Chuyên đề về phản ứng oxi hoá khử trong pin điện hoá, các quá trình xảy ra ở các điện cực, tính thế điện cực chuẩn của một cặp oxi hoá khử, tính suất điện động của pin, xác định chiều phản ứng oxi hoá khử, xác định hằng số cân bằng của phản ứng.
Trang 1Chuyên đề V:
CÂN BẰNG TRONG PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ- PIN ĐIỆN HÓA
I.LÍ THUYẾT CƠ BẢN.
1.Thế điện cực.
Khả năng oxi hoá -khử của các chất phản ứng được thể hiện qua khả năng nhận hay cho electron.Khả năng đó được thể hiện qua giá trị thế điện cực.
-Thế điện cực là thế xuất hiện khi ta nhúng một thanh kim loại vào dd muối của chúng.
-Quy ước thế điện cực là thế ứng với quá trình khử xảy ra trên điện cực đó và được viết E M n+ /M
M n+ + ne M E M n+ /M
Chú ý :Khi nồng độ của ion kim loại trong dd là 1M thì TĐC đó được gọi là thế điện
cực chuẩn E0
2.Phương trình next
Xét quá trình Oxh + ne Kh E0
E OX/Kh = E0 + ln (1)
E0 :thế điện cực tiêu chuẩn
R :Hằng số khí =8,314J/mol.độ
T nhiệt độ tuyệt đối (0K)
n :số e trao đổi
F :hằng số faraday = 96500
Ở 250C ta có
E OX/Kh = E0 + lg (2)
VD : Zn2+ + 2e Zn
E OX/Kh = E0 + lg [Zn2+]
2.Chiều của phản ứng oxi hoá khử
Xét các quá trình Ox1 + ne Kh1 E0
Ox2 + ne Kh2 E0
Để phản ứng oxi hoá khử xảy ra thì E phải dương, E càng lớn thì phản ứng xảy
ra càng mạnh.
Nếu E0>E0 thì phản ứng xảy ra theo chiều
Ox1 + Kh2 Kh1 + Ox2 E0 = E0-E0
Nếu E0<E0 thì phản ứng xảy ra theo chiều
Ox2 + Kh1 Kh2 + Ox1 E0 = E0-E0
3.Pin điện hoá
a.Định nghĩa,cấu tạo
-Pin là dụng cụ phát sinh ra dòng điện nhờ các quá trình xảy ra trên điện cực.Mỗi Pin gồm các điện cực và dd chất điện li
RT
0,059 n
Ox Kh 0,059
n
Trang 2Vd:Pin Đanien-Jacobi gồm cực âm Zn nhúng trong dd ZnSO4 và cực dương là thanh Cu nhúng trong dd CuSO4.Hai dd nối với nhau bằng một mao quản.Khi nối hai điện cực
với nhau bằng dây dẫn,dòng điện sẽ chạy từ cực Cu (+) sang
cực Zn(-)và dòng điện tử trong dây dẫn chạy từ
cực Zn sang cực Cu
*khi pin làm việc
Tại cực âm (Zn) Zn -2e Zn2+ -
2e theo dây dẫn qua thanh Cu (-)
Tại cực dương Cu2+ +2e Cu
2e
Phản ứng của pin là: Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu
-Pin được quy ước chung như sau:
(-) Zn ZnSO4 CuSO4 Cu (+)
b.Sức điện động của pin và thế điện cực
Sức điện động là hiệu thế cực đại giữa hai điện cực
E pin = E(+) – E(-) E(+) là thế điện cức của cực dương
E(-) là thế điện cực của cực âm
c.Tính suất điện động của pin
Vd: (-) Ni NiSO4 0,2M AgNO3 2M Ag (+)
Tính suất điện dộng của pin ở 250.Khi nối hai điện cực bằng dây dẫn pin sẽ hoạt động
như thế nào ?Viết phản ứng hoá học trong pin ?pin hoạt động đến lúc nào thì dừng lại ? Cho E0
Ag+/Ag = 0,799V ,E 0
Ni /Ni = -0,250V
Giải
Với kí hiệu như trên chúng ta thừa nhận điện cực dương là điện cực Ag và điện cực
âm là điện cực Ni.Trước hết hãy tính thế điện cực tương ứng,sau đó tính suất điện động của pin.Nếu Epin có giá trị dương thì pin làm việc theo chiều thuận phù hợp với phản
ứng sau
Ni + 2Ag+ Ni2+ + 2Ag
Nếu Epin <0 thì pin làm việc theo phương trình ngược lại
Ni2+ + 2Ag Ni + 2Ag+
- Tính thế điện cực theo phương trình next
E Ag+/Ag = E0
Ag+/Ag + lg [Ag +] = 0,799 + 0,059lg2=0,817V
E Ni /Ni = E 0
Ni /Ni + lg [Ni 2+] = -0,250 + lg0,2 = -0,271V
Epin = E(+) – E(-) =0,817-(-0,277) = 1,088V >0 Vậy pin hoạt động theo chiều thuận
Ni + 2Ag+ Ni2+ + 2Ag
Dòng điện trong dây dẫn chạy từ cực Ag sang cực Ni,dòng điện tử chạy từ cực Ni
sang cực Ag
-Tại cực Ag: Ag+ +e Ag
-Tai cực Ni : Ni -2e Ni2+
Trong quá trình pin làm việc nồng độ Ag+ giảm dần và nồng độ Ni2+ tăng dần.Dựa
vào phương trình next suy ra thế điện cực Ag giảm và thế điện cực Ni tăng.Pin hoạt
động cho đến khi E Ni /Ni = E Ag+/Ag thì hoạt động của pin dừng lại,phản ứng hoá
học trong pin đạt trạng thái cân bằng Lúc đó :
E0
Ni /Ni + lg [Ni 2+] = E0
Ag+/Ag + lg [Ag +]
0,059 1 0,059 2
0,059 2
0,059
Trang 3E0
Ag+/Ag - E 0
Ni /Ni = lg [Ni 2+] - lg [Ag+]
1,088 = lg hay = 1027
Mà Kcb= = 1027 rất lớn nên phản ứng xảy ra hoàn toàn theo chiều
thuận đến khi toàn bộ lượng Ag+ trong dung dịch bị kết tủa hết
3.Hằng số cân bằng của phản ứng oxi hoá khử
Phản ứng oxi hoá khử đạt TTCB khi thế oxi hoá khử của hai cặp tham gia phản ứng đạt tới trị số bằng nhau
Xét phản ứng sau
Ox1 + Kh2 Kh1 + Ox2
Phản ứng đật trạng thái CB khi E1 = E2 Do đó
E0 + lg = E0 + lg
E0 –E0 = lg
Mà KCB = lgKCB = KCB = 10
Hay KCB = 10 (3)
Vậy ta có thể tính KCB khi biết thế oxi hoá -khử tiêu chuẩn của các cặp oxi hoá khử VD: Cr2O72- + 14H+ + 6e 2Cr3+ + 7H2O E0 =1,33V
Br2 + 2e 2Br- E0 = 1,07V
Phản ứng xảy ra là
Cr2O72- + 14H+ + 6Br- 2Cr3+ 3Br2 + 7H2O
KCB = 10 = 10 = 1026
ứng xảy ra gần như
hoàn toàn theo chiều thuận
II.CÁC DẠNG TOÁN THƯỜNG GẶP
-Tính hằng số cân bằng của phản ứng oxi hoá khử.
-Tính thế oxi hoá khử của một cặp oxi hoá -khử khi có thế của các cặp liên quan -Tính nồng độ cân bằng của các chất trong phản ứng oxi hoá khử.
1.Dạng 1.Tính hằng số cân bằng(có hai cách )
0,059
n
Ox1 Kh1
0,059
n Ox2Kh2 0,059
n [Ox2].[Kh1][Kh2][Ox1]
[Ox2].[Kh1]
[Kh2][Ox1]
n(E0-E0)
1-E0
2) 0,059
n E0 0,059
n(E0-E0)
0,059
6(1,33-1,07) 0,059
[Cr3+]2.[Br2]3 [Cr2O72-][H+]14 [Br-]6
0,059
2+] [Ag+]2
[Ni2+] [Ag+]2 [Ni2+]
[Ag+]2
0,059 2
0,059 1
Trang 4*Cách 1.Khi biết thế oxi hoá khử của hai cặp oxi hoá khử tham gia phản ứng ta dùng
công thức
KCB = 10 với E0>E0 2 ,n là số e trao đổi.
Bước 1.Viết các bán phản ứng
Bước 2.Viết phương trình phản ứng oxi hoá khử xảy ra ( E0 >0 )
Bước 3.Áp dụng công thức (3)
Nếu K cb lớn thì phản ứng xảy ra hoàn toàn và ngược lại.
*Cách 2.Hằng số KCB có thể tính bằng cách tổ hợp từ các hằng số cân bằng của các nửa
phản ứng
VD : Cu2+ + 2e Cu K1 = 10
H2 - 2e 2H+ K2-1= 10
Cu2+ + H2 Cu + 2H+ K= K1.K2-1
Bài tập
Câu1.Tính hằng số cân bằng của phản ứng oxi hoá khử giữa Fe2+ và Cr2O72- trong môi trường axit đánh giá khả năng phản ứng ?
Cho E0(Cr2O72-/2Cr3+)=1,33v , E0 Fe /Fe2+ = 0,77v
Câu2.Tính HSCB của phản ứng sau : Fe + Cu2+ Fe2+ + Cu
Cho E0
Fe /Fe = E0
Cu2+/Cu=
Câu3.Cho E0
Ag+/Ag= 0,799v
E0 Fe /Fe2+ = 0,77v
Tính hằng số cân bằng của phản ứng Fe2+ + Ag+ Ag + Fe3+
Câu 4.Cho E0
Ag+/Ag= 0,799v
E0 Fe /Fe2+ = 0,77v
Và phản ứng Fe2+ + Ag+ Ag + Fe3+
a.Ở đktc phản ứng xảy ra theo chiều nào?
b.Tính hằng số cân bằng của phản ứng đó?
c.Một dd Fe(NO3)3 0,1M ,Fe(NO3)2 0,02M,Ag kim loại,AgNO3 0,01M.Xác định chiều của phản ứng trên?
Câu5 Cho biết Fe2+ + 2e Fe có E0 = -0,44V
Fe3+ +1e Fe2+ có E0 = +0,775V
a.Tính E0
Fe /Fe
b.Tính hằng số cân bằng của phản ứng sau: 3Fe2+ 2Fe3+ + Fe
c.Có kết luận gì về độ bền của Fe2+ ?Khi oxi hoá Fe ta được ion gì trước?(phản ứng trong dd )
2.Dạng 2.Tính thế oxi hoá của các cặp oxi hóa khử
Dùng thế đẳng áp đẳng nhiệt G
Ta có G = -nEF hay G0 = -nE0F
Nguyên tắc thế đẳng áp đẳng nhiệt của quá trình chung bằng thế đẳng áp đẳng nhiệt của các quá trình nhỏ riêng lẻ.
VD : Fe3+ + 1e Fe2+ (1) G1 = 1.E0F
Fe2+ + 2 e Fe (2) G2 = 2.E0F
Fe3+ +3 e Fe (3) G3 = 3.E0.F
Ta có (1)+(2) = (3) nên G3 = G1 + G2 hay 1.E0F +2.E0F =3.E0.F
E30 =
n(E0-E0) 0,059
2.E0Cu2+/Cu 0,059
-2.E0 2H+/H2 0,059
1.E1+ 2E2
3
Trang 5Vậy nếu có 2 trong 3 E thì ta có thể tính được E còn lại.
Câu 1.Tính thế điện cực tiêu chuẩn E0 của nửa phản ứng sau :
H2SO3 + 6H+ + 6e H2S + 3H2O E10 = ?
Biết H2SO3 + 4H+ + 4e S + 3H2O E2 = 0,45V
S + 2H+ + 2e H2S E3 = 0.141V
Câu 2 Cho Fe3+ + 1e Fe2+ E0 1 =0,77v
Fe2+ + 2 e Fe E0 2 =-0,44v
Fe3+ +3 e Fe E0 =?
Câu 3 a.Tính ECu2+ /Cu trong dd CuSO4 2M Cho E 0 =0,345v
b.Tính EZn2+/Zn trong dd ZnSO4 3M Cho E0 = -0,76v
c.Tính EZn2+/Zn trong dd ZnCl2 0,01M Cho E0 = -0,76v
d.Tính ECu2+ /Cu trong dd CuCl2 0,001M Cho E 0 =0,345v
Câu 4.Cho E0
Ag+/Ag= 0,799v ,E 0
Ag2+/Ag+ = 2v ,
E0
Au+/Au= 1,692v , E 0
Au3+/Au+ = 1,401v a.Tính thế tiêu chuẩn của phản ứng Ag2+ + 2e Ag
b.Xác định trạng thái oxi hoá bền của Ag và Ag.(trạng thái oxi hoá bền là trạng thái tồn tại với KCb lớn )
Câu 5 Cho biết thế điện cực tiêu chuẩn của các cặp oxi hoá khử sau :
E0
Cu2+/Cu =0,34V ,E0
Cu+/Cu =0,52V , E0
Sn2+/Sn = -0,136v ,E0
Sn /Sn2+ =0,15v
a.Tính E0
Sn4+/Sn, E0
Cu2+/Cu+
b Xác định sản phẩm tạo thành khi cho Sn tác dụng với dd HCl 1M
Câu 6.Cho giản đồ thế chuẩn của Mn trong môi trường axit (pH=0)
MnO4- +0.56V MnO42- ? MnO2 +0,95V Mn3+ +0,51V Mn2+ -1,18V Mn
+ 1,51v a.Tính thế oxi hoá khử của E0 (MnO42-/MnO2 ) =?
b.Cho biết phản ứng sau có tự xảy ra không ? Tại sao?
c.Mn có phản ứng với H2O và giải phóng khí H2 hay không ?
Cho H2O +e 1/2H2 + OH- E = 0-0,059pH
Câu7 Ở pH =0 và 250C thế điện cực tiêu chuẩn E0 của một số cặp oxi hoá khử được cho như sau:
E0(2IO4-/I2) =1,31V ,E0(2IO3-/I2) =1,19V ,
E0(2HIO/I2) =1,45V ,E0(I2/2I-)=0,54v =1,31V
a.Viết các nửa phản ứng oxih hoá khử của các cặp đã cho
b.Tính E0 của các cặp IO4-/IO3- và IO3-/HIO3
c.Dạng oxi hoá khử nào bền ,không bền ?Vì sao?
Câu8 Cho E0(MnO4-/Mn2+)=1,51V ,E0 Mn3+/Mn2+ = 1,51
Tính E0(MnO4-/Mn3+)
Câu 9 E0(Cr2O72-/2Cr3+)=1,33v ,E0Cr3+/Cr2+ =-0,44v
E0(Cr2O72-/2Cr2+)=?
Câu 10.Cho E0
Cu2+/Cu+ =0,153v
E0
Cu2+/CuI =0,08V.Tính TCuI = ?
3.Tính nồng độ cân bằng của phản ứng oxi hoá khử
B1.Viết các bán phản ứng
B2.Viết phương trình phản ứng xảy ra
B3.Tính KCB
B4.Dùng phương trình phản ứng và hằng số KCB để tính nồng độ các chất lúc cân bằng
Chú ý
Trang 6-Lúc phản ứng đạt TTCB nếu nhúng vào hỗn hợp phản ứng điện cực Pt thì thế của điện cực Pt là thế của từng cặp oxi hoá khử.(dùng phương trình next để tính)
-Cân bằng oxi hoá khử một số cặp phụ thuộc vào pH của dd
VD:Cr2O72- + 14H+ + 6e 2Cr3+ + 7H2O
E Cr2O72-/2Cr3+ = E0 Cr2O72-/2Cr3+ + lg
E Cr2O72-/2Cr3+ = E0 Cr2O72-/2Cr3+ + lg[H+]14
( Khi [Cr3+]=[Cr2O72-] =1 M)
E Cr2O72-/2Cr3+ = E0 Cr2O72-/2Cr3+ - 0,138pH (?)
Câu1 Tính thế oxi hoá khử của điện cực Pt nhúng trong dd gồm Fe(NO3)2 0,05M và Ce(SO4)2 0,04M trong dd HClO4 1M
Biết E0
Ce4+/Ce3+ =0,15v ,E0
Fe /Fe2+ =0.77v Câu2 Thêm 45 ml dd KMnO4 0,01M vào 25ml dd FeSO4 0,1M ,pH=0.Tính thế điện cực Pt nhúng vào dd này?
Câu3.Dung dịch KMnO4 là thuốc thử dùng để xác định nồng độ của Fe2+ theo phản ứng KMnO4 +FeSO4 + H2SO4 K2SO4 + MnSO4 +Fe2(SO4)3 + H2O (1)
a.Viết phương trình phản ứng (1) ở dạng ion (2)
b.Giả thiết đó là phản ứng thuận nghịch ,thiết lập hằng số cân bằng phản ứng (2) theo nồng độ các chất
c.Tính hằng số cân bằng của (2) ở 250C.Biết :E0(Cl2/2Cl-)=1,36v
E0
Fe /Fe2+ =0.77v ,E0 (MnO4-/Mn2+ ) = 1,51v
d.Trong một hỗn hợp gồm KMnO4 0,01M ,H2SO4 0,5M ,FeSO4 0,02M và Fe2(SO4)3 0,005M.Tính nồng độ các ion ở trạng thía cân bằng ?
Câu4.Trộn 50ml dd Ce4+ 0,2M với 50ml dd Fe2+ 0,1M pH= 1
a.Tính hằng số cân bằng
b.Tính thế điện cực Pt nhúng vào dd hỗn hợp trên.Cho :E0
Fe /Fe2+ =0.77v
E0
Ce4+/Ce3+ =0,15v
BÀI TẬP TỔNG HỢP
Câu 1.Sn có thể tan trong axit có [H+] =1M không ?
Biết E0
Sn /Sn = -0,14v,E 0(2H+/H2)=0
Câu 2 Cr có thể đẩy được Fe3+ ra khỏi muối được không?
Biết :E0
Cr /Cr= -0,74v,E 0
Fe /Fe =-0,04v Câu 3 Trong các muối halogen KX muối nào tác dụng được với dd FeCl3
Biết E0
Fe /Fe2+ =0.77v , E0(F2/2F-)=2,86v,
E0(Cl2/2Cl-)=1,36v, E0(Br2/2Br-)=1,07v, E0(I2/2I-)=0,54v
Câu 4 Dung dịch HBr có thể khử được dd MnO4- và dd Cr2O72- hay không?
Biết E0 (MnO4-/Mn2+ ) = 1,51v ,E0 (Cr2O72-/2Cr3+)=1,33v ,E0(Br2/2Br-)=1,07v
Câu 5.Dự đoán phản ứng sau có xảy ra không?
Sn4+ + 2I- Sn2+ + I2
Biết E0(I2/2I-)=0,54v, E0
Sn /Sn =0,15v Câu 6 Trong hệ gồm có các cấu tử sau: Fe2+,Fe3+,Sn4+,Sn2+,Cu2+,Cu0.Cho
E0
Sn /Sn2+ =0,15v ,E0
Fe /Fe2+ =0.77v ,E0
Cu2+/Cu =0,34V Xác định phản ứng ưu tiên cho hai cấu tử nào?
Câu 7.Xét chiều của phản ứng giữa hai cặp sau AsO43-/AsO33- và I2/2I
-khi pH =0,pH =8 Biết E0(AsO43-/AsO33- ) = 0,57v và E0(I2/2I- )=0.535v
Câu 8.Thiết lập một pin gồm điện cực Zn nhúng trong dd ZnCl2 0,01M và thanh Cu nhúng trong dd CuCl2 0,001M
[Cr2O72-].[H+]14 [Cr3+]2
0,059 6
0,059 6
Trang 7a.Viết kí hiệu của pin.
b.Viết phương trình khi pin làm việc
c.Tính suất điện động của pin.Biết E0
Cu2+/Cu =0,34V ,E0
Zn2+/Zn =-0,76v
Câu 9.Ion MnO4- có thể oxi hoá được ion nào trong các ion sau:Cl-,Br-,I- ở các giá trị
pH là 0,3,5.Trên cơ sở đó đề nghị pp nhận biết các ion halogen có thong hỗn hợp
Cl-,Br-,I-.Biết E0 (MnO4-/Mn2+ ) = 1,51v
E0(Cl2/2Cl-)=1,36v, E0(Br2/2Br-)=1,07v, E0(I2/2I-)=0,54v
Cho E0
Fe /Fe2+ =0.77v ,E0
Ag+/Ag= 0,799v Lắp sơ đồ pin theo sơ đồ:
Ag Ag+ Fe3+ Fe2+ (Pt) với [Ag+ ] = [Fe3+ ]=0,1M.Khi nồng độ Ag+ bằng bao nhiêu thì sức điện động của pin =0
Câu 10.Tính súc điện động của pin Sn Sn2+ 0,15M Ag+ 0,17M Ag Biết
E0
Ag+/Ag= 0,799v ,E 0
Sn /Sn = -0,14v Câu11.Giải thích hiện tượng khi lắc một miếng Cu trong dd chứa Fe3+,H+
Biết.E0
Fe /Fe2+ =0.77v ,E0
Cu2+/Cu =0,34V ,E0
Fe /Fe =-0,44v ,E 0 (2H+/H2) =0
Câu 12.Cho E0
Fe /Fe2+ =0.77v ,E0 (Cr2O72-/2Cr3+)=1,36v Xét chiều phản ứng khí pH
=0.Viết phương trình phân tử và phương trình ion thu gọn
Câu 13.Trong PTN người ta điều chế Cl2 bằng cách cho HCl đặc tác dụng với dd KMnO4 Nếu thay bằng HCl 10-3M thì có điều chế được Cl2 không ?
BiếtE0 (MnO4-/Mn2+ ) = 1,51v ,E0(Cl2/2Cl-)=1,36v
Câu14.Cho E0
Ag+/Ag= 0,799v Khi trong hệ có chứa Cl - thì sẽ kết tủa AgCl và tương ứng trong hệ có nửa phản ứng oxi hoá khử mới
AgCl + e Ag + Cl- .Tính EAgCl/Ag.Cl-. Biết T AgCl = 10-10
Tính hằng số cân bằng của phản ứng khử Fe2+ bằng H2S Cho E0( Fe3+/Fe2+) = 0,771V
và E0( S/S2-) = -0,48v H2S có K1 = 7,02 và K2 = 12,9 ĐS1022,48
Câu 15 Cho E0( MnO4-/MnO42-) = 0,56V, E0( MnO4-/MnO2) = 1,7v, E0(Mn3+/Mn2+ ) = 1,51v E0(MnO2/Mn2+) = 1,23V
Hãy cho bết phản ứng sau có xảy ra được không
?
Tính hằng số cân bằng của các phản ứng đó
?
3MnO42- + 4H+ 2MnO4- + MnO2 + 2H2O (1)
2Mn3+ + 2H2O Mn2+ + MnO2 + 4H+ (2)
Đs:1,2 tự xảy ra K1 = 9,25.1057 K2 = 3,1.109
Câu 15 Cho pin pt Fe3+ 0,1M Fe2+ 0,2M Fe3+ 0,2M Fe2+ 0,1M pt
Tính G của phản ứng xảy ra trong pin
Tính nồng độ của Fe3+, Fe2+ ở các điện cực khi cân bằng
?
ĐS: -3474J, 0,15 và 0,15M
Câu 14 Cho sơ đồ pin sau
:
Pt I- 0,1M: I3- 0,02M MnO4-0,05M , Mn2+ 0,01M, HSO4- CM Pt
a Viết các bán phản ứng xảy ra ỏ các điện cực
?
b.Tính nồng độ ban đầu của HSO4- ( K2 = 10-2) Biết giá trị sức điện động của pin là 0,824V Biết E0 = 1,51V
,
E0 ( I3-/I-)= 0,5355V đs: 0,334M
Câu 17 Trong không khí dung dịch natri sunfua bị oxi hoá một phần để giải phóng ra
lưu huỳnh Viết phương trình phản ứng và tính hằng số cân bằng
Cho: E0(O2/H2O) = 1,23V; E0(S/S2-) = - 0,48V; 2,3RT/F ln = 0,0592lg
Câu 18: Sù tan cña Zn trong dung dÞch AgNO3 vµ trong dung dÞch AgNO3 cã lÉn NaCl
cã kh¸c nhau kh«ng? Gi¶i thÝch
Cho E0Zn2+/Zn = 0,77 V ; E0Ag+/Ag = 0,8 V ; Ks(AgCl) = 1,78 10-10
Trang 8Câu 19: Cho các cặp oxh- khử và các thế tiêu chuẩn tương ứng:
I2/2I- E0 = 0,62 V; I3-/3I- E0 = 0,54 V; IO3-/I2 E0 = 1,19V tại pH = 0
1) Viết nửa phản ứng và phương trình Nernst tương ứng đối với mỗi cặp oxi hoá - khử 2) Tính thế tiêu chuẩn E0 đối với cặp oxi hoá - khử IO3-/I
-3) Tính Kc của phản ứng I3- ⇌ I2 + I
-4) Chứng tỏ IO3- oxi hoá được I- Hãy viết phương trình phản ứng minh hoạ
ĐS : E0 = 1,095V; K = 10-2,71
Câu 20: Nhúng 1 sợi Ag vào dung dịch Fe2(SO4)3 2,5.102M Xác định nồng độ của
Fe3+, Fe2+, Ag+ khi cân bằng ở 25ºC Tính thế của các cặp oxi hóa khử khi cân bằng Biết EoFe3/ Fe2 0,77 V;EoAg / Ag 0,80 V?
Câu 21a) TÝnh h»ng sè c©n b»ng cña ph¶n øng Hg22⇌ Hg + Hg2+
b) Cã hiÖn tîng g× x¶y ra khi thªm Na2S vµo dung dÞch Hg2(NO3)2? Gi¶i thÝch
c) TÝnh h»ng sè c©n b»ng cña ph¶n øng x¶y ra ë (b)
Cho E0(Hg2+ /Hg22)= 0,91 V ; E0(Hg22/ Hg) = 0,798 V ; Ks (HgS) = 4 10-53
ĐS: a) Hg2
2
⇌ 2Hg 2+ + 2e ; G 10= – 2F (– 0,92) 2F (– 2F (– 0,92) 0,92)
Hg 2+ + 2e ⇌ Hg ; G 0
2= – 2F (– 0,92) 2F 0,85
Hg2
2
⇌ Hg 2+ + Hg ; G 0 = G 0
1+ G 0
2= – 2F (– 0,92) 1 F E 0 G 0 = – 2F (– 0,92) 1F.E 0 = – 2F (– 0,92) 2F(0,85 – 2F (– 0,92) 0,92) E 0 = 2(– 2F (– 0,92) 0,07) = – 2F (– 0,92) 0,14 V
Lg K = 1.( 0,14)
0, 059
= – 2F (– 0,92) 2,37 K = 4,26 10– 2F (– 0,92) 3
b) Khi thªm Na2S vµo dung dÞch Hg2(NO3)2 sÏ cã kÕt tña gåm Hg vµ HgS t¹o ra
do: Hg2
2
⇌ Hg 2+ + Hg vµ Hg2+ + S2 HgS
Na2S + Hg2(NO3)2 Hg + HgS + 2NaNO3.
c) Qu¸ tr×nh Hg2
2
⇌ Hg 2+ + Hg cã K = 4,26 10– 2F (– 0,92) 3 Qu¸ tr×nh Hg2+ + S2 HgS cã Ks (HgS) = 4 1053
Tæ hîp 2 qu¸ tr×nh cho:
Hg2
2
+ S2 ⇌ HgS + Hg cã K = 4,26 10 – 2F (– 0,92) 3 4 1053 = 1,7 1051
Câu 22.1 Cho pin điện
Ag| AgNO3 0,001M, Na2S2O3 0,1M || HCl 0,05M |AgCl,Ag
với Epin = 0,345V
a Viết phương trình phản ứng xảy ra khi pin hoạt động
2 3 2
0 [Ag(S O ) ] / Ag
c Tính TAgCl
d Thêm một ít KCN vào dung dịch ở nửa trái của pin Epin sẽ thay đổi như thế nào?
Trang 9Cho biết: Ag + 2S2O3 [Ag(S2O3)2] lg=13,46
Ag+ + 2CN- [Ag(CN)2]- lg=21
E0Ag+/Ag = 0,8V; RT
ln 0,059lg
0C) Cho pin điện
Ag| AgNO3 0,001M, Na2S2O3 0,1M || HCl 0,05M |AgCl,Ag
a Viết PTPư xảy ra khi pin hoạt động
Ag+ + 2S2O32- [Ag(S2O3)2]3- = 1013.46
10-3 0,1
Do Epin>0, nên ta có pin với 2 cực như sau:
- Ag| AgNO3 0,001M, Na2S2O3 0,1M || HCl 0,05M |AgCl,Ag + Khi pin hoạt động:
Anot(-): Ag + 2S O2 23 [Ag(S O )2 3 2]3- + e
Catot(+): AgCl + e Ag + Cl
-PTPƯ: AgCl + 2S O2 32 [Ag(S O )2 3 2]3- + Cl
2 3 2
0 Ag(S O ) / Ag
Ag+ + e Ag K1 = 100,0590,8
[Ag(S O )2 3 2]3- Ag+ + 2S O2 23 -1 = 10-13,46 [Ag(S O )2 3 2]3- + e Ag + 2S O2 23 K2 = 100,059E0 =
K1 -1
2 3 2
0 Ag(S O ) / Ag
E = 5,86.10 -3 V.
c Tính TAgCl
2 3 2
[ Ag(S O ) ] / Ag
2 3 2
0 [ Ag(S O ) ] / Ag
3
2 3 2
2 2
2 3
[Ag(S O ) ]
[S O ]
= 5,86.10-3 + 0.059lg
3 2
10 0.098
= -0,052 V
Trang 10Epin = Ecatot - Eanot = 0,345
Ecatot = 0,293 V = EAg / Ag = 0
Ag / Ag
E + 0,059 lg[Ag+]
[Ag+] TAgCl = [Ag+][Cl-] = 10-8,59.0,05 = 10-9,89 = 1,29.10 -10
d Thêm ít dd KCN vào dd ở nửa trái của pin Epin?
[Ag(S O )2 3 2]3- Ag+ + 2S O2 23 -1 = 10-13,46
Ag+ + 2CN- [Ag(CN)2]- =1021
[Ag(S O )2 3 2]3- + 2CN- [Ag(CN)2]- + 2S O2 23
K = 10-13,46 1021 = 10 7,54
Ta thấy, phức [Ag(CN)2]- bền hơn phức [Ag(S O )2 3 2]3- Vậy,
+ nồng độ của Ag+ (hay nồng độ của [Ag(S O )2 3 2]3- giảm) Eanot giảm + Ecatot không đổi
Epin = Ecatot - Eanot : tăng