Đang tải... (xem toàn văn)
Trong quá trình ôn luyện cho học sinh thi học sinh giỏi các cấp chuyên đề pin điện và thế điện cực là một chuyên đề khó và khá quan trọng nên các bài tập về pin điện và thế điện cực thường xuyên có mặt trong các kì học sinh giỏi quốc gia.Trong thực tế tài liệu viết về bài tập thế điện cực và pin điện còn ít nên nguồn tư liệu để giáo viên và học sinh nghiên cứu còn hạn chế do đó nội dung kiến thức và kĩ năng giải các bài tập thế điện cực và pin điện cung cấp cho học sinh chưa được nhiều. Vì vậy, khi gặp các bài toán thế điện cực và pin điện các em thường lúng túng trong việc tìm ra phương pháp giải phù hợp.
I ĐẶT VẤN ĐỀ: Trong q trình ơn luyện cho học sinh thi học sinh giỏi cấp chuyên đề pin điện điện cực chuyên đề khó quan trọng nên tập pin điện điện cực thường xuyên có mặt kì học sinh giỏi quốc gia Trong thực tế tài liệu viết tập điện cực pin điện nên nguồn tư liệu để giáo viên học sinh nghiên cứu hạn chế nội dung kiến thức kĩ giải tập điện cực pin điện cung cấp cho học sinh chưa nhiều Vì vậy, gặp toán điện cực pin điện em thường lúng túng việc tìm phương pháp giải phù hợp Việc đề xuất hệ thống luyện tập với dạng khác kèm theo lời giải hướng dẫn việc cần thiết cho giáo viên học sinh Nếu có hệ thống tập đa dạng chắt lọc từ đề thi olimpic đề thi học sinh giỏi quốc gia hỗ trợ cho công tác bồi dưỡng học sinh giỏi, nhằm chuẩn bị tốt cho kì thi olimpic kì thi học sinh giỏi quốc gia tốt Trên sở đó, tơi chọn chun đề “ Bài tập điện cực sức điện động pin diện hóa” Với hy vọng chuyên đề tài liệu tham khảo phục vụ cho việc luyện tập em học sinh cho công tác giảng dạy đồng nghiệp II Nội dung: Bài 1: Cho: Eo 25oC cặp Fe2+ / Fe Ag+ / Ag tương ứng - 0,440 V 0,800 V Dùng thêm điện cực hiđro tiêu chuẩn, viết sơ đồ pin dùng để xác định điện cực cho Hãy cho biết phản ứng xảy pin lập từ hai cặp hoạt động (Đề thi HSGQG NĂM 2000 Bảng A) Hướng dẫn H2 (Pt) H+ 1M Fe2+ 1M Fe p = 1at o 2+ E Fe / Fe = - 0,440 V cực Fe: cực ; cực H: cực Phản ứng : Fe 2e = Fe2+ H+ + 2e = H2 + Fe + H = Fe2+ + H2 H2 ( Pt ) H+ 1M Ag+ 1M Ag p = 1at EoAg+/Ag = 0,800 V cực Ag: cực ; cực H: cực Phản ứng : H2 2e = 2H+ Ag+ + e = Ag + H2 + Ag = 2Ag + H+ Fe2+ Fe Ag+ 1M Ag Eopin = EoAg+/Ag - EoFe2+/ Fe = 1,24 V cực Ag: cực ; cực Fe: cực Phản ứng : Fe 2e = Fe2+ Ag+ + 2e = Ag + Fe + Ag = 2Ag + Fe2+ Bài 2: Cho E Fe 3 Fe 0,036V ; E Fe 2 Fe 0,44V ; E I02 2I 0,54V ; TFe (OH ) 10 14,78 ; TFe (OH )3 10 37, 42 a/ Tính sức điện động pin: Pt ( H ;1atm) H 1M Fe 3 0,5M ; Fe 2 0,025M Pt b/ Viết phương trình phản ứng xảy điện cực phương trình hóa học pin hoạt động c/ Dung dịch KI có phản ứng với dung dịch FeCl3 khơng? Giải thích? d/ Tính khử Fe2+ biến đổi tăng? Hướng dẫn a/ Ta có: Fe2+ + 2e Fe ; G1 F E Fe Fe 2 Fe3+ + 3e Fe ; G2 3F E Fe 3 Fe ; G3 F E Fe Và Fe3+ + 1e Fe2+ Như ta có: G3 G2 G1 F E Fe 3 Fe 3 Fe 0 3F E Fe F E Fe E Fe 3 2 3 Fe Fe Fe2 0,77V Fe 0,79V Fe 3 E 0,77 0,059 lg 2 E 0 (V) Suy : Epin= 0,79 – =0,79V b/ Viết phản ứng xảy điện cực xảy pin: Cực(-): H2 2H+ +2e Cực (+): Fe3+ +1e Fe2+ Phản ứng xảy pin: 2Fe3+ + H2 2Fe2+ + 2H+ 0 c/ Do E Fe Fe E I I : nên dung dịch KI có phản ứng với dung dịch FeCl3 theo phương trình sau: 2KI + 2FeCl3 I2 +2FeCl2 +2KCl d/ Ta có: 3 Fe 3+ Fe 2+ 2 + + 3 Fe 2 10 37, 42 OH 14.78 10 2OH Fe(OH)2; Suy ra: Fe OH Fe 0,77 0,059 lg 10 10 0,77 0,059 lg Fe OH 2 - 3 Suy ra: E Fe 3 3OH Fe(OH)3; Suy ra: Fe - 2 37 , 42 14 , 78 0,26 0,059 pH Vậy pH tăng tính khử Fe2+ tăng Bài 3: Một pin điện gồm điện cực sợi dây Ag nhúng vào dung dịch AgNO3 điện cực sợi dây Pt nhúng vào dung dịch muối Fe2+ Fe3+ Biết E Ag Ag 0,80V ; E Fe 3 0,77V Fe a/ Viết phương trình hóa học pin hoạt động b/ Tính sức điện động pin điều kiện chuẩn? c/ Nếu [Ag+] = 0,10M [Fe3+] = [Fe2+] = 1,0M phản ứng pin xảy nào? d/ Hãy rút nhận xét ảnh hưởng nồng độ chất tan đến giá trị điện cực chiều hướng phản ứng xảy pin Hướng dẫn a/ Phản ứng xảy pin hoạt động: Ag+ + Fe2+ Fe3+ + Ag (1) b/ Sức điện động pin điều kiện chuẩn: 0 E pin E Ag Ag E Fe 3 Fe 0,80 0,77 0,03(V ) c/ Nếu [Ag+] = 0,10M [Fe3+] = [Fe2+] = 1,0M suất điện động pin là: E pin E 0pin 0,059 Ag Fe 2 0,059 0,1.1,0 lg 0,03 lg 0,03(V ) 3 n 1,0 Fe Vậy phản ứng (1) xảy theo chiều ngược lại Kết cho thấy: - Ở điều kiện chuẩn suất điện động pin 0,03V - Khi nồng độ Ag+ giảm 10 lần điện cực cặp Ag+/Ag là: 0,059 lg 10 0,80 0,059 0,74(V ) Và suất điện động pin là: E pin E Ag Ag E Fe3 E Ag Ag E Ag Ag Fe 0,74 0,77 0,03(V ) Khi nồng độ Ag+ giảm 10 lần, điện cực cặp Ag+/Ag trở nên nhỏ điện cực cặpFe3+/Fe2+ phản ứng xảy theo chiều ngược lại(Epin E 2- Cr2 O7 /Cr 3+ = 1,33 V > E Fe 3+ /Fe 2+ = 0,771V > E - I3 /I - = 0,5355 V, nên trình xảy sau: MnO -4 + 16 H+ + 15 I- � Mn2+ + I3- + H2O 0,01 0,5 0,425 0,01 0,025 2+ - � 3+ Cr2 O + 14 H + I Cr + I3- + H2O 0,01 0,425 0,025 0,335 0,02 0,055 3+ - � 2+ Fe + I Fe + I3 0,01 0,335 0,055 0,32 0,01 0,06 Thành phần dung dịch Y: I-3 0,060 M; I- 0,32 M; Mn2+ 0,01 M; Cr3+ 0,02 M; Fe2+ 0,01 M I + e � Ib) 0,0592 E - - = 0,5355 + I /I 0 Do E I- /I- = 0,5355 V > E Cu 2+ /Cu log 0,06 (0,32) = 0,54 V = 0,153 V nên nguyên tắc Cu2+ không oxi hóa I- phản ứng: Cu2+ + I- � Cu+ + I3- xảy theo chiều nghịch 0 E = E + 0,0592.log � Nhưng dư I tạo kết tủa CuI Khi Cu /CuI Cu /Cu 2+ 2+ K S(CuI) 0,863 V Như E Cu 2+ /CuI = 0,863 V > E I- /I- = 0,5355 V � Cu2+ oxi hóa I- tạo thành CuI: Cu2+ + I- � CuI � + I30 d) Vì E Cu 2+ /CuI = 0,863 V > E I- /I- = 0,54 V � điện cực Pt nhúng dung dịch Y anot, điện cực Pt nhúng dung dịch gồm Cu 2+, I- (cùng nồng độ M), có chứa kết tủa CuI catot Vậy sơ đồ pin sau: (-) Pt│ I-3 0,060 M; I- 0,32 M║CuI; Cu2+ M; I- M │Pt (+) Trên catot: Cu2+ + I- + e � CuI � Trên anot: I- � I-3 + 2e Phản ứng pin: Cu2+ + I- � CuI � + I-3 III KẾT LUẬN Trên số dạng tập điện cực sức điện động pin điện hóa có hướng dẫn giải ngắn gọn, chi tiết Do thời gian trình độ có hạn nên tơi chưa làm vấn đề sau: - Hệ thống sở lý thuyết - Sắp xếp, phân chia hệ thống dạng tập - Tăng số lượng tập Rất mong nhận quan tâm đóng góp giúp đỡ em học sinh quý thầy cô Đăk Mil, ngày 20 tháng 10 năm 2014 Sưu tầm biên soạn NGUYỄN XUÂN THỌ ... - Ở điều kiện chuẩn suất điện động pin 0,03V - Khi nồng độ Ag+ giảm 10 lần điện cực cặp Ag+/Ag là: 0,059 lg 10 0,80 0,059 0,74(V ) Và suất điện động pin là: E pin E Ag Ag E Fe3 E... sơ đồ pin ghép điện cực platin nhúng dung dịch Y điện cực platin nhúng dung dịch gồm Cu 2+, I- (cùng nồng độ M) chất rắn CuI Viết phương trình hố học phản ứng xảy điện cực xảy pin pin hoạt động. .. hóa học pin hoạt động b/ Tính sức điện động pin điều kiện chuẩn? c/ Nếu [Ag+] = 0,10M [Fe3+] = [Fe2+] = 1,0M phản ứng pin xảy nào? d/ Hãy rút nhận xét ảnh hưởng nồng độ chất tan đến giá trị điện