MỘT số vấn đề về điện HOÁ và bài tập DÙNG CHO bồi DƯỠNG học SINH GIỎI môn hóa

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 kiến thức về điện hoá gặp một số khó khăn: - Đã có tài liệu gi

CHUYÊN ĐỀ

TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG-2015

DÙNG CHO BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

NĂM HỌC 2014-2015

MÃ: H09A

MỤC LỤC CÁC NỘI DUNG Trang

Chương I: ÔN TẬP VÀ BỔ SUNG MỘT SỐ KIẾN THỨC VỀ ĐIỆN HOÁ HỌC 5

I.3 Sự điện phân – Các yếu tố ảnh hưởng đến thế điện cực 13

II.2 Đáp án và hướng dẫn giải chi tiết các bài tập trắc nghiệm 47

Chương IV :Một số bài tập điện hóa trong các đề thi học sinh giỏi khu vực và quốc gia 94

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

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 thống các trường THPT chuyên trong toàn quốc đang gặp phải đó là chương trình, sách giáo khoa, tài liệu cho môn chuyên còn thiếu, chưa cập nhật và liên kết giữa các trường

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

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

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

- Tài liệu tham khảo phần bài tập vận dụng các kiến thức lí thuyết về điện hoá cũng rất ít, chưa có sách bài tập dành riêng cho học sinh chuyên hóa về các nội dung này

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

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

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 lực của từng giáo viên dạy chuyên, sự giao lưu học hỏi, chia sẻ kinh nghiệm của các trường chuyên trong khu vực và cả nước chúng tôi hi vọng sẽ có 1 bộ tài liệu phù hợp, đầy đủ giành cho giáo viên

và học sinh chuyên

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

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

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 điện hoá

2- Sưu tầm, lựa chọn trong tài liệu giáo khoa, s ách 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

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

- 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

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

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

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

gồm 19 bài và hướng dẫn giải chi tiết

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 :

2HClDòng diênH2 + Cl2 (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:

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:

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 (E0

pin) 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 (E0

pin), 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

(hidro) = 0)

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:

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 (E0

pin)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 0

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

Nguyên tố Bán phản ứng Thế điện cực chuẩn E0, Von

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 2+

0 Zn/Zn

E sẽ là +0,763 và tương ứng với bán phản ứng:

Zn (r)  2e  Zn 2+ (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) đượcbố 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

Cr2O72

+ 14H+ + 6e  2Cr3+ + 7H2O E0 = +1,33 V CrO4 

+ 2H2O + 2e  S2O42

+ 4OH E0 = 1,13 V 2SO32 + 3H2O + 4e  S2O32 + 6OH E0 = 0,576 V

E   = +1,507 V liên quan đến bán phản ứng khử MnO 4 trong môi trường axit thành Mn 2+

trong điều kiện [MnO 4]=1M và [Mn 2+ ] = 1M

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

Khi cung cấp giá trị thế oxi hoá chuẩn người ta sẽ kí hiệu là: 2

4

0 /

E   = - 1,507 V

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:

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:

] =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:

E  - 0, 059

5 lg

2+

+ 8 4

[Mn ][MnO ].[H ]

E   -0, 059

5 lg -1 8

0,020,2.(10 )

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

ln [OH ]2F 10

H

p

 (20) Khi P H2 = 1 atm, T = 298,15 K, (20) trở thành:

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)

P[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

1 Liên hệ giữa G và SĐĐ

Cho phản ứng oxi hoá – khử: Znr + Cu2+dd Zn2+dd + Cur (2)

Giữa G của phản ứng trên và SĐĐ (Epin) của pin điện (-)ZnZn2+Cu2+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:

G0 < 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 (E 0 pin ) và hằng số cân bằng

RTlnK = - G0 = nFE0pin

Rút ra:

0

pin nFE RT

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

t là thời gian (s)

Phương trình (16) có thể viết dưới dạng:

n = m It

M  zF (18) Trong đó n là số mol chất bị điện phân được giải phóng trên điện cực

2 Điện phân dung dịch

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:

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 OH- 4OH  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-

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

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:

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

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

3 Phản ứng xảy ra trong pin:

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

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:

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

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

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

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

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?

A Chỉ 1 B Chỉ 2

C Cả 1 và 2 D Không phải 1 lẫn 2

Chọn đáp án đúng

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?

A Chỉ pin 1 B Chỉ pin 2

C Cả hai pin D Không phải 1 lẫn 2

Chọn đáp án đúng

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

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

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

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

Trong hai nhận xét này,

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; E0

Cu2+/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

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

Quá trình xảy ra tại anot của pin Thế chuẩn của pin

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

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

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

Bài 21 Cho biết: 3 2

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

A 1, 2, 3 B.1,2, 3, 4 C 1,2 3, 4, 5, 6 D 1, 3, 4, 5

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

Chọn đáp án đúng

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)

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

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

A cho thêm Zn (r) vào B tăng nồng độ ion Cl(dd) vào

C giảm nồng độ ion Zn2+(dd) D giảm áp suất riêng phần khí clo

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+

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:

Rh3+dd + 3e  Rh E0 = 0,80V

Cu+dd + 2e  Cu E0 = 0,52V

Cho biết nhận xét nào dưới đây chính xác nhất?

Chiều dòng điện trong mạch ngoài Thế chuẩn của pin

A Tăng [Ag+] lên gấp đôi

B Giảm đi hai lần nồng độ ion Cu2+

C Tăng gấp đôi kích thước điện cực đồng

Rh

Rh(NO 3 ) 3 Cu(NO 3 ) 2

Cu

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

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

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

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?

I Al (r) II Cl2 III H2 (k) IV O2 (k)

Ni2+(dd) + 2e  Ni (r) 0,236V

Sn2+(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

Câu 57 Dựa vào bảng thế khử chuẩn,

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

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

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 )

2 4 6 8 10

V dd NaOH



0 2 4 6 8 0

2 4 6 8 10

VddNaOH



0 2 4 6 8 0

2 4 6 8 10

VddNaOH



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

AgNO 3 CuSO 4 AuCl 3

AgNO3

Au(NO3)3

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

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 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:

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

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

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

4 Khối lượng riêng của natri nóng chảy lớn hơn

khối lượng riêng của NaCl nóng chảy

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?

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?

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

A Ag+, Cu2+, Mg2+ B Mg2+, Cu2+, Ag+

C Cu2+, Ag+, H2O D Ag+, Cu2+, H2O

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

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,

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?

A NaOH hoặc HCl B NaOH hoặc H2SO4

C H2SO4 hoặc NaCl D Na2SO4 hoặc KCl

Chọn đáp án đúng

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

B Ở bề mặt anot có khí không màu, nặng

hơn không khí, duy trì sự cháy thoát ra

C Giá trị pH phần dung dịch gần bề mặt

của catot tăng

D Cả B và C đều đúng

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

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?

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

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

của bình điện phân

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

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

Chọn đáp án đúng

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?

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

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

C Điện cực dương bị hòa tan

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

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

A CuSO4 B Cu(NO3)2, Hg(NO3)2

C Fe(NO3)3 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

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

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

A Chỉ 1 B Chỉ 2

C Cả 1 và 2 D Không phải 1 lẫn 2

Chọn đáp án đúng

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

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

A 1 B 1 và 2 C 2 và 3 D.1 và 3

Chọn đáp án đúng

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

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

(1) (2) (3) ( 4)

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

Bài 88 Có hai phương pháp chống ăn mòn thép:

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

3 Ống sắt được phủ một lớp kẽm

A chỉ 2 B chỉ 3

C 2 và 3 D cả 1, 2, và 3

Chọn đáp án đúng

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+

Bài 3 Khi pin điện hoá Zn-Cu hoạt động:

 Zn hoạt động mạnh hơn Cu nên nhường electron theo quá trình:

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

 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:

Ni(r)  Ni2+(dd) + 2e

Ni là chất khử nên đúng là nó bị oxi hoá thành Mg2+

 Ion Cu2+ sẽ nhận electron chuyển qua từ Mg:

Cu2+(dd) + 2e  Cu(r)

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

Chọn: D

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

A(): A(r)  An+(dd) + ne

B(+): Bm+(dd) + me  B(r)

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

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

E   Epin = 0,00  0,76 = 0,76 V

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

 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

E 

E  < 0 và điện cực Mn phải đặt ở phía trái của pin

Sức điện động của pin: Epin =

2

0 2H / H

Phản ứng xảy ra khi pin hoạt động: Mn(r) + 2H+(dd)  Mnn+(dd) + H2(k)

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

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

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

Al(), anot: Al(r)  Al3+(dd) + 3e

Mn(+), catot: Mn2+(dd) + 2e  Mn(r)

Chọn: A

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

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+

 tính oxi hoá Mn2+ nhỏ hơn Sn2+

Vậy, tính oxi hoá của Sn2+

Phản ứng này tự xảy ra cho thấy rằng:

 Ag+ có tính oxi hoá mạnh hơn Fe3+,

 Fe2+ có tính khử mạnh hơn Ag,

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

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

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)

Thứ tự thế khử chuẩn: Zn2+/Zn < H+/H2 < Cu2+/Cu < Ag+/Ag

 Zn2+(dd) có tính oxi hoá yếu nhất

n RT

 Cho thêm Zn (r) không làm tăng Epin

 Tăng nồng độ ion Cllàm giảm tỉ số 2

2+ - 2

P[Zn ][Cl ]

Cl

nên Epin tăng

 Giảm áp suất riêng phần của khí clo làm giảm tỉ số 2

2+ - 2

P[Zn ][Cl ]

2 [Ni ] Tăng [Cu2+] thì thế của pin tăng

Câu 34 A

(I) AmO22+ + 1e  AmO2+

E = E0 

+ 2 2 2

[AmO ]

0, 059lg

1 [AmO ]

(II) AmO22+ + 2e + 4H+  Am4+ + 2H2O

E = E0 +

+ + 4 2

4+

[AmO ].[H ]

0, 059lg

2 [Am ] = E

0

 2.0,059.pH +

+ 2 4+

[AmO ]

0, 059lg

2 [Am ] (III) Am4+ + 2e  Am2+

E = E0 

2 4+

0, 059 [Am ]lg

2 [Am ]

 Chỉ trong quá trình II, H+

tham gia vào phản ứng, nên phản ứng diễn ra sẽ làm thay đổi pH

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

F [V ] không phụ thuộc vào pH

F > 0 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+

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

0

[Ag ]

0, 059lg

Thế của phản ứng phụ thuộc vào: E =

+ 2 0 2+

0

[Ag ]

0, 059lg

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

+ 2 0 2+

-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

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

-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

 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 ( E0

Sn2+/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:

() 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:

 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

 Kali không bị khử trong môi trường nước

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