BÀI TẬP PIN ĐIỆN HÓA -THẾ ĐIỆN CỰC-CÂN BẰNG TRONG ĐIỆN HÓA –ĐIỆN PHÂN Bài : Cho hai pin với chuẩn : Fe 2+ +2e Fe,E =-0,44V Cu 2+ +2e Cu,E =0,34V Thiết lập sơ đồ pin điện , tính E0 pin, cho biết chiều phản ứng Bài : Cho pin sau : Zn/ Zn(NO3)2 0,1 M , Ag / AgNO3 0,1 M chuẩn tương ứng -0,76 V, 0,8 V a Thiết lập sơ đồ pin với dấu điện cực b Viết phản ứng pin hoạt động c Tính E pin d Tính nồng độ ion pin ngừng hoạt động Bài : E0 pin Zn-Cu 1,10 V 250C Tính lượng tự chuẩn phản ứng ơxi hóa khử làm sở cho pin ĐA : -212 KJ Bài : Cho phản ứng sau : Pb (r) + 2Ag+ → Pb2+ + 2Ag (r) Tính số cân K ΔG0 250C.Biết : E 0Ag+ /Ag =0,8V,E 0Pb2+ /Pb =-0,13V ĐA : K = 2,6.1031 , ΔG0 = 1,8.102 KJ Bài : Tính K phản ứng sau : 2Fe3+ +2I- 2Fe 2+ +I , biết : E 0Fe3+ /Fe2+ =0,77V,E 0I /2I- =0,77V ĐA : K = 9,3 Bài : Tính bán phản ứng : Tl3+ + 3e → Tl(r) Biết : E 0Tl+ /Tl =-0,336V,E 0Tl3+ /Tl+ =1,25V 107 ĐA : 0,72 V 1,70V 1,20V -1,18V Bài : Cho sơ đồ sau : MnO-4 Mn IV Mn 2+ Mn Tính điện cực chuẩn bán phản ứng sau : MnO-4 +8H + +5e Mn 2+ +4H O ĐA : 1,5 V Bài : Vàng trạng thái số oxh = + có tự phân hủy theo sơ đồ phản ứng sau không? 1,41V 1,68V 3Au + 2Au+Au 3+ , biết : Au 3+ Au + Au ĐA : E phản ứng : 0,27 V=> tự xảy Mn Bài : Cho sơ đồ sau : MnO - 1,70V IV 1,20V -1,18V Mn 2+ Mn 0,7V 0,8V 0,3V TcO-4 TcO 2-4 TcO Tc 0,7V 0,4V 0,3V Re O4 Re O42 Re O2 Re a Tính điện cực chuẩn cặp : E 0MnO- /Mn 2+ ;E TcO ;E 0ReO- /ReO /TcO 4 b Xét trạng thái ơxi hóa Mn, Tc, Re có khả tự phân hủy Viết phương trình phản ứng, tính phản ứng c Ion MO-4 ( M= Mn, Tc, Re) có khả ơxi hóa mạnh nhất? d Zn có đẩy Mn2+ khỏi dung dịch muối khơng ? ĐA : a 1,5 V; 0,76 V ; 0,50 V b có TcO-4 xảy E = 0,10 V c MnO-4 mạnh 1,7 V d E= -0,42 V Bài 10 : Cho bán phản ứng sau: MnO-4 +8H + +5e Mn 2+ +4H O;E =1,51V MnO +4H + +2e Mn 2+ +2H O;E =1,23V Xác định E0 bán phản ứng sau: MnO-4 +4H + +3e MnO +2H O Bài 11 : Viết phương trình phản ứng xảy trộn lẫn ba dd sau với nhau: ThuVienDeThi.com 25 ml dd Fe(NO3)2 0,1 M , 25 ml dd Fe(NO3)3 M , 50 ml AgNO3 0,6 M, có thả mảnh Ag 0 vụn Biết : E Ag 0,8V ; EFe 0,77V 3 / Ag / Fe2 0 0,8V ; ECu 0,34V , TAgCl 1,8.1010 Tính điện cực Ag/AgCl, KCl Bài 12: Cho : E Ag 2 / Ag / Cu Cl 1,0 M Xác định chiều dòng điện pin tạo thành điện cực điện cực đồng tiêu chuẩn Viết phương trình phản ứng xảy pin tính số cân phản ứng 15 Xác định Tt AgBr , biết pin tạo thành điện cực hydro tiêu chuẩn điện cực Ag/AgBr, Br- (0,1 M ) có sức điện động 0,14 V Cho : E Ag 0,8V / Ag Bài 13 : Hai cốc , chứa dd với nồng độ ion sau: - cốc 1: Fe3 0, M ; Fe 0,1M -cốc : Fe3 0,1M ; Fe 0, M a.Nhúng vào dd hai Pt nối dd cầu muối Xác định sức điện động pin b Nối điện cực dây dẫn , tính nồng độ ion Fe2+, Fe3+ cốc đựng lít dd điện lượng qua dây dẫn ? Bài 14 : Xác định sức điện động pin tiêu chuẩn tạo thành điện cực : Sn / Sn; Pb / Pb Nếu : Sn 1M ; Pb 105 M sức điện động pin ? Biết : 0 ESn 0,14V ; EPb 0,126V 2 2 / Sn / Pb Bài 15: Tính cặp Ag+/Ag so với cặp Cu2+/Cu nồng độ Ag+ Cu2+ tương ứng 4,2.10-6 0 1,3.10-3M Tính ∆G mol e trao đổi điều kiện cho Biết E Ag 0,8V ; ECu 0,34V 2 / Ag / Cu Bài 16: Cho phản ứng: S + 2H++2e →H2S ; E0 = -0,14 V SO2 + 4H++ 4e → S + 2H2O ; E0 = 0,45 V Tính K cân phản ứng : SO2 + 2H2S →3S + 2H2O B ài 17 : Một pin điện hình thầnh từ điện cực Một địên cực gồm Cu nhúng dd CuSO4 0,50 M Điện cực thứ hai gồm Pt nhúng vào dd Fe2+, Fe3+ với lượng cho Fe Fe3 Dùng dây dẫn nối đầu Cu Pt a Cho biết dấu điện cực pin Viết phản ứng điện cực Tính sức điện động ban đầu pin Biết thể tích dd CuSO4 lớn Fe3 b Tính tỷ số pin ngừng hoạt động cho : Fe3 / Fe 0,77V , Cu / Cu 0,34V 3 Fe Bài 18: Cho pin sau : Zn/ Zn(NO3)2 0,1 M , Ag / AgNO3 0,1 M chuẩn tương ứng -0,76 V, 0,8 V a Thiết lập sơ đồ pin với dấu điện cực b Viết phản ứng pin hoạt động c Tính E pin d Tính nồng độ ion pin ngừng hoạt động Bài 19: Tính Tt AgCl 250C biết : E Ag / Ag 0,80V ; E AgCl / Ag 0, 22V Bài 20: Tính số cân phản ứng: Cu + Br2 → Cu2+ + 2Br- Biết Cu / Cu 0,34V , EBr 1,09V / Br Bài 21: Điện phân dd SnCl2 M với điện cực Pt trơn nhẵn Viết phản ứng xảy điện 0,14V ; ECl0 / Cl 1,36V cực Tính sức điện động phân cực biết : ESn 2 / Sn Để điện phân xảy phân hủy ? 0 Bài 22: Cho biết : ECu 0,16V ; ECu 0,52V ;TCuCl 1,0.107 Một dd chứa CuSO4 0,10 M , NaCl 2 / Cu / Cu 0,20 M bột Cu dư Phản ứng sau có xảy khơng : Cu (r) + Cu2+ + 2Cl- 2CuCl Tính số cân phản ứng tính nồng độ mol ion trạng thái cân Bài 23: Cho phản ứng sau : Pb2+ + 2Cr2+ 2Cr3+ + Pb ; E0 = 0,28 V.Tính E phản ứng ,biết: [Pb2+]=[Cr2+] = 0,1 M; [Cr3+] = 0,01 M ThuVienDeThi.com ĐA : - 0,04 V Bài 24 : Tính E pin gồm điện cực Zn2+/ Zn 2H+/H2 điều kiện sau : [Zn2+] = 0,01 M, [H+] = 2,5 M; áp suất khí hydro 0,3 atm E0Zn2+/ Zn = -0,76 V ĐA : 0,86 V Bài 25 : Cho phản ứng sau: Ag (r) + H+ (aq) + I-(aq) AgI (r) + 1/2H2 (k) ; trạng thái chuẩn Phản ứng có xảy không? Biết : E 0Ag+ /Ag =0,8V,TAgI =8,3.10-17 0 ĐA : Phản ứng xảy E AgI/Ag =-0,15V < E 2H + /H =0,0V Bài 26: Cho phản ứng sau : 2Ag + 4HCN 2H[Ag(CN)2] + H2 Biết : Ag+ + 2CN- [Ag(CN)2]- ; Kb = 7.1019 , nồng độ chất M , E 0Ag+ /Ag =0,80V ĐA : E 0Ag(CN) - /Ag =-0,37V < E 2H + /H =0,0V , phản ứng xảy 2 Bài 27 : Trộn 10 ml dung dịch SnCl2 0,1 M với 10 ml dung dịch FeCl3 0,1 M Xác định thành phần chất tan dung dịch hệ cân Từ suy ơxi hóa khử cặp dung dịch ĐA : nồng độ thiếc II = nồng độ thiết IV = 0,025 M nồng độ sắt II = 0,05 M; nồng độ sắt III = 2,3.10-12 M Ecb = 0,15 V Bài 28: Nhúng sợi Ag vào dung dịch Fe2 (SO4)3 0,05 M Xác định thành phần cuối hệ Từ suy điện cực cặp dung dịch ĐA : K = 0,32 , nồng độ ion sắt II bạc = 0,08 M ,ion sắt III = 0,02 M Ecb = 0,72 V E 0Fe3+ /Fe2+ =0,77V;ESn =0,15V;E 0Ag+ /Ag =0,80V 4+ /Sn 2+ Bài 29 : Tính số cân phản ứng khử H2S Fe3+ Cho E 0Fe3+ /Fe2+ =0,77V ; E 0S /S2- =-0,48V Đối với H2S có pK1 = 7,02 ; pK2 = 12,9 ĐA : 1022,5 Bài 30 : Đánh giá khả phản ứng Cu2+ I-.Cho E 0Cu 2+ /Cu =0,34V ; E 0I- /3I- =0,5355V ; TCuI =10-12 E Cu 2+ /Cu + =0,153V ĐA: Tính E 0Cu 2+ /CuI so sánh với E 0I- /3I- =0,5355V Thấy E 0Cu 2+ /CuI > E 0I- /3I- =0,5355V ,nên Cu2+ ơxi hóa dễ dàng 3 tạo I CuI Bài 31 : Đánh giá thành phần cân hỗn hợp gồm Ag+ 10-3M, NH3 M Cu Cho số bền phức : Ag(NH ) 2+ =107,24 ; Cu(NH ) 42+ =1012,03 ; E 0Cu 2+ /Cu =0,337V ; E 0Ag+ /Ag =0,8V , 250C I- ĐA : Tính K phản ứng 2Ag+ + Cu → Ag + Cu2+ pK = 15,61 Với số không bền (phân ly phức Ag(NH ) 2+ =107,24 ), phản ứng tạo phức bền Cu2+, tổ hợp trình Tính thành phần chất cân tổ hợp Vậy Ag(NH ) 2+ = 5,9.10-9 M Cu(NH ) 42+ = 5.10-4 Bài 32 : Cho : E 0Au3+ /Au =1,5V ; E 0Au + /Au =1,68V Tính : a Nồng độ mol Au+ lớn dung dịch Au3+ 0,001 M b Trong dung dịch có dư ion X-, Au+ tạo phức AuX -2 có số khơng bền K1, Au3+ tạo phức AuX -4 có số khơng bền K2 ,dư ion X- có cân sau : 3AuX -2 AuX -4 +2X - +2Au;K' Viết biểu thức tính K’ theo K1 , K2 ,K Biết X- : Br- , pK1 = 12 , pK2 = 32; CN- , pK1 = 38 , pK2 = 56 Dựa vào tính tốn đưa kết luận ? c Vàng tan dung dịch KCN M có bão hịa khí oxi Dựa vào kết tính được, giải thích tượng (ở pH = 0, E 0O2 /H2O =1,23V , HCN có pK = 9,4 , áp suất O2 = atm, lúc cân nồng độ [Au(CN)-2 ]=1M ) ĐA : a Au+ Au3+ + 2Au có lg K = 9,317 [Au+] = 9.10-5 b X- = Br- có K’ = 1,37.105 ; X- = CN- có 1,37 10-49 Au+ tạo phức tham gia phản ứng oxi hóa –khử ThuVienDeThi.com c tính nồng độ ion CN- cân bằng, E 0Au(CN)- /Au =-0,566V ; E O2 /H2O =0,539V ; E 0Au(CN)- /Au =-0,566V < 2 E O2 /H2O =0,539V , Au tan dung dịch KCN theo phản ứng hóa học sau : 4Au + KCN + 2H2O + O2 → 4K[Au(CN)2 + KOH Bài 33 : Cho g PbSO4 nguyên chất vào 150 ml nước đến cân thiết lập ,nhúng vào điện cực Pb điện cực đối chiếu có E0 = 0,237 V.Ở 298K có hiệu điện 0,478 V a Cho biết điện cực điện lớn Điện cực catot, anot Tính TPbSO4 Biết E 0Pb2+ /Pb =-0,126V b Cho PbSO4 nguyên chất vào 150 ml dung dịch H2SO4 có pH = Thì hiệu điện điện cực Pb điện cực đối chiếu Tại nhiệt độ cố định TPbSO4 = 1,1 10-8 Cho : PbSO (r)+2I- PbI +SO 2-4 ;K1 =4,6.10-1 PbI +CrO 42- PbCrO +2I- ;K =4,3.1012 PbS+CrO 2-4 PbCrO (r)+S2- ;K =7,5.10-8 c Tính tích số tan PbS C 2+ 0, 059 log Pb => nồng độ mol Pb2+ =1,288.10-4 -8 2+ -5 TPbSO4 =1,66.10 pH = nồng độ Pb = 3,318.10 Từ phương trình Nec tính E = Eđ/ch - E Pb2+ /Pb = 0,495 V ĐA : E 0Pb2+ /Pb =-0,241V , mặt khác : E Pb2+ /Pb =E 0Pb2+ /Pb TPbS = 4,2.10-28 Bài 34: Tính nồng độ ban đầu HSO4- , biết đo suất điện động pin Pt/I- 0,1 M ; I3- 0,02 M// MnO-4 0,05 M , Mn2+ 0,01 M, HSO4- C (M) 25 0C có giá trị 0,824 V Biết : E 0MnO- =1,51V;E 0I- =0,5355V;K HSO- =10-2 4 ĐA : 0,364 M Tính điện cực cặp ơxi hóa- khử theo điều kiện phản ứng tính [H+] = 0,054 M Từ cân HSO4- tính nồng độ HSO4- ban đầu Bài 35 : a Thiết lập pin theo phản ứng sau : Pb (r) + CuBr2 (dd) 0,01 M→ PbBr2 (r) + Cu (r) b Nếu 250C suất điện động pin 0,442 V, TPbBr2 bao nhiêu? E 0Pb2+ /Pb =-0,126V , E 0Cu 2+ /Cu =0,34V ĐA : a (-) Pb/ PbBr2(r) , Br- // CuBr2 / Cu (+) b tính E điện cực theo điều kiện có Lập biểu thức tính E pin , suy TPbBr2 = 2,5.10-5 Bài 36 : Phản ứng AgNO3 với KCl dung dịch tạo thành kết tủa AgCl giải phóng lượng Ta tạo tế bào điện hố (pin) sinh cơng điện nhờ phản ứng a) Viết cơng thức tế bào điện hoá theo quy tắc IUPAC nửa phản ứng điện cực anot catot b) Tính G298 phản ứng kết tủa AgCl E 0298 tế bào điện hoá Cho: TAgCl 250C 1,6 10 –10 Điện phân 50 ml dung dịch HNO3 có pH = 5,0 với điện cực than chì 30 giờ, dòng điện 1A a) Viết nửa phản ứng điện cực phương trình phản ứng chung b) Tính pH dung dịch sau điện phân c) Tính thể tích dung dịch NaOH 0,0001 mol/L cần để trung hòa dung dịch sau điện phân d) Hãy cho biết nên dùng chất thị để xác định điểm dừng phản ứng trung hòa Coi khối lượng riêng dung dịch HNO3 loãng g/ml ThuVienDeThi.com ĐA : a) Nửa phản ứng oxi hoá anot: Nửa phản ứng khử catot: Ag – e + Cl – AgCl Ag+ + e Ag Ag+ + Cl – AgCl (r) Cơng thức tế bào điện hố: (Anot) Ag dd KCl dd AgNO3 Ag b) Tính G298 E 0298 : (Catot) Xét phản ứng Ag + Cl – AgCl (r) 1 Kc = = = 6,25.109 10 1, 6.10 TAgCl G298 = – RTlnKc = – 8,314 298 ln (6,25.109) = – 55884 J/mol = – 55,884 kJ/mol E 0298 = G 55884 =+ = + 0,5792 (V) + 0,58 V nF 96487 a) Nửa phản ứng oxi hoá anot: Nửa phản ứng khử catot: H2O - 2e 2H+ + O2 2H+ + e H2 H2O H2 + O2 Số mol nước bị điện phân 0,556 mol Khối lượng nước bị điện phân: 0,556 mol x 18 g/mol = 10,074 g Khối lượng dung dịch trước điện phân 50 ml Khối lượng dung dịch sau điện phân 50 - 10,074 = 39,926 (g) ~ 40 g 40 g Thể tích dung dịch sau điện phân là: V = = 40 ml = 0,04 L g/mL Số mol HNO3 = 0,051 x 10-5 = 10-7 (mol) 5.10 7 mol + CHNO3 = [H ] = = 1,25 10-5 M 0, 04 L pH = – lg [H+] = – lg (1,25 10-5) = 4,903 ~ 4,9 c) Phản ứng: NaOH + HNO3 = NaNO3 + H2O nNaOH = nHNO3 = 10-7 mol V ddNaOH = 10-3 L = 0,005 L = mL d) Phản ứng xảy axit mạnh bazơ mạnh nên dùng chất thị phenolphtalein có khoảng chuyển màu (pH) - 10 Bài 37: Dung dịch A gồm AgNO3 0,050 M Pb(NO3)2 0,100 M Tính pH dung dịch A Thêm 10,00 ml KI 0,250 M HNO3 0,200 M vào 10,00 ml dung dịch A Sau phản ứng người ta nhúng điện cực Ag vào dung dịch B vừa thu ghép thành pin (có cầu muối tiếp xúc hai dung dịch) với điện cực có Ag nhúng vào dung dịch X gồm AgNO3 0,010 M KSCN 0,040 M a) Viết sơ đồ pin b) Tính sức điện động E pin 250C c) Viết phương trình phản ứng xảy pin hoạt động d) Tính số cân phản ứng Cho biết : Ag+ + H2O AgOH + H+ (1) ; K1= 10 –11,70 Pb2+ + H2O PbOH+ + H+ (2) ; K2= 10 –7,80 Chỉ số tích số tan pKs : AgI 16,0 ; PbI2 7,86 ; AgSCN 12,0 RT ln = 0,0592 lg EAg ; = ,799 V + F /Ag Epin thay đổi nếu: a) thêm lượng nhỏ NaOH vào dung dịch B ; b) thêm lượng nhỏ Fe(NO3)3 vào dung dịch X? ThuVienDeThi.com ĐA : Ag+ + H2O → AgOH + H+ ; K1 = 10-11,7 (1) 2+ + + -7,8 Pb + H2O → ? PbOH + H ; K2 = 10 (2) Do K2 >> K1 nên cân định pH dung dịch Pb2+ + H2O → PbOH + H+ ; K2 = 10-7,8 (2) C 0,10 0,10 x x x x2 10 7 ,8 x = 10-4,4 = H+ ; pH = 4,40 0,1 x 2.a) Dung dịch B: Thêm KI : CAg+ = 0,025 M; CPb2+ = 0,050 CI- = 0,125M ; CH+ = 0,10M Ag+ + I AgI 0,025 0,125 0,10 2+ Pb + I PbI2 0,05 0,10 Trong dung dịch có đồng thời hai kết tủa AgI PbI2 AgI → Ag+ + I ; Ks1 = 1.10-16 (3) PbI2 → Pb2+ + I ; Ks2 = 1.10-7,86 (4) Ks1 E1 , ta có pin gồm cực Ag X cực + , cực Ag B cực – S đồ pin: ThuVienDeThi.com (-) Ag AgI AgSCN PbI2 b) Ag (+) SCN 0,03 M Epin = 0,179 – 0,001 = 0,178V c) Phương trình phản ứng: Ag + I– → AgI + e AgSCN + e → Ag + SCN– AgSCN + I– ? Ag + SCN– d) K = KsAgSCN = 10–12 KsAgI = 104 10–16 a) Khi thêm lượng nhỏ NaOH vào dung dịch B , xảy trường hợp: - Lượng NaOH q khơng đủ để trung hoà HNO3: Sự tạo phức hiđroxo Pb2+ khơng đáng kể, Epin khơng thay đổi - Lượng NaOH đủ để trung hồ HNO3: Có tạo phức hiđroxo Pb2+ Pb2+ giảm, Nồng độ I - tăng lên, nồng độ Ag+ giảm xuống, E1 giảm ; Epin tăng - Lượng NaOH đủ dư để trung hoà hết HNO3 hồ tan PbI2 tạo thành PbO2–, Pb2+ giảm Epin tăng PbI2 + OH– → PbO2– + H2O + I– 3+ 3+ b) Thêm Fe vào dung dịch X: Fe + SCN– → FeSCN2+ Nồng độ ion SCN– giảm, nồng độ ion Ag+ tăng, E2 tăng → Epin tăng Bài 38 : pH = 25oC điện cực tiêu chuẩn Eo số cặp oxi hoá - khử cho 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) chất trạng thái rắn Viết phương trình nửa phản ứng oxi hoá - khử cặp cho Tính Eo cặp IO4/ IO3 IO3/ HIO Về phương diện nhiệt động học dạng oxi hố - khử bền, dạng không bền? Tại sao? Thêm 0,40 mol KI vào lít dung dịch KMnO4 0,24 M pH = a) Tính thành phần hỗn hợp sau phản ứng b) Tính điện cực platin nhúng hỗn hợp thu so với điện cực calomen bão hồ Tính Eo cặp IO3/ I2(H2O) I2(H2O) iốt tan 0trong nước Cho biết: E MnO-4 /Mn 2+ =1,51V ; E điện cực calomen bão hoà 0,244 V ; RT ln = 0,0592 lg ; Độ tan iốt nước 5,0.10 M 25oC, F ĐA : 1,125 V Vì E IO3 / HIO < Eo HIO/ I2 ; nên HIO tự oxi hoá - khử Vậy dạng bền mặt nhiệt động học HIO, dạng khác: IO4, IO3, I2, I bền pH = a Thành phần hỗn hợp sau phản ứng: IO3 0,16 M ; Mn2+ 0,24 M ; I2 (H2O) 104M ; I2 (r) 0,12 M ; pH = b E so với điện cực calomen bão hoà: 1,18 0,244 = 0,936 V 1,17 V ThuVienDeThi.com ... Xác định sức điện động pin b Nối điện cực dây dẫn , tính nồng độ ion Fe2+, Fe3+ cốc đựng lít dd điện lượng qua dây dẫn ? Bài 14 : Xác định sức điện động pin tiêu chuẩn tạo thành điện cực : Sn... Tính điện cực Ag/AgCl, KCl Bài 12: Cho : E Ag 2 / Ag / Cu Cl 1,0 M Xác định chiều dòng điện pin tạo thành điện cực điện cực đồng tiêu chuẩn Viết phương trình phản ứng xảy pin tính... sơ đồ pin với dấu điện cực b Viết phản ứng pin hoạt động c Tính E pin d Tính nồng độ ion pin ngừng hoạt động Bài 19: Tính Tt AgCl 250C biết : E Ag / Ag 0,80V ; E AgCl / Ag 0, 22V Bài 20: