 + 0,14.56 = 57,52 gam.

Chọn: A

N

Bài 51.

U

I.t F

Q

ne =

Y

Khi hai bình điện phân mắc nối tiếp với nhau, cường độ dòng điện qua hai bình cũng sẽ như nhau. Do

nên số mol electron do dòng điện cung cấp cũng sẽ như nhau.

M

Ag+(dd) + 1e  Ag(r) 0,1 

mol: 0,1

0,1

KÈ

Số mol electron mà ion Ag+ nhận được là 0,1 mol nên số mol electron mà ion Cu2+ nhận được cũng là 0,1 mol.

Cu2+(dd) + 2e  Cu(r)

ẠY

mol: 0,05

0,1  0,05

Bài 52.

D

a. Số mol electron dòng điện 10 A cung cấp trong 1 giờ 35 phút: t = 1 giờ 35 phút = 5700 s ne =

10 A.5700s I.t = = 0,59 mol.

96487 C / mol F

b. Số mol Fe3+: 1 L. 0,30 mol/L = 0,30 mol.

Số mol Cu2+: 1 L. 0,10 mol/L = 0,10 mol.

Khi dòng điện một chiều đi qua, Fe3+ có tính oxi hoá mạnh hơn sẽ điện phân trước: 69

Fe3+(dd) + 1e  Fe2+(dd) mol: 0,3 2+

Cu

0,3 (dd)

0,3



+ 2e  Cu(r)

mol: 0,1

0,2

0,1

Fe2+(dd) + 2e  Fe(r) mol:

0,09

0,045

Khối lượng kim loại bám lên catot:

IC IA L

mkim loại = mCu + mFe = 0,1.64 + 0,045.56 = 8,92 gam.

Bài 53.

Số mol Pb2+: 0,6 L. 0,1 mol/L = 0,06 mol.

Số mol Zn2+: 0,6 L. 0,8 mol/L = 0,48 mol.

FF

Các quá trình xảy ra: Catot: Pb2+, đến Zn2+, đến H2O điện phân.

Nếu Pb2+ điện phân hết: 0,12

0,06

N

mol: 0,06

O

Pb2+(dd) + 2e  Pb(r)

Ơ

Khối lượng kim loại thu được: 0,06. 207 = 12,42 g, nhỏ hơn 18,92 g. Điều này chứng tỏ Zn2+ đã có điện phân và khối lượng Zn tạo ra bù thêm phần còn thiếu:

6,5 = 0,1 mol 65 0,2 

mol: 0,1

Y

Zn2+(dd) + 2e  Zn(r)

N

nZn =

H

mZn = 18,92  12,42 = 6,5 g

0,1

U

Số mol Zn2+ còn lại trong dung dịch: 0,48  0,1 = 0,38 mol.

Q

Anot: H2O điện phân, ion NO3 không điện phân Số mol electron các chất oxi hoá nhận ở catot: 0,12 + 0,2 = 0,32 mol.

M

Số mol electron chất khử nhường cho anot cũng là: 0,32 mol.

KÈ

2H2O(l)  4e + 4H+(dd) + O2(k) 0,32  0,32

mol:

ẠY

Như vậy, dung dịch sau phản ứng chứa: 0,32 mol HNO3

D

CM HNO3 =

0,38 mol Zn(NO3)2

0,32 mol = 0,53 mol/L 0, 6 L

CM Zn ( NO3 )2 =

0,38 mol = 0,63 mol/L 0, 6 L

b. Thời gian điện phân: ne =

n .F 0,32 mol.96487 C / mol I.t t= e = = 6175 s = 1 giờ 43 phút 5A F I

Bài 54. a. Các quá trình xảy ra: 70

Al2O3(nc)  2Al3+(l) + 3O2(l) Catot (C): Al3+(l) + 3e  Al(l) Anot (C) : 2O2(l) + C(r)  CO2(k) + 4e Phương trình phản ứng điện phân: dpnc  4Al(l) + 3CO2(k) 2Al2O3(nc) + 3C(r) 

204

36

108

1.36 1.204  108 108



132 

1

1.132 108

IC IA L

kg:



1.204 = 1,89 kg Al2O3, 108



1.36 = 0,33 kg C, 108

5.105 mol.

27

5.105 . 3 mol.

27

Ơ

b. Số mol Al thu được:

O

1.132 = 1,22 kg CO2.

108

N

và thải ra môi trường

FF

Để có được 1 kg Al, trên lý thuyết cần:

H

Số mol electron mà ion Al3+ nhận được ở catot:

96487 C / mol I.t F 5.105  t = ne. = . 3 mol. = 63604 giây 100 000 A 27 F I

= 14 giờ 53 phút

Y

N

ne =

c. Hiệu điện thế đường dây cung cấp là 800V.

U

Điện thế bị hao hụt do điện trở của dung dịch chất điện li:

38 . 800 V = 304 V 100

Q

Eh =

M

Phần điện thế còn lại cung cấp cho n bình điện phân mắc nối tiếp, điện thế áp đặt vào mỗi bình là 4,64 V. Giá trị của n được tính:

800  304 = 107 4, 64

KÈ n=

D

ẠY

Như vậy, cần mắc nối tiếp 107 bình điện phân khi tiến hành điện phân Al2O3 nóng chảy trong điều kiện làm việc đã cho. d. Al2O3 được tinh chế từ quặng boxit theo chu trình Bayer. Quặng boxit, với thành phần chính là Al2O3 chiếm khoảng 50% Al2O3, 20%Fe2O3 cùng với SiO2, TiO2 và một số tạp chất khác. Để chuyển Al2O3 từ trong quặng sang dạng hòa tan, chúng ta sử dụng H2SO4 loãng hoặc dung dịch NaOH đều được nhưng trong sản xuất người ta đã lựa chọn NaOH cho việc sử lí quặng. i. Người ta chọn dung dịch NaOH mà không phải dung dịch H2SO4 loãng, để xử lí quặng bởi hai lí do cơ bản sau: - Một số quặng của sắt, titan tan nhiều trong dung dịch H2SO4 loãng gây lãng phí hoá chất, sau đó còn phải tách chúng ra khỏi dung dịch cũng là một vấn đề lớn.

Al2O3 + 3H2SO4(l)  Al2(SO4)3 + 3H2O Fe2O3 + 3H2SO4(l)  Fe2(SO4)3 + 3H2O 71

- Kết tủa ion Al3+ trong dung dịch axit loãng tồn tại dưới dạng keo rất khó tách ra để rửa sạch. ii. Phương trình các phản ứng hoá học có thể chuyển ion [Al(OH)4] thành Al(OH)3, sau đó là Al2O3.

[Al(OH)4](dd) + CO2(dd)  Al(OH)3(r) + HCO3(dd) [Al(OH)4] (dd) + H+(dd)

1:1   Al(OH)3(r) + H2O(l)

t  Al2O3(r) + 3H2O(l) 2Al(OH)3(r)  0

e.

IC IA L

i. Khi tiến hành sản xuất Al từ Al2O3 theo phương pháp điện phân nóng chảy người ta thường trộn cryolit, công thức hoá học là Na3AlF6, với Al2O3 rồi mới nấu chảy, tiếp theo là điện phân. Điều này mang đến một số lợi ích như sau:  Hỗn hợp Al2O3 - Na3AlF6 có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn Al2O3, 9000C so với 20500C. Điều này giúp nhà sản xuất tiết kiệm năng lượng, hạ giá thành sản phẩm.

FF

 Hỗn hợp Al2O3 - Na3AlF6 nóng chảy dẫn điện tốt hơn Al2O3 nóng chảy góp phần làm giảm hao phí điện năng.

O

 Hỗn hợp Al2O3 - Na3AlF6 nhẹ hơn Al nên nổi lên trên, ngăn không cho oxi không khí oxi hoá nhôm nóng chảy. ii.

100.120 210

100.80 210

CaF2

+

 

H2SO4 98

100.120 78 .

210 40

CaSO4

+

100.120 98 .

210 40

2HF 40

Y

78

100

100.120 210



U

kg:

210

Ơ

80

H

kg: 120

+ NaAlO2  Na3AlF6 + 4H2O

N

+ 2NaOH

N

6HF

100.120 78 . = 111,43 kg CaF2, 210 40

M



Q

Để có 100 kg cryolit, theo lý thuyết cần:

100.80 = 210 38,10 kg NaOH,

KÈ



ẠY



1 0 0 . 1 2 0 .

210

D

98 = 140 kg 40 H2SO4.

CaCO3(r)

t

0

CaO(r)

Na2CO3

dung dÞch, láng NaOH(dd) r¾n

Bauxite H2O

t

0

b· r¾n kh«ng tan

Na[Al(OH)

Al(OH)

4] (dd),

3(r),

t¹p chÊt Na2SiO3(dd)

t¹p chÊt SiO2(r)

0 f. Sơ đồ hoá t quá trình sản Al 2O3 Na3AlF 6(r) xuất từ các nguyên liệu đã ®iÖn ph©n Na3AlF 6(nc), Al 2O3(nc) nãng ch¶y cho: CaCO3, Al Na2CO3, C, quặng boxit, và một số hoá chất cần thiết khác.

Sơ đồ qui trình sản xuất nhôm trong công nghiệp 72

Bài 55. a. i. Quá trình tạo magie ở catot: Mg2+(l) + 2e  Mg(l)

2Cl (l)  Cl2(k) + 2e Do đó, anot được làm bằng than chì còn catot được làm bằng thép.

IC IA L

ii. Khi quá trình điện phân xảy ra, ở anot có sự tạo thành khí clo sẽ phá hủy anot nếu nó làm bằng thép:

b. Phương trình các phản ứng hoá học xảy ra trong toàn bộ quá trình sản xuất Mg: t  MgO(r) + CO2(k) 1. MgCO3(r)  0

FF

2. CaO(r) + H2O(l) + Mg2+(dd)  Mg(OH)2(r) + Ca2+(dd) Mg(OH)2(r) + 2HCl(dd)  MgCl2(dd) + 2H2O(l)

O

dpnc  Mg(l) + Cl2(k) 3. MgCl2(l) 

t  2HCl(k) Cl2(k) + H2(k)  0

N

c.

Ơ

i. Khối lượng 1 m3 nước biển: 1030 kg.

0,13 . 1030 kg = 1,339 kg.

100

H

Khối lượng Mg có trong 1 m3 nước biển:

7.1012 kg = 5.1012 m3.

3 1,339 kg / m

U

ii. 100 tấn Mg = 108 g

Y

V=

N

Số m3 nước biển tối thiểu cần dùng để sản xuất 7.1012 kg Mg:

108 mol.

24

Q

Số mol Mg có trong 108 gam Mg:

Mg2+(l) + 2e

 Mg(l)

108 2.

24

mol:

KÈ

M

Quá trình tạo Mg ở catot:

ẠY

Số mol electron mà dòng điện phải cung cấp là: 2.

Thời gian điện phân tối thiểu: t =

108 24 108 mol.

24

n e .F 108 96487 = 2. . = 80 405 833 giây 24 100000 I

D

Do chúng ta có 100 bình điện phân mắc nối tiếp nên thời gian cần tiêu tốn là: t=

1 . 80 405 833 = 804 058 giây = 9 ngày 7 giờ 100

Bài 56. a.

Fe2+(dd)

+

2e

O2 (k)

+

4H+(dd) +

E0 = 0,44V

Fe0 (r) 4e

2H2O(l)

Phản ứng ăn mòn: 73

E0 = +1,32V

2Fe0 (r)

+

O2 (k)

4H+(dd)  Fe2+(dd) + 2H2O(l)

+

Thế tiêu chuẩn của phản ứng ăn mòn: E0 = 1,32  (0,44) = 1,67 V. b. Khi sắt được bao phủ bởi một lớp thiếc lên bề mặt, thiếc sẽ tiếp xúc với môi trường xâm thực sẽ bị ăn mòn còn sắt bị cách li không bị ăn mòn.

Sn (r) 

2e



Sn2+(dd)

Khi lớp thiếc bị tróc hay trầy xước, Fe sẽ tiếp xúc với môi trường và phản ứng: 

Sn2+(dd) + Fe (r)

Sn (r) + Fe2+(dd)

IC IA L

tự diễn ra, sắt trở thành anot và bị ăn mòn mạnh hơn theo cơ chế ăn mòn điện hoá.

Bài 57. a. Phương pháp bảo vệ các đường ống bằng thép dưới lòng đất minh họa ở hình bên chính là phương pháp anot hy sinh.

N

O

FF

b. M là anot hy sinh nên M là kim loại hoạt động mạnh hơn Fe. Trong năm kim loại N, Fe, Cu, Al, Mg thì chỉ có Na, Mg, Al hoạt động mạnh hơn Fe nhưng Na thì quá hoạt động nên không dùng được. Nó dễ dàng phản ứng với không khí và nước trong giây lát: Na(r) + H2O(l)  NaOH(dd) + H2(k)

H

Còn lại, Mg, Al đều có thể dùng làm anot hi sinh.

Ơ

Na(r) + O2(k)  Na2O(r)

N

Bài 58. Ăn mòn kim loại đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà khoa học vì những lợi ích mà nó mang lại. Sau đây là một vài trong số những lợi ích đó.

1. Đảm bảo an toàn cho lao động, sản xuất

U

Y

Hằng năm, trên thế giới xảy ra nhiều thảm họa như sập cầu, tai nạn máy bay, nổ công xưởng nhà máy, đứt dây điện v.v… và một trong những thủ phạm chính là ăn mòn kim loại.

M

Q

Ảnh bên thể hiện ăn mòn kim loại diễn ra phía dưới cầu Elbow bắc qua sông Piney, bang Missouri, nước Mỹ. Bạn có thể hình dung những rủi ro có thể đến với mọi người và các phương tiện qua lại trên cầu như thế nào.

KÈ

2. Tiết kiệm năng lượng và các vật liệu bằng kim loại

ẠY

 Kim loại mà chúng ta đang sử dụng hiện nay xuất phát từ hai nguồn chính là quặng trong tự nhiên và phế liệu kim loại. Nguồn quặng phục vụ cho điều chế kim loại là tài nguyên có hạn, nếu khai thác quá nhanh sẽ sớm đi đến cạn kiệt. Ước tính hàng năm chúng ta tiêu tốn đến 40% lượng kim loại chỉ để thay thế phần kim loại bị mất do ăn mòn, quả là một con số đáng suy nghĩ.

D

 Việc khai thác quặng, xử lí quặng, luyện kim đều tốn rất nhiều năng lượng vì các thiết bị thường vận hành ở nhiệt độ cao. Chẳng hạn như luyện gang thì nhiệt độ xảy ra trong lò phản ứng cũng đã đạt đến gần 20000C, hay điện phân nhôm oxit nóng chảy cũng thực hiện ở khoảng 9000C v.v…

Bảo vệ kim loại khỏi ăn mòn là góp phần tiết kiệm vật liệu và năng lượng.

3. Bảo vệ môi trường

 Sắt thép được sản xuất từ quặng sắt, cacbon và chất thải ra môi trường là CO 2, một khí gây hiệu ứng nhà kính làm khí hậu trái đất nóng lên. Chống ăn mòn càng tốt thì nhu cầu sản xuất càng giảm và lượng khí thải cũng giảm theo.

74

Có thể hình dung với hiệu suất phản ứng lí tưởng, thì sản xuất 112 kg Fe từ 160 kg Fe2O3 cũng đã giải phóng đến 132 kg CO2. t  2Fe(r) + 3CO2(k) Fe2O3(r) + 3CO(k)  0

kg:

160

2.56

3.44

Sản lượng thép hàng năm được sản xuất còn vượt quá hàng trăm triệu tấn, ô nhiễm môi trường trầm trọng là điều không tránh khỏi.

IC IA L

 Việc hỏng các đường ống dẫn khí dẫn dầu hàng năm cũng làm nhiễm bẩn nhiều vùng đất và các nguồn nước. Năm 1989, ở bang Missouri của Mĩ, có tới 3 triệu lit dầu thô đã rò rỉ ra ngoài do hỏng đường ống vì ăn mòn.

Bài 59.

a. Thép cacbon luôn chứa một hàm lượng nhỏ cacbon, khoảng từ 0,01  2% C về khối lượng.

Khi để ngoài trời, nó sẽ tiếp xúc nhiều với nước chứa một số chất điện li hòa tan và bị ăn mòn điện hoá. Sự ăn mòn điện hoá thép có thể mô tả một cách sơ lược

FF

Fe(), anot: Fe(r)  Fe2+(dd) + 2e C(+), catot: O2(k) + 4e + 2H2O(l)  4OH(dd)

1 O2 + nH2O  Fe2O3. nH2O 2

N

2Fe2+(dd) + 4OH +

O

Sau đó, Fe2+ tiếp tục bị oxi hoá tạo ra gỉ rắt:

Ơ

(gỉ sắt)

b. Phương trình của các phản ứng hoá học xảy ra:

+ 6NH3(dd) + 6H2O(l)  2Fe(OH)3(r) + 3(NH4)2SO4(dd)

N

Fe2(SO4)3(dd)

H

Fe2O3.nH2O(r) + 3H2SO4(dd)  Fe2(SO4)3(dd) + (n+3)H2O t  Fe2O3(r) + 3H2O(k) 2Fe(OH)3(r) 

Y

0

U

Số mol Fe2O3 thu được sau phản ứng:

400 = 2,5 mol.

160

Q

Số mol nguyên tử Fe có trong gỉ: 2,5 mol Fe2O3.

2 mol Fe = 5 mol.

1mol Fe 2 O3

M

Khối lượng Fe bị gỉ: 5. 56 = 280 g.

KÈ

Phần trăm khối lượng Fe bị gỉ:

0, 28 kg = 0,28% 100 kg

Khối lượng nước có trong gỉ: 580  400 = 180 gam, tương ứng với 10 mol phân tử nước.

ẠY

Cứ 2,5 mol Fe thì có 10 mol nước  n = 4.

D

...................................................................................................................................................

75

CHƯƠNG IV : MỘT SỐ BÀI TẬP ĐIỆN HOÁ TRONG CÁC ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI KHU VỰC VÀ QUỐC GIA

Bài 1: Một pin điện hóa được xây dựng dựa vào các bán phản ứng: Eo = 0,17 V

Mn2+ (aq) + 2 e → Mn (r)

Eo = -1,18 V

IC IA L

HSO4- (aq) + 3H+ (aq) + 2 e → H2SO3 (aq) + H2O 1. Viết sơ đồ pin rồi tính Epino tại pH = 1.

2. Cho biết Epino thay đổi thế nào (định lượng) nếu cho thêm Ba(NO3)2 vào điện cực chứa HSO4-

/H2SO3 biết BaSO3 có pKs = 6,5; BaSO4 có pKs = 9,96; H2SO3 có pKa1 = 1,76 và pKa2 = 7,21;

FF

HSO4- có pKa = 1,99.

Hướng dẫn giải: 1. Sơ đồ pin: (-) Mn | Mn2+ || HSO4- , H+ , H2SO3 | Pt (+)

O

Ở pH = 1, đối với dung dịch bên điện cực dương HSO4- (aq) + 3H+ (aq) + 2 e → H2SO3 (aq) + H2O

Eo = 0,17 V

N

Eo’ = Eo – 0,0592 × 3/2 × pH = 0,0812 V

Ơ

Eo pin = 0,0812 – (-1,18) = 1,26 V

N

Ba2+ + H2SO3  BaSO3 + 2H+ có K1 = 10-2,47

H

2. Xét các phản ứng:

→ không thể hình thành kết tủa BaSO3 trong môi trường axit

Y

Ba2+ + HSO4-  BaSO4 + H+ có K2 = 107,97

U

→ hình thành kết tủa BaSO4 ngay trong môi trường axit mạnh

Q

Cho thêm Ba(NO3)2 vào điện cực chứa HSO4-/H2SO3 thì bán phản ứng trở thành HSO4- (aq) + 3H+ (aq) + 2 e → H2SO3 (aq) + H2O

M

Ba2+ + HSO4-  BaSO4 + H+

KÈ

BaSO4 (aq) + 4H+ (aq) + 2 e → Ba2+ + H2SO3 (aq) + H2O Từ đó tính được: Eo (BaSO4, H+/H2SO3, Ba2+) = -0,066 V Vậy Eopin = 1,11 V

ẠY

Tức là Eopin giảm đi 0,15 V. Bài 2:

D

Cân bằng các phương trình phản ứng sau đây theo phương pháp thăng bằng electron. a.

Cr2S3 + Mn(NO3)2 + Na2CO3

Na2CrO4 + Na2SO4 + Na2MnO4 + NO +

CO2 b.

K2SO3 + KMnO4 + KHSO4

K2SO4 + MnSO4 + H2O

2. Cho pin sau : H2(Pt), PH 2 =1atm / H+: 1M // MnO 4 : 1M, Mn2+: 1M, H+: 1M / Pt 76

Biết rằng sức điện động của pin ở 250 C là 1,5V. a) Hãy cho biết phản ứng thực tế xảy ra trong pin và tính E 0MnO- /Mn 2+ ?

4

b) Sức điện động của pin thay đổi như thế nào khi thêm một ít NaHCO3 vào nửa trái của pin?

Hướng dẫn giải:

x1 x 15

9K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O

FF

b. 5K2SO3 + 2KMnO4 + 6KHSO4 S+4 S+6 + 2e x 5 Mn+7 + 5e Mn+2 x2

2Na2CrO4 + 3Na2SO4 + 15Na2MnO4 + 30NO +

IC IA L

1. a.Cr2S3 + 15Mn(NO3)2 + 20Na2CO3 20CO2 Cr2S3 2Cr+6 + 3S+6 +30e Mn(NO3)2 +2e MnO42- +2NO

H

Ơ

N

O

2. a. Phản ứng thực tế xảy ra trong pin: Do Epin = 1,5 V > 0 nên cực Pt - (phải) là catot, cực hiđro - (trái) là anot do đó phản ứng thực tế xảy ra trong pin sẽ trùng với phản ứng qui ước: - Catot: MnO 4 + 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O - Anot: H2 2H+ + 2e => phản ứng trong pin: 2MnO 4 + 6H+ + 5H2 2Mn2+ + 8H2O * E 0 pin = E 0MnO / Mn2  - E 02 H  / H = 1,5 V 4

2

N

E

0 MnO4 / Mn 2 

= 1,5 V

Y

b).Nếu thêm một ít NaHCO3 vào nửa trái của pin sẽ xảy ra pư: HCO3- + H+  H2O + CO2 0,059 H . lg  H  giảm nên E 2 H  / H = giảm , do đó: 2 2 PH 2

 

Q

U

 

Epin = (E MnO / Mn2  - E 2 H  / H ) sẽ tăng Bài 3.

2

M

4

KÈ

1. Cân bằng các phản ứng oxi hoá khử sau: a) Na2SO3 + KMnO4 + NaHSO4 → ? + ? + Na2SO4 + H2O HNO3 → ? +

ẠY

b) Al +

xNO

+

yN2O + H2O

c) Cu2FeS3 + HNO3 → ? + ? + Fe2(SO4)3 + N2O + H2O

D

d) CxHyO + KMnO4+ HCl

→ CH3-CHO + CO2 + ? + KCl + H2O

(Cho biết tỉ lệ số mol giữa CH3-CHO với CO2 là 1 : 1)

2. ở pH = 0 và ở 25oC thế điện cực tiêu chuẩn Eo của một số cặp oxi hoá - khử được cho như sau: 2IO4/ I2 (r) : 1,31 V ; 2IO3/ I2 (r) : 1,19 V ; 2HIO/ I2 (r) : 1,45 V ; I2 (r)/ 2I : 0,54 V. (r) chỉ chất ở trạng thái rắn.

1. Viết phương trình nửa phản ứng oxi hoá - khử của các cặp đã cho.

2. Tính Eo của các cặp IO4/ IO3 và IO3/ HIO 77

Hướng dẫn giải: 1 a) 5Na2SO3 + 2KMnO4 + 6NaHSO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 8Na2SO4 + 3H2O b) (3x+8y)Al+(12x+30y) HNO3 → (3x+8y) Al(NO3)3 + 3xNO + 3yN2O +(6x+15y) H2O c) 8Cu2SFeS2 + 58HNO3 → 12CuSO4 + 4Cu(NO3)2 + 4Fe2(SO4)3 + 25N2O + 29H2O

IC IA L

d) 15CxHyO + (2x+ 3y -6)KMnO4 + (6x +9y -18)HCl → 5xCH3-CHO + 5xCO2 + (2x +3y -6)MnCl2 + (2x+3y -6)KCl + (-7x +12y -9)H2O 2.1. 0,125 x4 = 0,5 đ

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

2.2. Eo (IO4/ IO3 ) Eo IO3/ HIO

ẠY

Bài 4 Cho giản đồ quá trình khử - thế khử: quá trình khử diễn ra theo chiều mũi tên, thế khử chuẩn được ghi trên các mũi tên và đo ở pH = 0.

D

Cr(VI) (Cr2O27)

+0,293 +0,55

Cr(V)

+1,34

0

Cr(IV)

Ex

Cr3+

-0,408

0

Cr2+

Ey

Cr

-0,744

1. Tính E0x và E 0y .

2. Dựa vào tính toán, cho biết Cr(IV) có thể dị phân thành Cr3+ và Cr(VI) được không?

3. Viết quá trình xảy ra với hệ oxi hóa – khử Cr2O72- /Cr3+ và tính độ biến thiên thế của hệ ở nhiệt độ 298 K, khi pH tăng 1 đơn vị pH. 4. Phản ứng giữa K2Cr2O7 với H2O2 trong môi trường axit (loãng) được dùng để nhận biết crom vì sản phẩm tạo thành có màu xanh. Viết phương trình ion của phản ứng xảy ra và cho biết phản ứng 78

này có thuộc loại phản ứng oxi hóa – khử hay không? Vì sao? Ghi số oxi hóa tương ứng trên mỗi nguyên tố.

0 Cho: E Cr O2- /Cr3+ = 1,33 V;Hằng số khí R = 8,3145 J.K–1.mol–1; 2 7

Hằng số Farađay F= 96485 C.mol–1.

Hướng dẫn giải: 1. Từ giản đồ ta có: 3.(-0,744) = -0,408 + 2 E 0y  E 0y = -0,912 (V)

IC IA L

0,55 + 1,34 + E0x – 3.0,744 = 6.0,293  E0x = +2,1 (V) 2. Cr(IV) có thể dị phân thành Cr3+ và Cr(VI) khi ΔG0 của quá trình < 0.

2Cr(IV) + 2 e  2Cr3+ (1) E10 = E0x = 2,1 V  G10 = -n E10 F = - 2.2,1.F 0,55  1,34 Cr(VI) + 2 e  Cr(IV) (2) E 02 = = 0,945 (V)  G 02 = -n E 02 F = 2 2.0,945.F Từ (1) và (2) ta có: 3Cr(IV)  2Cr3+ + Cr(VI) G30 Cr2O72- + 14H+ + 6e

E1 = 1,33 +

2Cr3+ + 7H2O

RT [Cr2 O72- ].(10-pH )14 ln 6.F [Cr 3+ ]2

O

3.

FF

G30 = G10 - G 02 = - 2.(2,1 - 0,945).F < 0  Vậy Cr(IV) có dị phân.

N

RT [Cr2 O72- ].(10-(pH + 1) )14 ln 6.F [Cr 3+ ]2 8,3145 . 298 b. Độ biến thiên của thế: E 2 - E1 = .14ln10-1 = -0,138 (V).

6 . 96485 +1 -1 +1 +6,-2/-1 +1 -2 4. +6 -2 + 2Cr2O7 + 4H2O2 + 2H  2CrO5 + 5H2O Phản ứng trên không phải là phản ứng oxi hóa-khử vì số oxi hóa của các nguyên tố không thay đổi trong quá trình phản ứng. Trong CrO5, số oxi hóa của crom là +6 và của oxi là -2, -1 do peoxit CrO5 có cấu trúc: -2

Y

N

H

Ơ

E 2 = 1,33 +

U

O

Q

O Cr O

+6

O

M

Bài 5

-1

O

KÈ

Cho một pin:

Pt/ Fe3+ (0,01M), Fe2+ (0,05M), H+ (1M) // KCl bão hoà, Hg2Cl2(R)/Hg

a) Viết phương trình phản ứng xảy ra khi pin hoạt động.

ẠY

b) Thêm NaOH vào bên trái của pin cho đến khi [OH-] = 0,02M (Coi thể tích dung dịch

D

không thay đổi).

Tính SĐĐ của pin khi đó?

Biết:

0 E Fe 3

 0,77V ,

ECal

=

0,244V,

Fe2 

RT 0,0592 ln  lg tại nhiệt độ khảo sát. nF n

79

K s (  Fe(OH )3   10 37,5 ,

K s (  Fe(OH ) 2   10 15,6 ,

Hướng dẫn giải:   Fe 2 a) Tính E Fe3 /Fe2 : Fe3  1e   [H+] = 1M => Không xảy ra thuỷ phân

 E Fe3+ / Fe2  E

0

3+

Fe / Fe

2

3 0,0592  Fe   lg  0,729V 1  Fe2 

IC IA L

Vì  EFe3+ / Fe2  ECal do đó ta có:   Fe2 Cực dương: Fe3  1e  

2Hg  2Cl 

Cực âm:

Hg2Cl2  2e

  2Fe 2  Hg 2Cl 2  2Fe3  2Hg  2Cl  

b) Khi thêm NaOH vào cực Fe3+/Fe2+ đến chỉ có [OH-] = 0,02M ta có:

O

  Fe  OH   Fe3  3OH    3

3

H

OH  

Ơ

Ks  Fe  OH 3 

2

Ks  Fe  OH 3  0,0592 lg 1 Ks  Fe  OH 2  . OH  

Q

 E Fe3+ / Fe2  E0 Fe3+ / Fe2 

Y

OH  

N

Ks  Fe  OH 2 

U

 Fe2  

N

  Fe  OH   Fe2  2OH    2  Fe3  

1037,5  0, 426 (V) 1015,6.0, 02

M

E Fe3+ / Fe2  0, 77  0, 0592lg

FF

=> Phương trình phản ứng xảy ra:

KÈ

Khi đó EFe3+ / Fe2  ECal Vậy lúc đó:

ẠY

* Cực dương là cực calomen   2Hg  2Cl Hg 2 Cl2  2e  

D

* Cực âm là cực Fe3+/ Fe2+

Fe  OH 2  OH   Fe  OH 3  1e E pin  E Cal  E Fe3+ / Fe2  0, 244   0, 426   0, 67 (V)

80

Bài 6:

Cho: E0Ag Ag = 0,80V; E0AgI/Ag,I = -0,15V; E0Au +

-

3+

/Ag

0 = 1,26V; EFe = -0,037V; E 0Fe2+ /Fe = -0,440V. 3+ /Fe

Hãy: 1. a. Thiết lập một sơ đồ pin để xác định tích số tan của AgI. Viết các phương trình phản ứng xảy ra trên mỗi điện cực và trong pin. b. Tính độ tan (s) tại 25oC của AgI trong nước.

Au+. Viết các phương trình phản ứng xảy ra trên mỗi điện cực và trong pin.

IC IA L

2. a. Lập pin điện trong đó xảy ra sự oxi hoá ion Fe2+ thành ion Fe3+ và ion Au3+ bị khử thành ion b. Tính sức điện động chuẩn của pin và hằng số cân bằng của phản ứng xảy ra trong pin này.

HƯỚNG DẪN GIẢI

FF

1. a. Để xác định tích số tan KS của AgI, cần thiết lập sơ đồ pin có các điện cực Ag làm việc thuận nghịch với Ag+. Điện cực Ag nhúng trong dung dịch nào có [Ag+] lớn hơn sẽ đóng vai trò catot. Vậy sơ đồ pin như sau:

AgI(r) + e Ag(r) AgI(r)

H

Phản ứng ở cực âm: Ag(r) + I−(aq) Phản ứng ở cực dương: Ag+(aq) + e Phản ứng xảy ra trong pin: Ag+(aq) + I-(aq)

N

(-) Ag, AgI(r) │ I-(aq) ║ Ag+(aq) │ Ag(r) (+)

Ơ

Hoặc:

O

(-) Ag │ I-(aq), AgI(r) ║ Ag+(aq) │ Ag(r) (+)

( E 0 + -E 0 Ag /Ag AgI/Ag,I-

K 11 K2 K S-1

(1)

) / 0,059

M

Q

U

Y

N

Trong đó K S-1 = K 11 .K2 = 10 ≈ 1,0.1016 KS = 1,0.10−16. b. Gọi S là độ tan của AgI trong nước nguyên chất, ta có: AgI↓ Ag+ + IKS = 10-16 S S Vì quá trình tạo phức hidroxo của Ag+ không đáng kể, I- là anion của axit mạnh HI, nên S = KS =1,0.10-8 M 2. Theo qui ước: quá trình oxi hóa Fe2+ xảy ra trên anot, quá trình khử Au3+ xảy ra trên catot, do đó điện cực Pt nhúng trong dung dịch Fe3+, Fe2+ là anot, điện cực Pt nhúng trong dung dịch Au3+, Au+ là catot: (-)

Pt │ Fe3+(aq), Fe2+(aq) ║ Au3+(aq), Au+(aq) │ Pt

KÈ

Phản ứng ở cực âm: 2x Fe2+(aq) Fe3+(aq) + e K 11 Phản ứng ở cực dương: Au3+(aq) + 2e Au+(aq) K2 Phản ứng trong pin: Au3+(aq) + 2Fe2+(aq) Au+(aq) + 2Fe3+(aq) K 2( E 0 3+  Au /Au

-E 0 3+ 2+ Fe /Fe

(+)

(2)

D

ẠY

K = (K 11 )2.K2 = 10 Trong đó thế khử chuẩn của cặp Fe3+/Fe2+ được tính (hoặc tính theo hằng số cân bằng) như sau: Fe3+ + 3e Fe E0(1) = -0,037 V, G0(1) = -3FE0(1) Fe2+ + 2e Fe E0(2) = -0,440 V, G0(2) = - 2F E0(1) ) / 0,059

ΔG 0 (1) - ΔG 0 (2) -ΔG 0 (3) =  = 3E0(1)- 2E0(2) = 0,77V F F → K = (K 11 )2.K2 = 102(1,260,77) / 0,059 = 1016,61 Ở điều kiện tiêu chuẩn, sức điện động chuẩn của pin trên sẽ là: E0pin = E0 3+ + - E0 3+ 2+ = 0,49 V

Fe3+ + e

Fe2+ E0(3) =

Au

/Ag

Fe

81

/Fe

3. Suất điện động của pin sẽ thay đổi như thế nào khi: a) Thêm NaI 0,1M. b) Thêm NaCl 0,1M. c) Thêm dung dịch NH3 0,2M. d) Thêm dung dịch KCN 0,2M. e) Thêm dung dịch HNO3 0,2M. (Đều được thêm vào điện cực nghiên cứu) Cho pKs(AgCl: 10,00; AgI: 16,00): βAg(NH3)2+ = 107,24; βAg(CN)2- = 1020,48.

IC IA L

Bài 7 1. Trình bày cách làm thí nghiệm thông qua pin điện để tính được hằng số Ks của muối AgI. 2. Có một điện cực Ag được bao phủ bởi hợp chất ít tan AgI, dung dịch KI 1,000.10 -1M lắp với điện cực calomen bão hòa và đo được suất điện động của pin là 0,333V. Tính tích số tan của AgI. Biết EoAg+/Ag = 0,799V; Ecalomen(bão hoà) = 0,244V.

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

Hướng dẫn giải: 1. + Lấy một điện bạc được bao phủ bởi hợp chất ít tan (là hợp chất đang cần xác định tích số tan, ví dụ: AgI) và nhúng trong dung dịch muối chứa anion của hợp chất ít tan đó (ví dụ dung dịch KI đã biết nồng độ). + Chọn một điện cực thứ hai thường là điện cực chuẩn (ví dụ điện cực calomen bão hòa hoặc điện chuẩn của Ag nhúng trong muối AgNO3 1M). + Nối hai điện cực có mắc vôn kế xác định chiều của dòng điện (xác định điện cực) và đo suất động của pin. Từ đó tính được Ks. 2. Giả sử qua thực nghiệm xác định được sơ đồ pin như sau: (-) Ag, AgI KI 0,1M KCl(bão hòa) Hg2Cl2, Hg (+) - Ở cực (-) có: E(-) = Eo(Ag+/Ag) + 0,0592lg[Ag+] = Eo(Ag+/Ag) + 0,0592lgKs/[I-] = 0,799 + 0,0592lg10 + 0,0592lgKs = 0,7398 + 0,0592lgKs  Epin = 0,244 – 0,8582 – 0,0592lgKs = 0,333  K = 10-16.  3. a) Có sơ đồ pin: (-) Ag, AgI KI 0,1M KCl(bão hòa) Hg2Cl2, Hg (+) Khi thêm muối NaI vào điện cực anot làm cho cân bằng AgI ⇌ Ag+ + I- chuyển dịch theo chiều nghịch, nồng dộ ion Ag+, do đó E(-) giảm. Vì vậy suất điện động của pin tăng. b) Khi thêm NaCl 0,1M vào điện cực anot, có phản ứng: Khi thêm CH3COONa vào điện cực anot có phản ứng: AgI + Cl- ⇌ AgCl + I- K = 10-16.(10-10)-1 = 10-6 (nhỏ) Theo phản ứng trên thấy K rất nhỏ, mặt khác nồng độ NaCl lại loãng, nên quá trình chuyển sang AgCl là rất ít. Vì vậy suất điện động của pin coi không đổi. c) Khi thêm NH3 0,2M vào điện cực anot, có phản ứng: AgI + 2NH3 ⇌ Ag(NH3)2+ + I- K = 10-16.(10-7,24)-1 = 10-9,76 (rất nhỏ) Theo phản ứng trên thấy K rất nhỏ, mặt khác nồng độ NH3 lại loãng, nên quá trình chuyển sang Ag(NH3)2+ là rất ít. Vì vậy suất điện động của pin coi không đổi. d) Khi thêm dung dịch KCN 0,2M vào điện cực anot, có phản ứng: AgI + 2CN- ⇌ Ag(CN)2+ + I- K = 10-16.(10-20,48)-1 = 104,48 (lớn) Theo phản ứng trên thấy K lớn, nên quá trình chuyển sang phức bền gần như hoàn toàn, do đó ion Ag+ giảm đi, E(-) giảm. Vì vậy suất điện động của pin tăng. e) Khi thêm dung dịch HNO3 0,2M vào điện cực anot, có phản ứng I- bị oxi hóa bởi HNO3 làm nồng độ ion I-, dẫn đến nồng độ ion Ag+ tăng (trong môi trường axit ion Ag+ không tham gia quá trình tạo phức hiđroxo), nên E(-) tăng. Vì vậy suất điện động của pin giảm, đến lúc nào đó có thể đổi chiều dòng điện.

82

Bài 8.

Cho

= 0,8V;

= -0,15V;

= 1,26V;

= -0,037V;

= -0,440V.

IC IA L

Hãy: 1. a. Thiết lập một sơ đồ pin để xác định tích số tan của AgI. Viết các phương trình phản ứng xảy ra trên mỗi điện cực và trong pin. b. Tính độ tan (s) tại 25oC của AgI trong nước.

2. a. Lập pin điện trong đó xảy ra sự oxi hoá ion Fe2+ thành ion Fe3+ và ion Au3+ bị khử thành ion Au+. Viết các phương trình phản ứng xảy ra trên mỗi điện cực và trong pin. b. Tính sức điện động chuẩn của pin và hằng số cân bằng của phản ứng xảy ra trong pin này.

Hướng dẫn giải: 1. a. Để xác định tích số tan KS của AgI, cần thiết lập sơ đồ pin có các điện cực Ag làm việc thuận nghịch với Ag+. Điện cực Ag nhúng trong dung dịch nào có [Ag+] lớn hơn sẽ đóng vai trò catot.

Vậy sơ đồ pin như sau: Hoặc:

FF

(-) Ag │ I-(aq), AgI(r) ║ Ag+(aq) │ Ag(r) (+) (-) Ag, AgI(r) │ I-(aq) ║ Ag+(aq) │ Ag(r) (+)

Phản ứng ở cực âm: Ag(r) + I−(aq) Phản ứng ở cực dương: Ag+(aq) + e Phản ứng xảy ra trong pin: Ag+(aq) + I-(aq)

K 11 K2

O

AgI(r) + e Ag(r)

( E 0 + -E 0 Ag /Ag AgI/Ag,I-

N

AgI(r)

K S-1

(1)

) / 0,059

Pt │ Fe3+(aq), Fe2+(aq) ║ Au3+(aq), Au+(aq) │ Pt

Q

(-)

U

Y

N

H

Ơ

Trong đó K S-1 = K 11 .K2 = 10 ≈ 1,0.1016 KS = 1,0.10−16. b. Gọi S là độ tan của AgI trong nước nguyên chất, ta có: AgI↓ Ag+ + IKS = 10-16 S S Vì quá trình tạo phức hidroxo của Ag+ không đáng kể, I- là anion của axit mạnh HI, nên S = KS =1,0.10-8 M 2. Theo qui ước: quá trình oxi hóa Fe2+ xảy ra trên anot, quá trình khử Au3+ xảy ra trên catot, do đó điện cực Pt nhúng trong dung dịch Fe3+, Fe2+ là anot, điện cực Pt nhúng trong dung dịch Au3+, Au+ là catot: Fe3+(aq) + e K 11 Au+(aq) K2 Au+(aq) + 2Fe3+(aq) K

Phản ứng ở cực âm: 2x Fe2+(aq) Phản ứng ở cực dương: Au3+(aq) + 2e Phản ứng trong pin: Au3+(aq) + 2Fe2+(aq)

M

(+)

2( E 0

0  -E 3+

(2)

3+

D

ẠY

KÈ

K = (K 11 )2.K2 = 10 Au /Au Fe /Fe Trong đó thế khử chuẩn của cặp Fe3+/Fe2+ được tính (hoặc tính theo hằng số cân bằng) như sau: Fe3+ + 3e Fe E01= -0,037 V, G01= -3FE01 Fe2+ + 2e Fe E02= -0,440 V, G02= - 2F E02 3+ 2+ 0 Fe + e Fe E3 G03= - F E03 Có: G03 = G01- G02 E03 = 0,77 V → K = (K 11 )2.K2 = 102(1,260,77) / 0,059 = 1016,61 Ở điều kiện tiêu chuẩn, sức điện động chuẩn của pin trên sẽ là: E0pin = = 0,49 V Bài 9: Dung dịch X thu được sau khi trộn 100ml dung dịch KMnO4 0,04M, 50ml dung dịch H2SO42M, 50ml dung dịch FeBr20,2M. 1. Tính thành phần cân bằng của hệ.

2. Tính thế của điện cực Pt nhúng vào dung dịch X. 83

2+ ) / 0,059

Hướng dẫn giải: 1. Thành phần cân bằng của hệ Nồng độ ban đầu của các chất sau khi trộn 100.0,04 50.0,2 50.2 CKMnO4   0,02M ; CFeBr2   0,05M ; CH 2 SO4   0,5M 200 200 200  Nồng độ các ion : H+ : 0,5M ; HSO-4 : 0,5M ; K+ : 0,02M ; MnO-4 : 0,02M Fe2+ : 0,05M ; Br- : 0,1M 0 0 0 Do EFe nên các phản ứng xảy ra theo thứ tự :  EBr  EMnO 3  / Fe2 / 2 Br  / Mn 2 4

bđ 0,05 sau -

0,02 0,01

0,5 0,42 0,05

0,01

2MnO4  10 Br   16 H   2Mn2   5Br2  8H 2O(2) K '  10.

5(1,51  0,77)  1062,5  n 0,0592

FF

5Fe2   MnO4  8H  5Fe3  Mn2   4 H 2O(1) K  10.

10(1,51  1,085)  1071,8  0,0592

U

Y

N

H

Ơ

N

bđ 0,01 0,01 0,42 0,01 sau 0,05 0,34 0,02 0,025 Nồng độ các chất sau phản ứng (2) là : [Fe3+] = 0,05 ; [Mn2+] = 0,02M ; [K+] = 0,02M [H+] = 0,34M ; [Br2] = 0,025M; [HSO-4] = 0,5M; [Br-] = 0,05M K a 2  102 Xét cân bằng: HSO4-  H+ + SO24 C 0,5 0,34 0,5-x 0,34+x x x(0,34  x) Ka   10 2  x  0,0137 0,5  x

O

2

KÈ

M

Q

Vậy nồng độ các chất tại trạng thái cân bằng là: [Fe3+] : 0,05M; [Mn2+] : 0,02M; [K+] : 0,02M; [H+] : 0,3537M [Br2] : 0,025M; [SO24 ] : 0,0137M; [HSO4] : 0,4863M; [Br ] : 0,05M b) Thế của điện cực Pt nhúng vào dung dịch X được tính theo cặp Br2/2BrTừ bán phương trình Br2 + 2e  2Br0,0592 [ Br2 ] 0,0592 0,025 0 EBr / 2 Br   EBr  1,085   1,115(V ) lg lg    2 2 2 / 2 Br 2 [ Br ] 2 (0,05) 2

D

ẠY

3. Vì thế của điện cực Pt nhúng vào dung dịch X = 1,115V > Ecal= 0,244V Nên: + Điện cực Pt là điện cực dương + Điện cực calomen là cực âm Sơ đồ pin như sau : (-) Hg/Hg2Cl2/dd KCl bão hòa // dd x / Pt (+) Phản ứng xảy ra khi pin hoạt động : Tại cực (-) 2Hg + 2Cl-  Hg2Cl2 + 2e Tại cực (+) Br2 + 2e  2Br2Hg + 2Cl- + Br2  Hg2Cl2 + 2BrSức điện động của pin: Epin = EPt  Ecal  1,115  0,244  0,871(V )

84

IC IA L

3. Thiết lập sơ đồ pin, tính sức điện động của pin điện được ghép bởi điện cực Pt nhúng vào dung dịch X và điện cực calomen bão hòa. Viết phản ứng xảy ra khi pin hoạt động.

E o MnO4/ Mn2  1,51V E o Hg 2 Cl 2 / 2 Hg , 2Cl   0,244V Cho E o Fe3 / Fe2  0,77V E o Br2 / 2 Br   1,085V Ka ( HSO4 )  102

Bài 10 1. Trộn hai thể tích bằng nhau của 2 dung dịch SnCl2 0,100M với FeCl3 0,100M. Xác định nồng độ của ion Sn2+ và Sn4+ ; Fe2+ và Fe3+. Khi cân bằng ở 25oC. Tính thế của các cặp oxi hoá khử khi cân bằng.

2. Nhúng một sợi Ag vào dung dịch Fe2(SO4)3 2,5.10-2M. Xác định nồng độ Fe2+ , Fe3+ và Ag+ khi cân bằng ở 25oC. Tính thế của các cặp oxi hoá - khử khi cân bằng.

 0,15V ; E 0Fe3+ / Fe2  0, 77V ; E 0Ag / Ag  0,80V ;

Sn2 

IC IA L

0 Cho E Sn 4

3

4

Sn  2Fe   Sn  2Fe

C0 0,05

0,05

[] 0,05 – x

0,05 – 2x

x

2E 6 K  10  1021 rất lớn 0, 059

2

2x

O

2

N

Vì K rất lớn phản ứng coi như hoàn toàn 2x  0,05

Ơ

 Sn 2   Sn 4   0, 025M ; [Fe2+] = 0,05M

0, 025.  0, 05   1021 2 0, 025.y

1,58.1012 0, 059 0, 025  0,15  lg  0,15V 0, 05 2 0, 025

U

  Ag  Fe 2 2. Ag  Fe3  

Y

 E CB  0, 77  0, 059lg

N

=> y = 1,58 . 10-12M = [Fe3+]

[]

0,05 – x

o

/ 0 , 059

= 0,31

Q

0,05

K1 = 10 E

x

x

M

C0

H

2

3  Fe   y  K 

FF

Hướng dẫn giải: 1. Tính lại nồng độ CSn2  CFe3  0,05M

KÈ

x2  0,31 0, 05  x

 x   Ag     Fe 2   4,38.102 M

Fe   6.10

D

ẠY

3

3

M

 ECB  0,77  0,059 lg

6.10 3 4,38.10 2

 0,8  0,059 lg 4,38.10 2  0,72V

Bài 11 Trộn 50ml dung dịch H2SO4 2M, 50ml dung dịch FeBr2 0,2M và 100ml dung dịch KMnO4 0,04M được dung dịch A. a.Xác định giá trị pH của dung dịch A. b. Xác định thế của điện cực Pt được nhúng trong dung dịch A. 85

c. Điện cực hiđro (PH2 = 1 atm) đươc nhúng trong dung dịch CH3COOH 0,010 M được ghép (qua cầu muối) với điện cực Pt được nhúng trong dung dịch A. Hãy biểu diễn sơ đồ pin và viết phương trỡnh phản ứng xảy ra trong pin.

Cho: pKa (HSO4-) 2,00 ; pKa (CH3 COOH) 4,76; (RT/F) ln = 0,0592lg ; 0 3+ 2+ 0 2+ E (Fe /Fe ) = 0,77V; E (MnO4 /Mn ) = 1,51V; E0 (Br2/Br-) = 1,085V; Hướng dẫn giải:

Nồng độ ban đầu các chất sau khi trộn: C (KMnO4) =0,02M; C (FeBr2) =0,05M; C (H2SO4) =0,5M; H2SO4 -> H+ + HSO40,5 0,5 0,5 KMnO4 -> K+ + MnO40,02 0,02 0,02 2+ FeBr2 -> Fe + 2Br0,05 0,05 0,05 Do E0 (Fe3+/Fe2+) = 0,77V < E0 (Br2/Br-) = 1,085V< E0 (MnO4- /Mn2+) = 1,51V Nên các phản ứng xảy ra theo thứ tự: 5Fe2+ + MnO4- + 8H+ -> 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O K1 = 1062,5 >> Bđ 0,05 0,02 0,5 Sau 0,01 0,42 0,05 0,01 -> 5Br2+

H

10Br- + 2MnO4- + 16H+

Ơ

N

O

FF

IC IA L

a.

Mn2+

+ 8H2O

K2 = 1071,8

M

Q

U

Y

N

>> Bđ 0,1 0,01 0,42 Sau 0,05 0,34 0,025 0,02 2+ Vì K1, K2 rất lớn nên nồng độ MnO4 , Fe là rất không đáng kể.

TPGH : Fe3+ = 0,05M; Mn2+ = 0,02M; H+ = 0,34M; K+ = 0,02M; Br2 = 0,025M; HSO4- = 0,5M; Br- = 0,05M. Xét cân bằng: HSO4- = H+ + SO42Ka = 10-2 0,5 0,34 [] 0,5 – x 0,34 + x x

KÈ

ẠY

b.

 Ka = x.(0,34+x)/(0,5 - x) => x = 0,0137M => [H+] = 0,3537M  pHA = 0,4514 Thế của điện cực Pt nhúng vào dung dịch A được tính theo cặp Br2/Br-: Br2 + 2e = 2BrCó E (Br2/Br-) = E0 (Br2/Br-) + (0,0592/2). Lg([Br2]/[Br-]2) => E (Br2/Br-) = 1,085 + (0,0592/2). Lg(0,025/[0,05]2) = 1,115V Xác định thể của điện cực hiđro: . Cùc Hi®ro: 2 H+ + 2e = H2 + CH3COOH = H + CH3COO– ; K a = 10-4,76 C 0,01 [ ] 0,01 - x x x

D

c.

x2/(0,01-x) = 10-4,76 E (H2/CH3COOH)

x = [H+] = 4,08.10-4 M

pH = 3,39

= - 0,0592 pH = - 0,0592  3,39 = - 0,2006 (V)

*Ta có E (Br2/Br-) > E (H2/1=2H+) => điện cực Pt nhúng trong dung dịch A là 86

cực dương; điện cực hiđro là cực âm. *Sơ đồ pin: (anot) (-) (Pt) H2(PH2 = 1 atm)/CH3COOH // dd A / Pt (+) (catot) * Phản ứng xảy ra trong pin: Catot: Br2 + 2e -> 2BrAnot: H2 + 2CH3COO- -> 2CH3COOH + 2e Phản ứng xảy ra trong pin: H2 + Br2 + 2CH3COO- = 2CH3COOH + 2Br-.

Bài 12

IC IA L

Một pin điện tạo bởi : một điện cực gồm tấm Cu nhúng trong dung dịch CuSO4 0,5 M, điện cực thứ hai là một dây Pt nhúng trong dung dịch Fe2+, Fe3+ với lượng [Fe3+] = 2[Fe2+] và một dây dẫn nối Cu với Pt.

FF

a) Viết sơ đồ pin, phản ứng điện cực và tính sức điện động ban đầu của pin.

3 b) Cho rằng thể tích dung dịch CuSO4 khá lớn, xác định tỷ số  Fe  khi pin ngừng hoạt động.

O

 Fe 2 

c) Trộn ba dung dịch: 25 ml Fe(NO3)2 0,1 M ; 25 ml Fe(NO3)3 1,0 M ; 50 ml AgNO3 0,6 M và

Ơ

N

Fe3  để thêm một số mảnh Ag vụn. Xác định chiều phản ứng và tính giá trị tối thiểu của tỷ số   Fe 2 

H

phản ứng đổi chiều?

N

Cho : E0(Cu2+/Cu) = 0,34 V ; E0(Fe3+/Fe2+) = 0,77 V ; E0(Ag+/Ag) = 0,8 V. Hướng dẫn giải:

U

Y

a) Theo phương trình Nernst: E(Cu2+/Cu) = 0,34 +

Q

E(Fe3+/Fe2+) = 0,77 +

0,059 lg [Cu2+] = 0,331 V 2 3 0,059  Fe  2

lg

 Fe 2 

= 0,788 V

M

So sánh thấy E(Fe3+/Fe2+) > E(Cu2+/Cu)  Cực Pt là cực dương, cực Cu là cực âm. () Cu  Cu2+ (0,5 M)  Fe2+ ; Fe3+  Pt

KÈ

Sơ đồ pin :

(+)

Phản ứng điện cực : - ở cực Cu xảy ra sự oxihóa : Cu  Cu2++ 2e : Fe3+ + e  Fe2+.

ẠY

- ở cực Pt xảy ra sự khử

Phản ứng chung : Cu + 2Fe3+  Cu2+ + 2Fe2+.

D

Sức điện động của pin = 0,788  0,331 = 0,457 V

b) Khi pin ngừng hoạt động thì sức điện động E = E(Fe3+/Fe2+)  E(Cu2+/Cu) = 0 Do thể tích dung dịch CuSO4 khá lớn nên coi nồng độ Cu2+ không đổi và = 0,5.

Fe   Fe3  2+/Cu) = 0,331 V   Khi đó 0,77 + 0,059lg = E(Cu = 4,8. 108.

2 2  Fe   Fe  3

c) Tổng thể tích = 100 mL 87

 [Fe2+] = 0,025 M ; [Fe3+] = 0,25M; [Ag+] = 0,3 M

0,25 E(Fe3+/Fe2+) = 0,77 + 0,059 lg = 0,829 V 0,025

E(Ag+/Ag) = 0,8 + 0,059 lg 0,3 = 0,769 V. So sánh thấy E(Fe3+/Fe2+) > E(Ag+/Ag) . nên phản ứng xảy ra theo chiều Fe3+ + Ag  Fe2+ + Ag+ .

 Fe3   Fe3   0,77 + 0,059 lg < 0,769  > 0,9617  Fe 2   Fe 2 

4

Cu → Cu + 2e 2AgCl + Cu → 2Ag + Cu2+ + 2Cl-

(AgCl/Ag)/0,0592

K 2-1 =10-2E

o

H

1x

o

Ơ

K1 =10E

2 x AgCl + e → Ag + Cl-

K=K12 xK 2-1 =102(E

o

(Cu 2+ /Cu)/0,0592

N

1.

N

Hướng dẫn giải:

O

FF

Bài 13 1. Cho Eo(Ag+/Ag) = 0,799 (V); Eo(Cu2+/Cu) = 0,337 (V). TAgCl = 10-10.

Tính hằng số cân bằng của phản ứng : 2AgCl + Cu → 2Ag + Cu2+ + 2Cl-.

2. Tính nồng độ ban đầu của HSO4- biết rằng ở 25oC, suất điện động của pin Pt | I- 0,1 (M) I3- 0,02 (M) || MnO4- 0,05 (M) Mn2+ 0,01 (M) HSO4-C (M) | Pt có giá trị 0,824 (V).

Cho Eo(MnO4-/Mn2+) = 1,51 (V); Eo(I3-/3I-) = 0,5355 (V). K HSO - = 10-2.

IC IA L

Để đổi chiều phản ứng phải có E(Fe3+/Fe2+) < E(Ag+/Ag)

(AgCl/Ag) - Eo (Cu 2+ /Cu))/0,0592

Q

Ag+ + e → Ag

U

Y

Trong đó Eo(AgCl/Ag) được tính từ sự tổ hợp các cân bằng sau: AgCl → Ag+ + ClT = 10-10

K 3 =10E

o

(Ag + /Ag)/0,0592

E o (AgCl/Ag)/0,0592

M

AgCl + e → Ag + Cl- K1 =10 = T.K3 o o + → E (AgCl/Ag) = E (Ag /Ag) – 0,0592x10 = 0,207 (V) Vậy K = 102(0,207 – 0,337)/0,0592 = 10-4,39  Ở điện cực phải:

KÈ

2.

MnO4- + 8H+ + 5e→ Mn2+ + 4H2O

Ephải = Eo(MnO4-/Mn2+) +

ẠY

0,0592 [MnO4- ].[H + ]8 0,0592 0,05.[H + ]8 lg =1,51 + lg 2 5 0,01 [Mn 2+ ]

D

 Ở điện cực trái:

3I- → I3- + 2e

0,0592 [I3- ] 0,0592 0,02 Etrái = E (I3 /3I ) + lg - 3 =0,5355 + lg  0,574 2 2 [I ] (0,1)3 o

-

-

Epin = Ephải - Etrái → 0,824 = 1,51 +

0,0592 lg(5.[H + ]8 ) -0,574 2

→ [H+] = 0,054 (M)

88

Mặt khác từ cân bằng HSO4- → H+ + SO4Co C [ ] C – [H+] [H+] [H+]

Ka = 10-2

[H+ ]2 (0,054)2 → CHSO -  0,346(M) 10   4 C  [H+ ] C  0,054 -2

IC IA L

Bài 14.

Điện phân 500 ml dung dịch Y gồm: AgNO3 0,1M, Ni(NO3)2 0,5M, HNO3 0,1M ở 250C. 1. Cho biết thứ tự điện phân ở catot.

2. Tính điện thế phù hợp cần đặt vào catot để quá trình điện phân có thể xảy ra. tách hoàn toàn khi nồng độ ion đó trong dung dịch nhỏ hơn 10-6M.

FF

3. Tính khoảng thế đặt ở catot phù hợp để tách ion Ag+ ra khỏi dung dịch. Coi một ion được

O

4. Dùng dòng điện có hiệu thế đủ lớn, có I = 5A điện phân dung dịch Y trong thời gian 1,8228 giờ thu được dung dịch X. Tính thế của điện cực khi nhúng thanh Ni vào X, coi thể tích

N

dung dịch thay đổi không đáng kể và bỏ qua sự tạo phức hiđroxo của Ni2+.

F = 96500 C/mol

H

Eo(2H+/H2) = 0,000 (V) 2,302 RT/F = 0,0592

Ơ

Cho: Eo(Cu2+/Cu) = 0,337 (V), Eo(Ag+/Ag) = 0,799 (V) ,Eo(Ni2+/Ni) = -0,233 (V) Hướng dẫn giải

N

1. Cực âm (catot):

0,0592 0,0592 lg [Ni2+] = -0,233 + lg 0,5 = - 0,242 (V) 2 2

U

E(Ni2+/Ni) = Eo(Ni2+/Ni) +

Y

E(Ag+/Ag) = Eo(Ag+/Ag) + 0,0592lg [Ag+] = 0,799 + 0,0592 lg 0,1 = 0,7398 (V)

Q

E(2H+/H2) = Eo(2H+/H2) + 0,0592lg [H+] = -0,0592 (V)

M

Nhận thấy: E(Ag+/Ag)> E(2H+/H2)> E(Ni2+/Ni) Vậy thứ tự điện phân ở catot:

KÈ

Ag+ + 1e  Ag0 2H+ + 2e  H2

ẠY

Ni2+ + 2e  Ni0

2H2O + 2e  H2 + 2OH-

D

2. Điện thế phù hợp cần đặt vào catot để quá trình điện phân có thể xảy ra: E < E(Ag+/Ag) = 0,7398 (V)

3. Khi ion Ag+ được tách: E'(Ag+/Ag) = Eo(Ag+/Ag) +0,0592lg [Ag+] = 0,799 + 0,0592 lg 10-6 = 0,4438 (V)

[Ag+]= 10-6 rất nhỏ, coi như toàn bộ Ag+ đã điện phân

89

4Ag+ + 2H2O C0



4Ag + O2 + 4H+

0,1M

0,1M

TPGH: -

0,1

0,2M

E'(2H+/H2) = Eo(2H+/H2) + 0,0592lg [H+] = -0,0592lg0,2 = -0,0414 (V) Khi catot có thế là -0,0414V thì H+ bắt đầu điện phân.

Vậy khoảng thế phù hợp để tách Ag+ ra khỏi dung dịch:

It 5.1,8228.3600  0,34 (mol) = 96500 F 4Ag+ + 2H2O

n0 (Ni2+) = 0,25 mol

+   4Ag + O2 + 4H (1)

0,05

0,05

+ 2e  

(2)

ne = 0,1

N

0,1

Ni2+ + 2e

ne = 0,05

 

Ni0

(3)

N

0,095 0,19

Ơ

0,1

H2

H

2H+

n0 (H+) = 0,05 (mol)

FF

n0 (Ag+) = 0,05 mol

O

4. ne =

IC IA L

-0,0414 (V) < Ecatot < 0,4338 (V)

Số mol e trao đổi ở (3) = 0,34 -0,15 = 0,19 (mol)

Y

n(Ni2+) = 0,25 -0,095 = 0,155 (mol) => [Ni2+] = 0,31 (M)

U

Vậy thế của thanh Ni nhúng vào dung dịch X sau điện phân:

0,0592 lg [Ni2+] 2

Q

E(Ni2+/Ni) = Eo(Ni2+/Ni) +

M

0,0592 lg (0,31) = -0,248 (V) 2

Bài 15

KÈ

= -0,233 +

Ở 250C, cho dòng điện một chiều có cường độ 0,5A đi qua bình điện phân chứa 2 điện cực platin

ẠY

nhúng trong 200ml dung dịch gồm Cu(NO3)2 0,020M, Co(NO3)2 1,00M, HNO3 0,01M

1.

Viết phương trình các nửa phản ứng có thể xảy ra trên catot và anot trong quá trình điện

D

phân.

2.

Khi 10% lượng ion kim loại đầu tiên bị điện phân, người ta ngắt mạch điện và nối đoản

mạch hai cực của bình điện phân. Hãy cho biết hiện tượng xảy ra và viết phương trình phản ứng minh họa.

3.

Xác định khoảng thế của nguồn điện ngoài đặt vào catot 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) 90

Chấp nhận: Áp suất riêng phần của khí hiđro

= 1atm; khi tính toán không kể đến quá thế, nhiệt

độ dung dịch không thay đổi trong suốt quá trình điện phân Cho Hằng số Faraday F = 96500 C.mol-1, ở 250C Bài 16

IC IA L

Điện phân dd KCl hai giờ ở 80°C trong một bình điện phân với điện áp là 6V và cường độ dòng điện 2A. Sau khi điện phân, CO2 được dẫn qua dung dịch đến khi bão hòa. Sau đó, cô cạn cẩn thận

cho nước bay hơi thấy có cặn trắng. Phân tích cho thấy trong cặn đó có mặt ba muối chúng là những muối gì?

FF

Thí nghiệm 1: lấy m (g) hỗn hợp chứa các muối trên hòa tan trong nước, axit hoá bằng axit nitric tạo ra khí và chuẩn độ dung dịch thu được bằng dung dịch AgNO3 0,1M hết 18,80 ml

O

Thí nghiệm 2: m (g) hỗn hợp này được đun nóng đến 600°C (hỗn hợp nóng chảy), làm lạnh lần nữa và khối lượng mẫu rắn còn lại (m - 0,05) g. Kiểm tra mẫu rắn thấy một muối ban đầu vẫn giữ

N

nguyên nhưng hai muối kia đã chuyển thành hai muối mới.

U

Y

N

H

Ơ

Thí nghiệm 3: lấy (m - 0,05) g của mẫu rắn còn lại hòa tan trong nước và axit hóa với axit nitric.

Một khí được hình thành có thể quan sát được. Sau đó chuẩn độ bằng dung dịch AgNO3 0,1M hết 33,05 ml. a. Viết các phương trình phản ứng hóa học xảy ra. Hai muối biến mất và hai muối mới hình thành là gì? b. Xác định khối lượng của 3 muối trong hỗn hợp rắn ban đầu và 3 muối trong phần nóng chảy.

Q

Hướng dẫn giải:

KÈ

M

đp 2KOH  Cl  H 2KCl  2H O  2 2 2 o t 6KOH  3Cl  KClO  5KCl  3H O 2 3 2 KOH  CO  KHCO 2 3

D

ẠY

Ba muối là KCl, KHCO3 và KClO3 KHCO3 và KClO3 bị phân hủy; KClO4 và K2CO3 được hình thành Axit hóa: H  HCO3  CO2  H2O Phản ứng với AgNO3: Ag+ + Cl- → AgCl Khi nung ở 600oC: t 2KHCO3   K 2CO3  CO2  H2O o

t 4KClO3   3KClO4  KCl Khối lượng giảm sau khi nung = mCO2  mH2O = m-(m-0,05) = 0,05 gam o

1 n K2CO3 = n H2O  n CO2  n KHCO3 = 0,05/62 = 8,06x10-4 (mol) 2 → mK2CO3 = 138 x 8,06x10-4 = 0,111 (gam) 91

→ mKHCO3 = 2x8,06x10-4 x100 = 0,161(g)

n KCl  n Cl  n Ag = 18,8x0,1x10-3 = 1,88x10-3(mol) → m KCl =74,5x1,88x10-3 = 0,140 (gam) Sau khi nung: n KCl  n Cl  n Ag = 33,05x0,1x10-3 = 3,305x10-3(mol) m KCl (sau nung) =74,5x3,305x10-3 = 0,246 (gam)

n KClO3 = 4x n KCl = 5,7x10-3(mol) → mKClO3 =122,5x5,7x10-3 = 0,698 (gam) → mKClO4 = 138,5x4,275 x 10-3 = 0,592 (gam) Vậy khối lượng của 3 muối trước khi nung: m KCl = 0,140 gam; mKClO3 = 0,698 gam; mKHCO3 = 0,161gam.

Khối lượng của 3 muối sau khi nung: m KCl = 0,246 gam; mKClO4 = 0,592 gam; mK2CO3 = 0,111gam.

FF

n KClO4  3n KCl =3x1,425x10-3 = 4,275 x 10-3 (mol)

IC IA L

n KCl (do KClO3 phân hủy ra) = 3,305x10-3 - 1,88x10-3 = 1,425x10-3(mol)

O

Bài 17 1. Tính sức điện động của pin: Pt, H2 (1atm) HCl 0,02M, CH3COONa (0,04M) ∣ AgCl, Ag

Ơ

N

0 5 Cho: E AgCl / Ag  0,222V ; K CH3 COOH  1,8.10 .

U

Y

N

H

2. Tiến hành điện phân (với điện cực trơ, màng ngăn xốp) một dung dịch chứa m gam hỗn hợp CuSO4 và NaCl cho tới khi H2O bắt đầu bị điện phân ở cả 2 điện cực thì dừng lại. Ở anốt thu được 0,448 lít khí (ở đktc). Dung dịch sau điện phân có thể hòa tan tối đa 0,68 gam Al2O3. a. Tính khối lượng của m. b. Tính khối lượng catốt tăng lên trong quá trình điện phân.

Q

Hướng dẫn giải:

(-) H2 - 2e = 2H+ (+) AgCl + 1e = Ag + Cl2AgCl + H2 → 2Ag + 2Cl- + 2H+ CH3COO- + H+ = CH3COOH 0,04 0,02 0,02 0,02 CH3COOH ⇄ CH3COO- + H+ 0,02 0,02 0,02 + x x 0,02 - x

KÈ

M

1.Ta có :

C []

D

ẠY

C []



x  0,02  x   1,8.105 0,02  x

x<< 0,02 → x = 1,8.10-5

→ pin: Pt, H 2 (1atm)

Cl - 0,02M,

CH3COO- 0,02M

H + 1,8.10-5M, CH3COOH 0,02M 1 EP  E0AgCl / Ag  0,059.lg  0,322V Cl   92

AgCl,Ag

ET  E2H

2. (1 điểm):



/ H2

2

H  0,059  .lg    0,28V 2 PH 

0

2

2+

Trong dung dịch có các ion Cu ;

SO42-;

+

Na ; Cl

-

Khi điện phân giai đoạn đầu:

2H2SO4

(2)

3H2O

(3)

1 n CuSO 4 = 0,01 2

Theo PT (1)

n Cl 2

=

N

=

n CuSO 4 = 2

= 0,02

= 0,01

H

n NaCl = n Cl

0,02 - 0,01

Ơ

n O2

O

FF

(TH1): nNaCl < 2n CuSO 4 Sau (1) CuSO4 dư 2CuSO4 + 2H2O đp 2Cu + O2 + 2+ Khi nước bắt đầu điện phân ở hai điện cực thì Cu hết.

Al2O3 + 3H2SO4 -> Al2(SO4)3 + 0,68 n CuSO 4 = 3n Al2O3 Theo (2, 3) = 3. = 0,02mol 102

IC IA L

(K): Cu2+; Na+; H2O (A) Cl -; SO42-; H2O Cu 2+ +2e -> Cu 2Cl - -> Cl2 + 2e Cu2+ + 2Cl đp Cu + Cl2 CuSO4 + 2NaCl đp Cu +Cl2 + Na2SO4 (1) Sau điện phân thu được dung dịch B, hoà tan được Al2O3 vậy dd B có axit hoặc kiềm:

N

 n CuSO 4 đầu = 0,03

Y

m = 160.0,03 + 58,5.0,02 = 5,97(gam) mcatốt tăng = mCu = 1,92 (g)

M

Q

U

(TH2): nNaCl > 2n CuSO 4 Sau (1) NaCl dư: đp ngăn 2NaCl + 2H2O Al2O3 + 2NaOH Hoặc có thể viết Pt tạo ra Na[Al(OH)4]

H2 + 2NaAlO2

KÈ

Theo phương trình (4, 5): nNaCl = 2n Al2O3 = 2

n

+ H2 O

NaCl đầu =

0,08 3

2NaOH (4) (5)

0,68 0,04 = 102 3

n

0,02 3 m = mCuSO4 + mNaCl = 2,627 (g) 0,02 mCu bám catốt = 64 (g) 3 =

ẠY

CuSO 4 đầu

Cl2 +

D

Bài 18 Muối KClO4 được điều chế bằng cách điện phân dung dịch KClO3. Thực tế khi điện phân ở một điện cực, ngoài nửa phản ứng tạo ra sản phẩm chính là KClO4 còn đồng thời xẩy ra nửa phản ứng phụ tạo thành một khí không màu. Ở điện cực thứ hai chỉ xẩy ra nửa phản ứng tạo ra một khí duy nhất. Hiệu suất tạo thành sản phẩm chính chỉ đạt 60%.

1. Viết ký hiệu của tế bào điện phân và các nửa phản ứng ở anot và catot.

2. Tính điện lượng tiêu thụ và thể tích khí thoát ra ở điện cực (đo ở 250C và 1atm) khi điều chế được 332,52g KClO4.

Cho F = 96500; R = 0,082 atm.lít/mol.K; H = 1; O = 16; Cl = 35,5; K = 39 93

 KClO3 (dd)  Pt

Phản ứng chính:

anot: ClO3- - 2e + H2O  ClO4 - + 2H+ catot: 2H2O + 2e  H2 + 2OHClO3- + H2O  ClO4- + H2

Phản ứng phụ:

anot:

1 O2 2 2H2O + 2e  H2 + 2OH1 H2O  O2 + H2 2

 2H+ +

Ơ

V O 2 = 19,55 lít

FF

2. M KClO  138,5 g/mol 4 332,52 n KClO4   2,4mol 138,551 q = I.t = 2,4.F.100/60 = 8F = 772000 C Khí ở catot là hydro: n H = 8F  4 mol 2 2 F / mol V H 2 = nRT/P = 97,7 lít Khí ở anot là oxy: điện lương tạo ra O2 = 8 F. 0,4 = 3,2 F n O 2 = 3,2F/4F = 0,8 mol

O

catot:

N

H2O - 2e

IC IA L

Hướng dẫn giải: 1. Kí hiệu của tế bào điện phân: Pt

H

Bài 19

Ở 250C, cho dòng điện một chiều có cường độ 0,5A đi qua bình điện phân chứa 2 điện cực platin

N

nhúng trong 200ml dung dịch gồm Cu(NO3)2 0,020M, Co(NO3)2 1,00M, HNO3 0,01M

Y

1. Viết phương trình các nửa phản ứng có thể xảy ra trên catot và anot trong quá trình điện phân.

U

2. Khi 10% lượng ion kim loại đầu tiên bị điện phân, người ta ngắt mạch điện và nối đoản mạch

Q

hai cực của bình điện phân. Hãy cho biết hiện tượng xảy ra và viết phương trình phản ứng minh họa.

M

3. Xác định khoảng thế của nguồn điện ngoài đặt vào catot 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

KÈ

trong dung dịch là 0,005% so với nồng độ ban đầu) Chấp nhận: Áp suất riêng phần của khí hiđro

= 1atm; khi tính toán không kể đến quá thế, nhiệt

ẠY

độ dung dịch không thay đổi trong suốt quá trình điện phân Cho

D

Hằng số Faraday F = 96500 C.mol-1, ở 250C Hướng dẫn giải:

.1 Các quá trình có thể xảy ra trên catot:

94

Quá trình xảy ra trên anot: 2H2O .2

= -0,118V

Khi 10% Cu2+ bị điện phân,

IC IA L

nên thứ tự điện phân trên catot là: Cu2+, H+, Co2+

Vì

= 0,285V (khi đó H2 chưa thoát ra), nếu ngắt mạch điện và nối

đoản mạch 2 cực sẽ hình thành pin điện có cực dương (catot) là cặp O2/H2O và cực âm (anot) là cặp Cu2+/Cu. Phản ứng xảy ra:

FF

O2 + 4H+ +4e → 2H2O → Cu2+ +2e

Trên anot: 2x Cu

2Cu + O2 +4H+ → 2Cu2+ + 2H2O

. Khi Cu2+ bị điện phân

U

Y

N

H

hoàn toàn thì [Cu2+] = 0,02.0,005% = 1.10-6 M

< Ec <

Ơ

.3 Để tách hoàn toàn được Cu2+ thế catot cần đặt là

N

Pin phóng điện cho tới khi thế của 2 điện cực trở nên bằng nhau

O

Trên catot:

Q

Vậy trong trường hợp tính không kể đến quá thế của H2 trên điện cực platin thì thế catot cần khống chế trong khoảng -0,077V < Ec < 0,159V, khi đó Cu2+ sẽ bị điện phân hoàn toàn.

D

ẠY

KÈ

M

.......................................................................................................................................................... .

95

PHẦN C : KIẾN NGHỊ VÀ KẾT LUẬN I-KIẾN NGHỊ. ĐỀ XUẤT MỘT SỐ Ý KIẾN XÂY DỰNG NỘI DUNG BÀI TẬP VỀ ĐIỆN HOÁ Điện hoá học và các dạng bài tập về mảng điện hoá là một trong các thành phần phức tạp trong mảng kiến thức về hoá học vô cơ. Trong thực tế giảng dạy tại trường trung học phổ thông chuyên rất nhiều năm qua, chúng tôi thấy được sự khó khăn của GV và HS trong quá trình truyền thụ và

IC IA L

lĩnh hội các kiến thức về điện hoá. Từ thực tế này, chúng tôi mong muốn được góp phần vào việc làm đơn giản hóa các vấn đề lý thuyết và phong phú hơn các nội dung kiến thức của phần điện hoá, nhằm đưa các kiến thức đến gần hơn với học sinh chuyên và HSG dự thi học sinh giỏi Quốc gia và

Quốc tế, giúp các em không những lĩnh hội các kiến thức từ quá trình nghe giảng trên lớp mà còn

FF

có thể tự tìm tòi và nghiên cứu tài liệu thông qua các vấn đề được sưu tầm và biên soạn trong đề tài này.

O

Tại nước ta, các trường chuyên là nơi tập trung đào tạo và rèn luyện những học sinh giỏi, thông minh để có đủ kiến thức, năng lực, trình độ trở thành nguồn nhân lực chất lượng cao của đát

N

nước. Một trong số các đánh về về học sinh chuyên là dành cho các em tham dự các kì thi học sinh

Ơ

giỏi của khu vực, Quốc gia và Quốc tế. Chính vì thế, các yêu cầu về kiến thức đối với các em cũng cao hơn nhiều so với các học sinh phổ thông. Trong khoảng 20 năm trở lại đây, nước ta đã tổ chức

H

thi chọn học sinh giỏi Quốc gia môn Hóa học và chọn các học sinh giỏi nhất tham dự kỳ thi

N

Olympic hóa học (ICho). Điều này đặt ra yêu cầu cao đối với các học sinh chuyên Hóa và các giáo viên giảng dạy tại các lớp chuyên và tham gia bồi dưỡng học sinh giỏi. Một điều khá mâu thuẫn là

Y

trong khi thời gian dành cho học sinh không nhiều và thời gian dành cho môn chuyên thì càng ít mà

U

lượng kiến thức cần lĩnh hội để có thể tham dự các kì thi ngày càng nhiều. Chính điều này buộc

Q

giáo viên phải thay đổi phương pháp giảng dạy và học sinh phải tích cực hơn trong việc tự tìm tòi, phát hiện và xử lý các vấn đề của kiến thức. Sự kết hợp giữa GV và HS sẽ đưa đến cho chúng ta

M

một hướng giải quyết đó là phát triển và nâng cao năng lực tư duy của học sinh. Khi đó trong quá

KÈ

trình giảng dạy, GV ngoài việc trình bày các kiến thức cơ bản chắc chắn còn phải cung cấp kiến thức nâng cao cho các em, đặc biệt là học sinh trong đội tuyển thi học sinh giỏi Quốc gia. GV phải xác định rõ kiến thức cơ bản để xây dựng các bài tập minh họa nhằm khắc sâu dạng cơ bản nhưng

ẠY

đồng thời phải hình thành các tình huống vận dụng phức tạp khác nhau, liên hệ các tình huống đó nhằm phát triển ở học sinh năng lực tư duy sáng tạo. Đối với bài tập cho học sinh chuyên, GV luôn

D

phải thay đổi vì đối tượng học sinh chuyên là những em có trí tuệ phát triển, có khả năng tự học, tự tìm tòi nghiên cứu nên giáo viên không thể giảng dạy một cách máy móc, thụ động.

Trong quá trình nghiên cứu đề tài này, chúng tôi thấy mảng kiến thức về điện hoá học có tầm tương đối quan trọng trong chương trình hóa học phổ thông chuyên nhằm phục vụ cho học sinh tham dự các kì thi chọn HSG Quốc gia và Quốc tế. Tùy thuộc vào khả năng của học sinh và trình độ

96

của GV mà tạo ra các tình huống có vấn đề khác nhau để rèn khả năng vận dụng, tổng hợp kiến thức cho học sinh.

Vì vậy, qua việc xây dựng phần kiến thức về điện hoá , chúng tôi mạnh dạn đề xuất một số tiêu chí để cấu trúc bài tập điện hoá nhằm nâng cao chất lượng giảng dạy hóa học ở trường phổ thông chuyên và bồi dưỡng học sinh giỏi thi Quốc gia và Quốc tế như sau: Thứ nhất: Các bài tập minh họa lý thuyết cơ bản. Những dạng bài này tương đối đơn giản,

IC IA L

ngắn gọn chủ yếu áp dụng trực tiếp các khái niệm, định nghĩa để từ đó khắc sâu các kiến thức cơ bản.

Thứ hai: Bài tập nhằm mục đích rèn kỹ năng học sinh. Những dạng bài này được yêu cầu

cao hơn theo hướng có sử dụng để một phần nhỏ kiến thức khác trước khi áp dụng trực tiếp các khái

FF

niệm, định nghĩa của phần kiến thức cơ bản.

Thứ ba: bài tập mang tính chất tổng hợp. Những dạng bài này được sử dụng để giúp học sinh

O

tổ hợp các kiến thức đã học trước đó với kiến thức vừa học, nhằm giải quyết các yêu cầu đặt ra của đề bài. Dạng bài này có tác dụng lớn trong việc phát triển kỹ năng tổng hợp, phân tích của học sinh.

N

Thứ tư: bài tập mang tính chất tổng quát. Đây là những dạng bài áp dụng chung của một mảng

Ơ

kiến thức nhất định. Dạng bài này nhằm phat huy khả năng khái quát hóa các vấn đề của học sinh, giúp học sinh có thể biến các quá trình từ phức tạp thành đơn giản hơn.

H

Thứ năm: bài tập gắn với thực tiễn trong cuộc sống. Đây là các dạng bài thường gặp khi có

N

liên quan đến những hiện tượng trong tự nhiên nhằm tăng tính hứng thú với môn học và cũng nhằm

Y

đưa các kiến thức gần hơn với cuộc sống.

U

Thứ sáu: bài tập nhằm phát huy tính độc lập sáng tạo của học sinh. Đây là các dạng khó và có liên quan đến rất nhiều yếu tố cũ và mới. Những bài tập này học sinh phải sử dụng phông kiến

Q

thức rất rộng để có cái nhìn tổng quát hơn nhằm giải quyết được vấn đề đặt ra.

M

Từ các tiêu chí đó các bài tập được thiết kế có tính định hướng từ cơ bản đến vận dụng và phát triển thành nâng cao. Từ kiến thức cơ bản phải thay đổi các tình huống để buộc học sinh phải

KÈ

suy nghĩ và phân tích. Tình huống xây dựng đảm bảo chính xác nhưng có độ phức tạp khác nhau.

ẠY

Do đó, thay đổi cách nghĩ của học sinh trước một vấn đề mới.

D

II.KẾT LUẬN Sau một quá trình nghiên cứu chuyên đề đã thu được những kết quả sau:

1. Xây dựng được một số vấn đề lí thuyết cơ bản và nâng cao có chọn lọc về điện hoá cho học sinh chuyên hoá nhằm giúp các em vận dụng để giải được các dạng bài tập về điện hoá trong các kì thi học sinh giỏi khu vực và quốc gia…

2. Tiến hành xây dựng được hệ thống 168 bài tập gồm cả trắc nghiệm và tự luận có kèm theo hướng dẫn giải theo các tiêu chí đề xuất để cấu trúc các bài tập về điện hoá học nhằm phục

97

vụ thiết thực cho việc giảng dạy ở trường chuyên và bồi dưỡng học sinh giỏi thi Quốc gia, Quốc tế.

3. Đã áp dụng thành công chuyên đề này trong quá trình giảng dạy các lớp chuyên hoá và bồi dưỡng đội tuyển quốc gia tại trường chuyên và đạt được những thành công bước đầu trong năm học 2014-2015.Cả 8 học sinh dự thi đều đạt giải trong đó có 2 giải nhất 3 giải ba và 3 giải KK. 2 học sinh dự thi vòng 2 và có 1 em vào đội tuyển olimpic quốc tế.

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

…………………………………………………………………………………………

98

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Duy Ái, Đào Hữu Vinh. Tài liêụ giáo khoa chuyên hóa học 10. Tập 1. NXB Giáo dục, 2001.

[2] Nguyễn Duy Ái. Tài liệu giáo khoa chuyên hóa học 10. Tập 1 - NXB Giáo dục, 2001.

Giáo dục, 2001

IC IA L

[3] Nguyễn Duy Ái. Tài liệu giáo khoa chuyên hóa học 11-12. Tập 2 - Hóa học Vô cơ. NXB [4] Nguyễn Duy Ái, Nguyễn Tinh Dung, Trần Thành Huế, Trần Quốc Sơn, Nguyễn Văn Tòng – Một số vấn đề chọn lọc của Hóa học tập II. NXB Giáo dục, 2000.

[5] Bài tập chuẩn bị Olympic Quốc tế từ năm 1998 đến năm 2015.

FF

[6] Hoàng Minh Châu, Ngô Thị Thân, Hà Thị Diệp, Đào Đình Thức (hiệu đính tiếng đức),

Trần Thành Huế, Nguyễn Trọng Thọ, Phạm Đình Hiến.- Olympic Hóa học Việt Nam và

O

Quốc tế –V. NXB Giáo dục, 2003.

N

[7] Nguyễn Tinh Dung – Hóa học phân tích: phương pháp chuẩn độ oxi hoá khử. (tái bản

Ơ

lần thứ 4), 2007

[8] Nguyễn Tinh Dung – Bài tập hóa học phân tích. NXB Giáo dục, 1982

H

[9] Nguyễn Tinh Dung, Hoàng Nhâm, Trần Quốc Sơn, Phạm Văn Tư – Tài liệu nâng cao và

N

mở rộng kiến thức hóa học Trung học phổ thông. NXB Giáo dục, 2002.

Y

[10]Nguyễn Ting Dung-Hóa học phân tích-NXB Đại học Sư phạm, 2007.

U

[11] Đề thi dự bị HSG Quốc Gia từ năm 2001 đến năm 2014.

Q

[12] Đề thi HSG Quốc gia từ năm 1994 đến năm 2015 [13] Đề Thi chọn đội tuyển thi Olympic quốc tế vòng 2 từ năm 2003 đến năm 2015.

M

[14] Đề thi Olympic Quốc tế từ năm 1998 đến năm 2014.

KÈ

[15] Đề thi Olympic trại hè Hùng Vương và Duyên Hải bắc bộ lần thứ I-XI… [16]Đoàn Thị Kim Dung-Vận dụng lý thuyết về Oxi hoá khử trong giảng dạy hoá học ở trường chuyên, phục vụ việc bồi dưỡng học sinh giỏi Quốc gia”. Luận văn thạc sĩ khoa

ẠY

hóa học, 2009.

D

[17] Lê Thị Thanh-Vận dụng lý thuyết chuẩn độ oxi hóa-khử trong việc bồi dưỡng HSG các cấp-Luận văn thạc sĩ khoa hóa học 2010.

[18] Đào Quý Triệu, Tô Bá Trọng (Hoàng Minh Châu, Đào Đình Thức hiệu đính) Olympic Hóa học Việt Nam và Quốc tế – Tập III+ IV. NXB Giáo dục, 2000.

[19]DennisG.Peters, John M. Hayes and Gary M. Hieftye - Chemicalseparation and measurements, theory and practice of analytical chemistry. Saunders Golden series, 1974.

99

[20] Gary D Christian – Analytical chemistry. Xerox college. Publishing Waltham, Massachusetts Toronto, 1971.

[21] I.M. Kolthoff, E.B Sandell, E.J Meehan – Quantitave chemmical analysis. Staly Bruckenstien the Macmilan company. Colier – Macmilan limited, London 1969.

[22] James Newton Butler – Ionic equilibbrium. Addision – Wesley Publishing Campany.

INC. reading Massachusetts Palo Alto, London, 1964.

IC IA L

[23].L.Sucha.S.Kotrly – Solution equilibbrium in Analytical Chemisty. Vannostrand

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

reinhold company. London,1972

100