Đang tải... (xem toàn văn)
1. Bài tập có hướng dẫn giải 1.1. Dạng sức điện động của pin Bài 1 Hướng dẫn Bài 2 Hướng dẫn Bài 3 Hướng dẫn 1.2. Tính hệ số hoạt độ trung bình Bài 4 Hướng dẫn 1. Bài tập có hướng dẫn giải 1.1. Dạng sức điện động của pin Bài 1 Hướng dẫn Bài 2 Hướng dẫn Bài 3 Hướng dẫn 1.2. Tính hệ số hoạt độ trung bình Bài 4 Hướng dẫn 1. Bài tập có hướng dẫn giải 1.1. Dạng sức điện động của pin Bài 1 Hướng dẫn Bài 2 Hướng dẫn Bài 3 Hướng dẫn 1.2. Tính hệ số hoạt độ trung bình Bài 4 Hướng dẫn 1. Bài tập có hướng dẫn giải 1.1. Dạng sức điện động của pin Bài 1 Hướng dẫn Bài 2 Hướng dẫn Bài 3 Hướng dẫn 1.2. Tính hệ số hoạt độ trung bình Bài 4 Hướng dẫn
EBOOKBKMT.COM BÀI TẬP PIN ĐIỆN -IJŠ- Bài tập có hướng dẫn giải 1.1 Dạng sức điện động pin Bài Hướng dẫn EBOOKBKMT.COM Bài Hướng dẫn EBOOKBKMT.COM Bài Hướng dẫn 1.2 Tính hệ số hoạt độ trung bình Bài Hướng dẫn EBOOKBKMT.COM Bài Hướng dẫn Bài Hướng dẫn EBOOKBKMT.COM Bài Hướng dẫn 1.3 Xác định tích số tan muối khó tan Bài Hướng dẫn EBOOKBKMT.COM Bài Hướng dẫn EBOOKBKMT.COM 1.4 Xác định số vận tải Bài 10 Hướng dẫn EBOOKBKMT.COM 1.5 Xác định số cân Bài 11 Hướng dẫn EBOOKBKMT.COM 1.6 Tính số khơng bền ion phức Bài 12 Hướng dẫn 1.7 Tính số phân ly ion Bài 13 Hướng dẫn EBOOKBKMT.COM 1.8 Xác định pH dung dịch 10 EBOOKBKMT.COM b) Tính tế bào điện hố, từ cho biết (A) (B) trường hợp tế bào điện phân, trường hợp tế bào Galvani Cho : Cu2+/ Cu +0,34 V; Fe3+/Fe2+ 0,77 V Biết : Cu2+/Cu+ +0,15V; I2/2I- +0,54V Dung dịch bão hoà CuI nước 250C có nồng độ 10-6 M Hãy cho biết định lượng Cu2+ dung dịch nước thông qua phản ứng với dung dịch KI hay không? Hướng dẫn a) Nửa phản ứng anot catot cho tế bào điện hoá: Đối với (A): Cu/ CuSO4 M// FeSO4 M, Fe2(SO4)3 0,5 M/ Pt - Anot: Cu - 2e Cu2+ - Catot: Fe3+ + e Fe2+ Đối với (B): Pt/ FeSO4 M, Fe2(SO4)3 0,5 M// CuSO4 M/ Cu - Anot: Fe2+ - e Fe3+ - Catot: Cu2+ + 2e Cu b) Ta thấy điện cực nồng độ ion Cu2+, Fe2+, Fe3+ 1M CuSO4 → Cu2+ + SO421 1 2+ FeSO4 → Fe + SO421 1 Fe2(SO4)3 → 2Fe3+ + 3SO420,5 1,5 Như có ∆E = ∆E - Với tế bào (A): Ta có : Có A tế bào Galvani - Với tế bào (B): Ta có: B tế bào điện phân 2.- Dung dịch bão hoà CuI nước có nồng độ 10-6 M CuI Cu+ + IKS -6 -6 10 10 KS = [Cu+].[I-] = 10-6.10-6 = 10-12 - Tính Cu2+ + e Cu+ Cu+ + ICuI K2 = 1012 Cu2+ + I- + e CuI K3 = K1.K2 = 1014,534 Mặt khác , phản ứng sau xảy ra: Cu2+ + 2ICuI + 1/2I2 K lớn, thực tế coi phản ứng xảy hồn tồn Vậy định lượng Cu2+ dung dịch nước thông qua phản ứng với KI Bài 31 Hãy trình bày cách thiết lập sơ đồ pin cho pin hoạt động xảy phản ứng: + H3AsO4 + NH3 → H AsO4 + NH Eo Tính sức điện động pin điều kiện tiêu chuẩn ( pin ) 21 EBOOKBKMT.COM C C Biết H3AsO4 = 0,025 M; NH3 = 0,010 M a) Tính sức điện động pin b) Tính điện cực hệ đạt trạng thái cân Cho: pK ai(H3AsO4 ) atm; 25 oC: = 2,13; 6,94; 11,50; 2,303 pK a(NH + ) 9, 24 (pKa = - lgKa, với Ka số phân li axit) p H2 RT 0,0592 F Hướng dẫn Phản ứng xảy pin tổ hợp từ cân sau: �� � � H3AsO4 �� H+ + H AsO4 �� � NH +4 � NH3 +H+ �� - �� � + � H AsO + NH H3AsO4 + NH3 �� K (*) Như cân liên quan đến q trình cho - nhận H +, chọn điện cực hiđro để thiết lập pin Vì giá trị điện cực hiđro ( E 2H + /H ) phụ thuộc vào [H+]: 0,0592 [H + ]2 E 2H+ /H = lg 2 p H2 nên điện cực platin nhúng dung dịch H3AsO4(có [H+] lớn hơn) dương hơn, catot Ngược lại điện cực platin nhúng dung dịch NH3 anot Vậy ta có sơ đồ pin: (-) Pt(H2)│NH3(aq)║ H3AsO4(aq) │Pt (H2) (+) pH pH = 1atm = 1atm Q trình oxi hóa xảy anot: 2 �� � � H2 �� 2H++ 2e K=1 �� � NH +4 (K -1 � a ) = (109,24)2 2NH3 +H+ �� �� � NH +4 � 2NH3 + H2 �� + 2e � Ea K1 =10-2.E a /0,0592 (1) 9,24 0,0592 -2 = = - 0,547 (V) Quá trình khử xảy catot: �� � � 2H3AsO4 �� H+ + H AsO (K a1 ) = (10-2,13)2 �� � � H2 2H++ 2e �� K=1 2.Ec /0,0592 �� � � 2H3AsO4 + 2e �� H2 + H AsO4 K =10 (2) � Ec -2,13 0,0592 = = - 0,126 (V) 0 Eo Vậy pin = E c - E a = 0,421 (V) (Hoặc từ (*) ta có: K = Ka1.(Ka)-1 = 10E/0,0592 E0pin = E = 0,421 (V)) Do phân li nước dung dịch NH3 0,010 M dung dịch H3AsO4 0,025 M không đáng kể, nên: a) Tại dung dịch nửa pin trái: �� � NH +4 � NH3 +H2O �� + OH22 Kb = 10-4,76 EBOOKBKMT.COM [] � + [ NH ] 0,010-x x x = [OH-] = x = 4,08.10-4 (M); [NH3] = 9,59.10-3 (M); [H+] = 2,45.10-11 (M) Từ (1), ta có: Ea = E a + 0, 0592 [NH +4 ]2 lg [NH3 ]2 p H 2 p 0, 0592 �4, 08.10 4 � lg � �9,59.103 � � � � Vì H2 1atm nên: Ea = -0,547 + = - 0,63 (V) + (Hoặc Ea = 0,0592.lg[H ]) Đối với H3AsO4, Ka1 ? Ka2 ? Ka3 nên dung dịch nửa pin phải: - [] H3AsO4 � H+ + H AsO Ka1=10-2,13 0,025-x x x � [ H AsO ] = [H+] = x = 0,0104 (M); [H3AsO4] = 0,0146 (M) Từ (2), ta có: Ec = E c + [H3AsO4 ]2 0, 0592 lg [H AsO 4 ]2 p H 2 0, 0592 �0, 0146 � lg � � �0, 0104 � �- 0,12 (V) � Ec = -0,126 + (Hoặc Ec = 0,0592.lg[H+]) � Epin = -0,12 + 0,63 = 0,51 (V) b) Khi hệ đạt trạng thái cân điện cực nhau: Ec = Ea + ��� H AsO2 + NH K = 107,11 H3AsO4 + NH3 � 0,025 0,010 0,015 0,010 Hệ thu gồm: NH +4 NH +4 0,010 0,010 M; H AsO4 0,010 M; H3AsO4 0,015 M Do phân li nước khơng đáng kể, pH hệ tính theo cân bằng: [] H3AsO4 � H+ + H AsO4 K a1 =10-2,13 x 0,010+x 0,015-x - � [H+] = x = 4,97.10-3 (M); [H3AsO4] �0,010 (M); [ H AsO ] �0,015 (M) [H3AsO ]2 0, 0592 lg [H AsO4 ]2 p H � Ea = Ec = E c + (Hoặc Ea = Ec = 0,0592.lg[H+]) 0, 0592 �0, 01 � lg � � �0, 015 � �- 0,136 (V) = -0,126 + Bài 32: Cho pin: Pt/ Fe3+ (0,01M), Fe2+ (0,05M), H+ (1M) // KCl bão hồ, Hg2Cl2(R)/Hg a) Viết phương trình phản ứng xảy pin hoạt động b) Thêm NaOH vào bên trái pin [OH-] = 0,02M (Coi thể tích dung dịch khơng thay đổi) Tính SĐĐ pin đó? Biết: , ECal = 0,244V, , , nhiệt độ khảo sát Hướng dẫn 3 �� � Fe E 3 2 : Fe 1e �� � a Tính Fe /Fe [H+] = 1M => Không xảy thuỷ phân 23 EBOOKBKMT.COM � E Fe3+ / Fe2 E Vì Fe 3+ / Fe 2 Fe3 � 0, 0592 � � � 0, 729V lg 2 � Fe � � � � E Fe3+ / Fe2 E Cal ta có: �� � Fe 2 Fe 1e �� � 3 Cực dương: Hg 2Cl � Hg 2Cl2 2e Cực âm: => Phương trình phản ứng xảy ra: �� � 2Fe 2 Hg 2Cl � 2Fe3 2Hg 2Cl �� � b Khi thêm NaOH vào cực Fe3+/Fe2+ đến có [OH-] = 0,02M ta có: �� � Fe OH � Fe3 3OH �� � �� � Fe OH � Fe 2OH �� � 2 � Fe3 � � � � Fe 2 � � � Ks Fe OH � OH � � � Ks Fe OH � OH � � � Ks Fe OH 0, 0592 lg Ks Fe OH � OH � � � 37,5 10 0,77 0, 0592 lg 15,6 0, 426 10 0, 02 (V) � E Fe3+ / Fe2 E Fe3+ / Fe2 E Fe3+ / Fe2 E E Cal Khi Fe3+ / Fe2 Vậy lúc đó: * Cực dương cực calomen �� � 2Hg 2Cl Hg Cl2 �2e �� � * Cực âm cực Fe3+/ Fe2+ Fe OH �OH Fe OH �1e E pin E Cal E Fe3+ / Fe2 0, 244 0, 426 0, 67 (V) Bài 33 Trộn hai thể tích hai dung dịch SnCl 0,100 M FeCl3 0,100 M Xác định nồng độ ion thiếc ion sắt cân 250C Tính cặp oxi hóa khử cân Khi nhúng sợi Ag vào dung dịch Fe 2(SO4)3 2,5.10-2 M Xác định nồng độ Fe 3+, Fe2+ Ag+ cân 250C o o Biet ESn4+ = 0,15 V ; Eo 3+ = 0, 77 V ; E = 0, 80 V + Fe 2+ Ag Sn + Fe Ag 2+ 3+ � Sn4+ + Fe2+ Hướng dẫn giải Sn + Fe CMcb 0,05-x 0,05-2x x 2x lgK = 2.(0,77 – 0,15)/ 0,059 = 21 => K = 1021 24 EBOOKBKMT.COM K lớn nồng độ Fe3+cho phản ứng nhỏ nhiều so với Sn2+ => phản ứng gần hoàn toàn 2x ; 0,05 [Fe2+] = 0,05 M; [Sn4+] = 0,025 M; [Sn2+] = 0,025 M; [Fe3+] = M 0,025 0,05 0, 0025 K= => 1.10 = => = [Fe3+] = 1,58.10-12 M 1,58.10 12 0, 059 0, 025 Khi cân Ecb = 0,77 + 0,059 lg 0, 05 = 0,15 + lg 0, 025 = 0,15 V 0, 025. 21 CMcb Ag + Fe3+ 0,05 – x Ag+ + Fe2+ x x 0, 77 0,80 lgK = 0, 059 = -0,51 => K = 0,31 x Ta có: 0, 05 x = 0,31 => x = [Ag+] = [Fe2+] = 4,38.10-2 M [Fe3+] = 10-3 M 6.103 2 Ecb = 0,77 + 0,059 lg 4,38.10 = 0,80 + 0,059 lg 4,38.10-2 = 0,72 V Bài 34 Dung dịch X gồm Cu(NO3)2 0,06M Pb(NO3)2 0,04M Tính pH dd X Cho 25,00 ml dd X trộn vào 25,00 ml dung dịch NaIO 0,12M HIO3 0,14M thu dung dịch Y Cho điện cực Cu nhúng vào dung dịch Y ghép thành pin với điện cực Ag nhúng vào dung dịch Z gồm AgNO 0,01M NaI 0,04M 250C a Viết sơ đồ pin điện? b Tính suất điện động pin 250C ? Biết: pKs Cu(IO3)2, Pb(IO3)2, AgI 7,13 ; 12,61 ; 16,00 * * 0 Cu 108 ; Pb 107,8 ; ECu 0,337V ; EPb 0,126V ; E Ag 0, 799V 2 2 ( OH ) ( OH ) / Cu / Pb / Ag Hướng dẫn giải Ta có cân bằng: �� � � Cu2+ + H2O �� Cu(OH)+ + H+ �� � � Pb2+ + H2O �� Pb(OH)+ + H+ �� � + � H2O �� H + OHVì CCu 2 K1 ≈ CPb2 K (1) K1 = 10-8 (2) K2 = 10-7,8 (3) Kw = 10-14 >> Kw nên ta tính pH theo cân (1) (2), bỏ qua cân (3) � H� � Cu (OH ) � � Pb(OH ) � � � � � � � Theo điều kiện proton, ta có: Theo cân (1), (2), ta có : K1 � Cu 2 � K2 � Pb2 � � � � �� h K � h Cu 2 � K2 � Pb 2 � � � � � h h Giả sử nồng độ cân Cu2+, Pb2+ nồng độ ban đầu, ta tính h = 3,513.10-5(M) Tính lại nồng độ cân Cu2+, Pb2+ theo giá trị H+ Gọi x, y nồng độ cân Cu(OH)+, Pb(OH)+ Theo cân (1), (2) ta có 25 EBOOKBKMT.COM x.3,513.105 K1 108 � x 1,708.105 0,06 x y.3,513.10 5 K2 107,8 � y 1,805.105 0,04 y Giá trị x, y nhỏ so với nồng độ ban đầu nên nồng độ cân Cu 2+, Pb2+ coi nồng độ ban đầu (kết lặp) Vậy [H+] = 3,513.10-5 ; pH = 4,454 a/ Sau trộn CCu 2 0,03M ; C Pb2 0,02M ; CH 0,07 M ; CIO 0,13M Vì mơi trường axit mạnh nên bỏ qua tạo phức hiđroxo ion kim loại Các phản ứng: �� � � Pb2+ + 2IO3- �� Pb(IO3)2 K3 = 1012,61 >> Cbđ 0,02 0,13 [ ] 0,09 �� � � Cu2+ + 2IO3- �� Cu(IO3)2 K4 = 107,13 >> Cbđ 0,03 0,09 [ ] 0,03 Thành phần giới hạn dung dịch Y gồm: Pb(IO3)2; Cu(IO3)2; IO3-; H+; Na+; NO3Có cân bằng: �� � � Pb(IO3)2 �� Pb2+ + 2IO3(4) K3-1 = 10-12,61 �� � � Cu(IO3)2 �� Cu2+ + 2IO3(5) K4-1 = 10-7,13 -1 -1 Vì K3 � phản ứng hoàn toàn Cbđ 0,01 0,04 Sau 0,03 Thành phần giới hạn dung dịch: AgI; I-; Na+, NO3Có cân bằng: �� � � AgI �� Ag+ + IK6-1 = 10-16 Cbđ 0,03 [ ] x 0,03 + x 26 EBOOKBKMT.COM 1 16 � K x.(0,03 x) 10 � x = 3,333.10-15 Thế điện cực Ag nhúng vào dung dịch A là: 15 E Ag / Ag E Ag 0,0592log � Ag � � � 0,799 0,0592log(3,333.10 ) / Ag 0,058(V ) E Ag / Ag ECu 2 /Cu Vì nên điện cực Cu catot bên phải sơ đồ pin, điện cực Ag anot bên trái sơ đồ pin Vậy, sơ đồ pin (-) Ag│AgI, dung dịch I- 0,03M ║ Pb(IO3)2; Cu(IO3)2; IO3- 0,03M; H+; Na+; NO3-│Cu (+) b/ Ở 250C, Epin = E(+) - E(-) = 0,216 – (-0,058) = 0,274 (V) Bài 35: Dung dịch X gồm K2Cr2O7 0,010M; KMnO4 0,010M; Fe2(SO4)3 0,0050M H2SO4 (pH dung dịch 0).Thêm dung dịch KI vào dung dịch X nồng độ KI 0,50M, dung dịch Y (coi thể tích khơng thay đổi thêm KI vào dung dịch X) a Hãy mô tả trình xảy cho biết thành phần dung dịch Y b Tính điện cực platin nhúng dung dịch Y c Cho biết khả phản ứng Cu2+ với I- (dư) điều kiện tiêu chuẩn.Giải thích d Viết sơ đồ pin ghép điện cực platin nhúng dung dịch Y điện cực platin nhúng dung dịch gồm Cu2+, I- (cùng nồng độ 1M) chất rắn CuI viết phương trình hố học phản ứng xảy điện cực xảy pin hoạt động Cho: E0(Cr2O72-/Cr3+) = 1,330V; E0(MnO4-/Mn2+)= 1,510V; E0(Fe3+/Fe2+) = 0,771V; E0(I3-/I-)= 0,5355V; RT E0(Cu2+/Cu+) = 0,153V; pKs(CuI) = 12; 250C: 2,303 F 0,0592; Cr(z = 24) 0 E - 2+ = 1,51 V > E 2- 3+ Cr2 O /Cr a) Do MnO4 /Mn xảy sau: Hướng dẫn giải 0 = 1,33 V > E = 0,771V > E = 0,5355 V, Fe /Fe I /I 3+ 2+ - - nên trình - MnO4 + 16 H+ + 15 I- � Mn2+ + I3 + H2O 0,01 0,5 0,425 0,01 0,025 2- - Cr2O + 14 H+ + I- � Cr3+ + I3 + H2O 0,425 0,025 0,335 0,02 0,055 0,01 - - Fe3+ + I- � Fe2+ + I 0,01 0,335 0,055 0,32 0,01 0,06 - Thành phần dung dịch Y: I 0,060 M; I- 0,32 M; Mn2+ 0,01 M; Cr3+ 0,02 M; Fe2+ 0,01 M - b I + e � I- E- I3 /I - 0,5355 + c Do = E - - = 0,5355 V I /I 0,0592 > E Cu 2+ /Cu log 0,06 (0,32) = 0,54 V = 0,153 V nên ngun tắc Cu2+ khơng oxi hóa I- phản ứng: - Cu2+ + I- � Cu+ + I xảy theo chiều nghịch E Cu 2+ /CuI =E Nhưng dư I- tạo kết tủa CuI Khi 27 Cu 2+ /Cu + 0,0592.log K S(CuI) � 0,863 V EBOOKBKMT.COM Như E 0 Cu 2+ /CuI = 0,863 V > E - - = 0,5355 V I /I � Cu2+ oxi hóa I- tạo thành CuI: - Cu2+ + I- � CuI � + I Bài 36 1/ Cho biết giá trò điện cực : E0Fe2+/Fe = -0,44V ; E0Fe3+/Fe2+ = 0,77V a) Xác đònh E0 cặp Fe3+/ Fe b) Từ kết qủa thu đượcv chứng minh cho sắt kim loại tácdụng với dung dòch HCl 0,1M tạo thành Fe 2+ tạo thành Fe3+ 2/ Từ dư kiện bảng điện cực chuẩn số cặp oxi hóa – khử, chứng minh kim loại điện cực âm điều kiện chuẩn đẩy hidro khỏi dung dòch axit Hướng dẫn 2 1/ a) Fe + 2e = Fe (1) G10 =-n1E10F =-2.(-0,44).F 0 Fe3 + 1e = Fe2+ (2) G2 =-n2E2 F =-1.(0,77).F Fe3 + 3e = Fe 0 (3) G3 =G10 +G2 0 G3 =-n3E3 F =-3E3 F =� -2. -0,44 0, 77 � F � � E3 2 0, 44 0, 77 0, 036 V � H � 101 (mol/l) � � b) Trong dung dòch HCl 0,1M E2H / H E2H 0, 059lg � H � 0, 059 V / H2 � � 0 E0 E2H EFe 3 Fe2 / Fe / H2 / Fe2 H+ oxi hóa Fe thành Fe2+ 2/ Phản ứng : n H2 (1) Như có bán phương trình phản ứng : M + nH+ = M n+ + 2H + M n+ + 2e = H2 + ne = M (2) (3) E2H =0V /H E0 M n / M n Để phản ứng (1) phương trình (2) nhân với rối trừ phương trình (3) Khi G phản ứng : n n E2H E n / H2 G = G(2) - G(3) = - 2F - ( -n.F M / M ) E2H /H E n = -nF( - M /M) Để chi phản ứng xảy G < Vậy : E2H /H E n - M /M > 28 EBOOKBKMT.COM E2H =0V /H E0 n Vì M /M < Bài 37: Một pin cấu tạo điện cực: điện cực thứ gồm đồng nhúng dung dịch Cu2+ có nồng độ 10-2 M; điện cực thứ gồm đồng nhúng dung dịch phức chất [Cu(NH 3)4]2+ có nồng độ 10-2 M Sức điện động pin 250C 38 mV a.Tính nồng độ (mol.l-1) ion Cu2+ dung dịch điện cực âm b.Tính số bền phức chất Biết : = 0,34 V Hướng dẫn a Điện cực Cu nhúng dung dịch phức chất [Cu(NH3)4]2+: = + lg[Cu2+] Mà [Cu2+] tự dung dịch thấp so với điện cực Cu 2+/Cu lại, nên điện cực Cu nhúng dung dịch phức chất [Cu(NH3)4]2+ có điện < điện cực lại đóng vai trò cực âm Ta có pin : (-) Cu [Cu(NH3)4]2+ 10-2MCu2+ 10-2M Cu (+) Sức điện động pin : E = (+) - (-) = 0,038 = lg lg[Cu2+](-) = -3,288 Vậy [Cu2+] điện cực âm = 5,15 10-4M b Vì : [Cu(NH3)4]2+ Cu2+ + 4NH3 -2 -4 [ ] 10 M 5,15 10 M 45,1510-4M Bài 38: Dung dịch X gồm K2Cr2O7 0,010 M; KMnO4 0,010 M; Fe2(SO4)3 0,0050 M H2SO4 (pH dung dịch 0) Thêm dung dịch KI vào dung dịch X nồng độ KI 0,50 M, dung dịch Y (coi thể tích khơng thay đổi thêm KI vào dung dịch X) a) Hãy mô tả trình xảy cho biết thành phần dung dịch Y b) Tính điện cực platin nhúng dung dịch Y c) Cho biết khả phản ứng Cu2+ với I- (dư) điều kiện tiêu chuẩn Giải thích Cho: E 2 Cr2 O E /Cr Cu 2+ /Cu = 1,330 V; E 3+ = 0,153 V; MnO /Mn 2+ = 1,510 V; E Fe 3+ /Fe 2+ = 0,771 V; E = 0,5355 V I3 /I pKs(CuS) = 12 Hướng dẫn E - MnO /Mn 2+ = 1,51 V > E a Do trình xảy sau: - 2- Cr2 O /Cr 3+ = 1,33 V > E Fe 3+ /Fe 2+ = 0,771V > E - I /I - = 0,5355 V, nên - MnO + 16 H+ + 15 I- � Mn2+ + I3 + H2O (1) 0,01 0,5 [ ] 0,425 0,01 Cr2 O 27 0,025 I3 + 14 H+ + I- � Cr3+ + + H2O 0,425 0,025 0,335 0,02 0,055 [ ] 0,01 - [ ] Fe3+ + I- � Fe2+ + I3 0,01 0,335 0,055 0,32 0,01 0,06 - - (2) (3) Thành phần dung dịch Y: I 0,060 M; I- 0,32 M; Mn2+ 0,01 M; Cr3+ 0,02 M; Fe2+ 0,01 M b) - I3 + e � I29 EBOOKBKMT.COM E- I3 /I - 0,5355 + 0,0592 c) Do = E - - = 0,5355 V I3 /I > E Cu 2+ E log /Cu 2+ (0,32) = 0,54 V = 0,153 V Cu 0,06 /CuI =E Cu 2+ /Cu nên nguyên tắc Cu2+ khơng oxi hóa I- Nhưng dư I + 0,0592.log tạo kết tủa CuI Khi Như E 0 Cu 2+ /CuI = 0,863 V > E - - = 0,5355 V I3 /I K S(CuI) � 0,863 V � Cu2+ oxi hóa I- tạo thành CuI: - Cu2+ + I- � CuI � + I Bài 39 Fe2+ + Ag+ Fe3+ + Ag + 3+ 2+ E Ag /Ag = 0,80V ; E Fe /Fe = 0,77V 1/ Xác định chiều phản ứng điều kiện chuẩn tính số cân phản ứng 298K 2/ Xác định chiều phản ứng xảy dung dịch Fe3+ 0,1M ; Fe2+ 0,01M Ag+ 0,001M cho bột Ag vào dung dịch trên? Hướng dẫn 1/ Fe2+ + Ag+ Fe3+ + Ag E pin = 0,8 – 0,77 = 0,03V => Phản ứng xảy theo chiều thuận K = 10(En/0,059) = 10(0,03/0,059) = 3,225 2/ E = E0 + (0,059/n).lg([oxh]/[kh]) EAg+/Ag = 0,8 + 0,059.log(0,001) = 0,623V EFe3+/Fe2+ = 0,77 + 0,059.log.(0,1/0,01) = 0,829V E = 0,829 – 0,623 = 0,206V Do E > nên phản ứng xảy theo chiều : Fe3+ + Ag Fe2+ + Ag+ Bài 40 a/ Thế khử chuẩn cặp Cu2+ /Cu = 0,34V Nhúng sợi dây Cu vào dung dịch CuSO4 0,01M Tính điện cực Cu2+ /Cu điều kiện b/ Hòa tan 0,1 mol amoniac vào 100 ml dung dịch (thể tích thay đổi không đáng kể) ; chấp nhận xảy phản ứng : Cu2+ + 4NH3 [Cu(NH3)4]2+ Thế điện cực đo giảm 0,361V Xác định số bền phức [Cu(NH3)4]2+ Hướng dẫn a/ Áp dụng phương trình Nerst ta có : E Cu2+/Cu = 0,34 - 0,059/2 lg0,01 = 0,281V b/ Ta thấy mol NH3 = 0,1 > > mol Cu2+ = 0,001 mol => Cu2+ + 4NH3 [Cu(NH3)4]2+ Thế điện cực giảm 0,361V => ECu2+ /Cu = 0,12V Theo phương trình Nerst : -0,08 = 0,34 + 0,059/2 log[Cu2+] => [Cu2+] = 5,79 10-15 [NH3] 0,1/0,1 – 5,79 10-15 1M [Cu(NH3)4]2+ = CCu2+ = 0,01M Vậy số bền phức : Kb = 0,01 / (5,79.10-15) = 1,73.1012 Bài 41: Ở 250C có pin điện hóa gồm điện cực : Điện cực catot kim loại Ag nhúng vào dung dịch AgNO3 0,02M ; điện cực anot kim loại Cu nhúng vào dung dịch Cu(NO3)2 0,02M Biết điện cực nối với cầu muối bão hòa KNO3 aga – aga a/ Tính sức điện động pin điện hóa Biết E0Ag+/Ag = 0,8V ; E0Cu2+/Cu = 0,34V b/ Khi nối hai điện cực dây dẫn qua điện kế kim điện kế chiều dòng điện ? Khi 30 EBOOKBKMT.COM kim điện kế vạch số tức dòng điện mạch bị ngắt nồng độ Ag+, Cu2+ điện cực ? Hướng dẫn a/ Khi chưa nối hai điện cực dây dẫn (pin chưa hoạt động) sức điện động pin : E = Ec – Ea = 0,8 + 0,059.log0,02 – 0,34 – 0,059.log0,02 = 0,46V b/ Khi nối hai điện cực dây dẫn qua điện kế kim điện kế chiều dòng điện ngược chiều electron tức chiều từ Ag sang Cu Trong pin xảy phản ứng : Cu + 2Ag+ Cu2+ + 2Ag Do E0Ag >> E0Cu nên phản ứng xảy hoàn toàn : Khi kim điện kế vạch điện cực : EAg = ECu Khi [Cu2+] = 0,02 + 0,02/2 = 0,03M EAg = ECu => 0,34 + 0,059/2.log0,03 = 0,8 + 0,059.[Ag+] => [Ag+] = 2,77.10-9 Bài 42: Người ta lập pin gồm pin sau: Zn / Zn ( NO3 )2 (0,1M) Ag / Ag NO3 (0,1M) chuẩn tương ứng -0,76v 0,80v a) Thiết lập sơ đồ pin dấu điện cực b) Viết phương trình phản ứng pin làm việc c) Tính E pin d) Tính nồng độ pin khơng có khả phát điện (pin dùng hết) Hướng dẫn Zn | Zn (NO3 )2 (0,1M) || AgNO3 (0,1M) | Ag( ) a b Tại (-) có oxi hóa Zn – 2e → Zn2+ Tại (+) có khử Ag+ : Ag+ + e → Ag Phản ứng tổng quát pin làm việc: Zn + 2Ag+ → Zn2+ + 2Ag 0, 059 E Zn / Zn E Zn 2 / Zn lg � Zn 2 � � � c 0, 059 E Ag / Ag E Ag / Ag lg � Ag � � � E Ag / Ag E Zn / Zn E Ag / Ag E Zn / Zn Epin = Ag � 0, 059 � � � lg 2 � Zn � � � 0, 059 10 0,80 0, 76 lg 1,56 0, 0295 �1,53v 101 d Khi hết pin Epin = Gọi x nồng độ M ion Ag+ giảm phản ứng hết pin Ta có: 0, 059 0,1 x E pin � lg 1,53 x 0,1 2 0,1 x � 1051,86 x 0,1 x 0,1M x � Zn 2 � � � 0,1 �0,15M 1 x � 51,86 � � � Ag 0,1 10 �4,55.1027 M � � � � � 2� Bài 43: Tính sức điện động pin : 31 EBOOKBKMT.COM Pt H2 P = atm Cho E0 AgCl / Ag = 0,222 v HCl 0,02 M CH3COONa 0,04 M AgCl / Ag KCH3COOH = 1,8 10-5 Hướng dẫn Phản ứng theo quy ước : AgCl + 1e → Ag + ClH2 - 2e → H+ -2AgCl + H2 → 2Ag + 2Cl- + 2H+ Trong dung dịch HCl = H+ + Cl0,02 0,02 0,02 CH3COONa = CH3COO- + Na+ 0,04 0,04 0,04 CH3COO- + H+ CH3COOH bđ 0,04 0,02 pư 0,02 0,02 0,02 [ ] 0,02 0,02 CH3COOH CH3COO- + H+ K= 1,8.10-5 bđ 0,02 0,02 [ ] 0,02 – x 0,02 + x x x0 cực CuCu2+ làm cực dương(+).cực Pt,H2(1atm) H+ 1M làm cực âm (-) Sơ đồ pin: (-) (+) + 2+ Pt,H2(1atm) H 1M Cu 1M Cu Pứ điện cực: Cực (-) : H2 2e � 2H 2 Cực (+) : Cu 2e � Cu Cu2 H2 � Cu 2H Pứ pin : Eo2H / H E oZn2 / Zn Tương tự ta có : Vì nên ta có sơ đồ pin : (-) (+) 2+ + ZnZn 1M H 1MH2 (1atm),Pt 2 Pứ điện cực: Cực (-) : Zn 2e � Zn 2H 2e � H2 Cực (+) : Zn 2H � Zn2 H2 Pứ pin : b.Ta có : ZnCl2 Zn2 2Cl 0,01M 0,01M 2 CuCl Cu 2Cl 0,001M 0,001M 0,059 E Zn2 / Zn EoZn2 / Zn lg[Zn2 ] 0,059 0,76 lg(0,01) 0,819V = 0,059 o ECu2 /Cu ECu lg[Cu2 ] 2 / Cu 0,059 0,345 lg(0,001) 0,4335V = Sơ đồ pin: (-) (+) 2+ ZnZn 0,01M Cu2+ 0,001M Cu Pứ điện cực : 2 Cực (-) : Zn 2e � Zn 2 Cực (+) : Cu 2e � Cu Pứ pin : Zn Cu2 � Cu Zn2 33 EBOOKBKMT.COM E pin E p E t ECu2 / cu E Zn2 / Zn = 0,4335-(-0,819) = 1,2525V Bài tập tự luyện Bài 1: Ăn mòn kim loại thường kèm với phản ứng điện hóa Tế bào điện hóa ứng với q trình ăn mòn biểu diễn sau (t = 25oC): (-) Fe(r)│Fe2+(aq)║OH-(aq), O2(k)│Pt(r) (+) Cho biết khử chuẩn 25oC: Eo(Fe2+/Fe) = -0,44V, Eo(O2/OH-) = 0,40V Viết phản ứng xảy hai nửa pin tồn phản ứng Tính Eo phản ứng 25oC Tính K phản ứng Tính E phản ứng biết: [Fe2+] = 0,015M; pHnửa pin phải = 9,00 p(O2) = 0,700bar Bài 2: Trong dãy hoạt động hóa học kim loại, bạc đứng sau hidro nhúng vào dung dịch HI 1,0M bạc giải phóng khí hidro? Giải thích Cho = atm, Ks, AgI = 8.10‒17 (ở 25oC) Bài 3: Một pin cấu tạo sau 25oC: Mg | Mg(NO3)2 0,010M | | AgNO3 0,10M | Ag Cầu muối nối hai điện cực dung dịch KCl bão hòa Ở 25oC có: Eo(Mg2+/Mg) = -2,37V; Eo(Ag+/Ag) = +0,7991V a) Viết phương trình phản ứng xảy pin hoạt động b) Chỉ rõ catot, anot pin chiều di chuyển electron, ion pin hoạt động c) Tính sức điện động pin (bỏ qua phản ứng phụ) Bài 4: Xét pin: Pt| I- 0,1M; I3- 0,02M║ MnO4- 0,05M, Mn2+ 0,01M, HSO4- CM| Pt E 2 E 0 Trong MnO4 /Mn = 1,51V; I3 /3I = 0,5355V; Ka(HSO4-) = 10-2 Tính nồng độ ban đầu HSO4-, biết đo suất điện động pin 25oC giá trị 0,824V Bài 5: Cho sơ đồ pin: Cu Cu2+ Ag+ Ag Biết: E0Ag+/Ag = 0,8V ; E0Cu2+/Cu = 0,337V Hãy cho biết sơ đồ pin, suất điện động phản ứng pin, nếu: [Ag+] = 10-4M; [Cu2+] = 10-1M; Hãy cho biết sơ đồ pin, suất điện động phản ứng pin, thêm NH3 1M vào nửa bên phải pin Biết: [Ag(NH3)2+]:= 107,24 ; bỏ qua thay đổi thể tích Thêm NaOH 1M vào nửa bên trái, sau phản ứng xong, suất điện động pin 0,813V Tính tích số tan Cu(OH)2 Bỏ qua thay đổi thể tích Bài 6: Người ta lập pin gồm nửa pin sau: Zn / Zn ( NO3 )2 (0,1M) e) f) g) h) Ag / Ag (0,1M) NO chuẩn tương ứng -0,76V 0,80V Thiết lập sơ đồ pin dấu điện cực Viết phương trình phản ứng pin làm việc Tính E pin Tính nồng độ pin khơng có khả phát điện (pin dùng hết) Bài 7: Ở 25oC, xác định sức điện động pin: Hg – Hg2Cl2 | KCl (1 mol.dm-3) || S | Pt (S dung dịch hỗn hợp Fe3+, Fe2+ HCl) Nếu dung dịch S chứa [Fe3+] = 3,32.10-4 (mol.dm-3); [Fe2+] = 2.17.10-4 (mol.dm-3), [HCl] = 1,24.10-3 (mol.dm3 ); sức điện động pin 0,392V Nếu dung dịch S chứa [Fe3+] = 1,66.10-4 (mol.dm-3); [Fe2+] = 1,08.10-4 (mol.dm-3), [HCl] = 6,17.10-3 (mol.dm3 ); sức điện động pin 0,407V Cho biết Fe3+ tác dụng với nước theo phương trình: Fe3+ + H2O Fe(OH)2+ + H+ (1) Bỏ qua tác dụng Fe2+ với H2O trình tạo phức a) Hãy tính Eo (Hg2Cl2/Hg) b) Tính Ka phản ứng (1) c) Tính nồng độ Fe3+ (mol.dm-3) để có Fe(OH)3 kết tủa 34 EBOOKBKMT.COM Cho Eo(Hg22+/Hg) = 0,797V; Ksp(Hg2Cl2) = 3,45.10-18, Ksp(Fe(OH)3) = 10-37,4 KH2O = 10-14 35 ... EBOOKBKMT.COM Bài 16 Hướng dẫn 1.10 Bài tập nâng cao Bài 17: Pin nhiên liệu nhà khoa học quan tâm Pin hoạt động dựa phản ứng: 2CH3OH(l) + 3O2(k) → 2CO2(k) + 4H2O(l) Viết sơ đồ pin phản ứng xảy điện cực... Bài 37: Một pin cấu tạo điện cực: điện cực thứ gồm đồng nhúng dung dịch Cu2+ có nồng độ 10-2 M; điện cực thứ gồm đồng nhúng dung dịch phức chất [Cu(NH 3)4]2+ có nồng độ 10-2 M Sức điện động pin. .. sức điện động pin điện hóa Biết E0Ag+/Ag = 0,8V ; E0Cu2+/Cu = 0,34V b/ Khi nối hai điện cực dây dẫn qua điện kế kim điện kế chiều dòng điện ? Khi 30 EBOOKBKMT.COM kim điện kế vạch số tức dòng điện