Đang tải... (xem toàn văn)
Giả thiết rằng quá trình diễn ra ở điều kiện tiêu chuẩn và không xét các quá trình phụ.. Xác định nồng độ các ion thiếc và sắt khi cân bằng ở 25 o Cb[r]
(1)BÀI TẬP ĐIỆN HÓA-ĐIỆN PHÂN
Câu 1:
Cho vụn Cu vào dung dịch gồm CuSO4 0,5M ; FeSO4 1,0 M ; Fe2(SO4)3 0,25M Có cân sau xảy ra: Cu(r) + 2Fe3+ Cu2+ + 2Fe2+
-Hãy cho biết chiều phản ứng 250C ? Tìm số cân phản ứng? -Tính tỉ lệ
3
[ ]
[ ]
Fe Fe
có gía trị tối thiểu để phản ứng đổi chiều? Cho biết 250C có
2 / 0,34 , / 0,77
Cu Cu Fe Fe
E V E V
Ion MnO4- oxi hố ion ion Cl-,Br ,I- giá trị pH lần luợt 1, 4, Trên cở sở dùng dung dịch KMnO4 dung môi chiết CCl4 nhận biết ion I -và Br- có hỗn hợp NaCl, NaBr, NaI.
Cho
0
/ 1,08
Br Br
E V
2
0
/ 1,36
Cl Cl
E V
/ 0,62
I I
E V
4
0
/ 1,51
MnO Mn
E V
Câu 2:
1) Tính pH dung dịch NaCN 0,01M Biết 9,35
( ) 10
a HCN
K
2) Tính số cân phản ứng khử Fe3 H S
Cho
2
0 0,771 ( )
Fe Fe
E V
,
2
0 0,48 ( )
S S
E V
,
2
H S có 1 10 7,02, 2 10 12,9
a a
K K
.
Câu 3:
Ở pH=7, nồng độ NO3– 10–2M Viết phương trình phản ứng Cd NO3– Hỏi NO3– có bị khử hồn tồn 25oC khơng? Tính nồng độ ion NO3– cân Cho biết không tạo thành kết tủa Cd(OH)2
Cho:
Eo = 0,94V ; Eo = 0,98V
Eo = – 0,40V ; Ka (HNO
2) = x 10–4
Câu 4:
Cho phản ứng:
( )z 2(dd) ( )z
Cu CuCl CuCl
Ở
25 C phản ứng xảy theo chiều người ta trộn dung dịch chứa 0,
CuSO M ; NaCl 0, 4M với bột Cu lấy dư? Tính số cân phản ứng 250C.
Cho 10
CuCl
T
;
0 0,15
Cu Cu
E V ;
0 0,52
Cu Cu
E V
Câu 5:
Ở CM = 1M 25OC, điện cực chuẩn EO số cặp oxi hóa – khử cho sau : 2IO4-/ I2 (r) = 1,31V ; 2IO3-/ I2 (r) = 1,19V ; 2HIO/ I2 (r) = 1,45V; I2 (r)/ 2I- = 0,54V a/ Viết phương trình bán phản ứng oxi hóa – khử cặp cho
b/ Tính EO cặp IO
4-/ IO3- IO3-/ HIO
Câu :
NO3–/ HNO2 HNO2 / NO
(2)a) Từ dd KCl Cu(NO3)2 có nồng độ nêu phương pháp đơn giản để điều chế dd có chất tan KNO3
b) Nêu chất số Faraday điện phân? Tính thời gian điện phân dd NiSO4 dịng điện 2A để phủ kín mặt kim loại mỏng có kích thước 10x10cm lớp Ni có bề dày 0,05mm Biết DNi 8,9g/cm3 hiệu suất điện phân 90%, biết khối lượng nguyên tử Ni 58,7ĐVC
Câu 7:
Cho miếng đồng kim loại vào hỗn hợp dung dịch gồm CuSO4 0,5M , FeSO4 0,025M , Fe2(SO4)3 0,125M
Ở 25oC có cân hóa học sau : Cu(r) + 2Fe3+ Cu2+ + 2Fe2+ a/ Cho biết chiều phản ứng
b/ Tính số cân phản ứng [ Fe3+]
c/ Tính tỉ lệ có giá trị tối thiểu để phản ứng đổi chiều [ Fe2+]
Cho biết 25oC có Eo Cu2+ / Cu = 0,34V ; Eo Fe3+ / Fe2+ = 0,77V
Câu 8:
a Cho số cân K, Hãy đánh giá hòa tan Zn dung dịch AgNO3 Cho biết Eo(Zn2+/Zn) = -0,76V Eo(Ag+/Ag) = 0,799V Giả thiết trình diễn điều kiện tiêu chuẩn khơng xét q trình phụ
b Cho biết Eo(Cr3+/Cr2+) = -0,41V; Eo(
Cr O / 2Cr )
= 1,33V; Eo(H
2O2/H2O) = 1,78V Hãy đánh giá khả oxi hóa Cr2+ H
2O2
Câu 9:
.1.Trộn hai thể tích hai dd SnCl2 0,100M FeCl3 0,100M Xác định nồng độ ion thiếc sắt cân 25oC Tính cặp oxy hóa - khử cân bằng.
2 Nhúng sợi Ag vào dung dịch Fe2(SO4)3 2,5.10-2M Xác định nồng độ Fe3+; Fe2+ Ag+ cân 25oC Tính cặp oxy hóa - khử cân bằng.
Cho biết Eo(Sn4+/Sn2+) = 0,15V; Eo(Fe3+/Fe2+) = 0,77V; Eo(Ag+/Ag) = 0,80V
Câu 10 :
1/ Muối sắt (III) thủy phân theo phản ứng : Fe3+ +H
2O Fe(OH)2+ + H+ K= 10-3
a/ Tính pH dd FeCl3 0,05M
b/ Tính pH mà dd phải có để 95% muối sắt (III) không bị thủy phân
2/ FeS CuS chất có khả tan HCl ? Vì ?
Biết TFeS= 5.10-8 ; TCuS = 3,2.10-38 ;H2S có K1 =10-9 ; K2 = 10-13
(3)4
2
3
4.10 4.10 2.10 0,05
0,01228 1,91 x
K x x
x
x pH
Hướng dẫn đáp án :
1/ a/ FeCl3 Fe3+ + Cl -Fe3+ +H
2O Fe(OH)2+ + H+ K= 10-3 0,05
0,05-x x x
b/ 95% muối sắt (III) không bị thủy phân , nghĩa có 5% muối bị thủy phân Fe3+ + H
2O Fe(OH)2+ + H+ K= 10-3 0,05
0,05-0,0025 0,0025
2 3
3
3
( ) 4.10 0,0475
76.10 0,0025
( )
Fe OH H Fe
K H K
Fe Fe OH
pH= 1,12
2/ Gọi MS công thức chung muối sunfua, Trong dd HCl có phản ứng :MS + 2H+ M2++ H
2S K Cân tổ hợp cân sau :
MS M2+ + S2- T MS
S2- + H+ HS- K
2-1
HS
- + H +
H S K -1 MS + 2H+ M2++ H
2S K=TMS.K2-1.K1-1 Với FeS
K= 5.108.109.1013= 5.1014 lớn nên FeS tan dễ dàng dd axit HCl Với CuS
K= 3,2.10-38.109 1013 = 3,2.10-16 bé nên CuS không tan dd HCl BÀI GIẢI:
1) Sn2+ + 2Fe3+ Sn4+ + 2Fe2+
Nđcb: 0,05- x 0,05 – 2x x 2x
lgK = 2(0,77 – 015)/0,059 = 21 K = 1021
K lớn nồng độ Fe3+ cho phản ứng nhỏ nhiều so với Sn2+ phản ứng gần hoàn toàn: 2x 0,05
[Fe2+] = 0,05M; [Sn4+] = 0,025M; [Sn2+] = 0,025M; [Fe3+] = M
K = Fe3 12M
2 21
2
10 58 , 0025
, 10
025 ,
) 05 , ( 025 ,
0
Khi cân Ecb = 0,77 + 0,059lg 0,15M
025 ,
025 , lg 059 , 15 , 05 ,
10 58 ,
1 12
2) Ag + Fe3+ Ag+ + Fe2+ nđcb: 0,05 – x x x
(4) Fe M
M Fe
Ag x x
x
3
2
2
10
10 38 , 31
, 05
,
Ecb = 0,80 0,059lg4,38.10 0,72V
10 38 ,
10 lg 059 , 77 ,
0
2
Câu ( 3,0 điểm)
A Cho kẽm vào dung dịch AgNO3 bỏ qua q trình phụ, ta có : Zn + AgNO3 Zn(NO3)2 + 2Ag (1) (K1)
Để phản ứng ( 1) xảy Eopin > 0
Eopin = 0,799 – (-0,76) = 1,569 >0
Ta lại có số cân K phản ứng oxi hóa khử có liên hệ với giá trị Eobằng hệ thức:
lg
0,059
o
nE K
1 53
2.1,569
lg 53,18 1,51.10
0,059
K K
K1 lớn phản ứng xảy dễ dàng b Phản ứng oxi hóa Cr2+ bằngH
2O2: 4H2O2 + 2Cr2+ Cr O2 72
+ H2O + 6H+ Ta cần tổ hợp nửa phản ứng để có phản ứng trên: x Cr2+ - e Cr3+
1/0,059
1 10
E
K
2
2Cr 7H O 6e Cr O 14H
20/0,059
2 10
E
K
x H2O2 + 2H+ + 2e H2O K3 10E3/0,059 2Cr2+ + 4H
2O2 Cr O2 72
+ H2O + 6H+ K Ta có lgK= 4lgK3 – lgK2 – 2lgK1
lgK = 0,0591,78 + 0, 41 1,33 117 0,059 0,059
K = 10177 lớn nên phản ứng oxi hóa Cr2+ H
(5)GIẢI
[Cu2+] = 0,5M [Fe2+] = 0,025M
[Fe3+] = 0,125 = 0,25M
a/ E Fe3+ / Fe2+ = 0,77 + 0,059 lg = 0,829V 0,025
0,059
E Cu2+ / Cu = 0,34 + lg 0,5 = 0,331V
Vì : E Fe3+ / Fe2+ > E Cu2+ / Cu nên phản ứng xảy theo chiều thuận
Cu(r) + 2Fe3+ Cu2+ + 2Fe2+ n.Eo ( 0,77 – 0,34 )
b/ Lg K = = 14,576 0,059 0,059
K = 3,77.1014
c/ Đổi chiều phản ứng phải có :
E Cu2+ / Cu > E Fe3+ / Fe2+
[Fe3+] 0,331 > 0,77 + 0,059 lg [ Fe2+] [Fe3+]
< 3,6.10-8 lần [ Fe2+]
Câu : a) (1đ) Trộn dd KCl Cu(NO3)2 có nồng độ mol/l theo tỳ lệ thể tích tương ứng 2:1 điện phân :
2KCl + Cu(NO3)2 Cu + Cl2 + 2KNO3
Trong dd sau điện phân có chất tan KNO3
b) (1đ) Bản chất số Faraday điện lượng mol (e): F = 6,023.1023x1,602.10-19 96500c
Khối lượng Ni cần để phủ lên bề mặt kim loại 10x10x0,005x2x8,9=8,9g
Theo Faraday ta có 8,9=58,7.2.t.90% 96500.2 ( t = 16257s
Hướng dẫn chấm
1/ a/
(6)b/
2HIO + 2H+ + 2e I2 (r) + 2H2O; EO HIO/ I2 (r) = 1,45V = EO3 I2 (r) + 2e 2I- ; EO I2 (r)/ 2I- = 0,54V = EO4
2IO4- + 16H+ + 14e I2 (r) + 8H2O; K1 = 10 14.1,31/0,0592 I2 (r) + 6H2O 2IO3- + 12H+ + 10e; K2-1= 10-10.1,19/0,0592 2IO4- + 4H+ + 4e 2IO3- + 2H2O ; K5 = 104x/0,0592 K5 = K1 K2-1 x = EO5 = EO IO4-/ IO3- = (14 EO1 - 10 EO2) : = 1,61V 2IO3- + 12H+ + 10e I2 (r) + 6H2O; K2 = 1010.1,19/0,0592 I2 (r) + 2H2O 2HIO + 2H+ + 2e ; K3-1= 10-2.1,45/0,052 2IO3- + 1OH+ + 8e 2HIO + 4H2O ; K6 = 108y/0,0592 K6 = K2 K3-1 y = EO6 = EO IO3-/ HIO = (10 EO2 - EO3) : = 1,125V
Đáp án
2
Cu Cu Cl CuCl
2
2
0 0,059lg
Cu Cu Cu Cu
Cu
E E
n Cu
0, 0,15 0,059lg
10 4.10 0, 498V
7 10
0,52 0,059lg 0,130
4.10
Cu Cu
E V
2
Cu Cu Cu Cu
E E nên phản ứng xảy theo chiều thuận
( )z (dd) (dd) Cu Cu Cu
k1
( ) ( ) ( ) 2Cudd 2Cldd 2CuClz
k2
2
( )z (dd) (dd) ( )z
Cu Cu Cl CuCl
k
0
(0,15 0,52) lg
0, 059 0,059 nE
k
7 5,35.10
k
2 72 14
2 CuCl 10 10
k T
7 14
1 5,35.10 10 5,35.10
k k k
(7)Đáp án
Cd + NO3– + 3H+ Cd2+ + HNO2 + H2O K1
HNO2 NO2– + H+ Ka
2H2O 2H+ + 2OH– K2w
Cd + NO3– + H2O Cd2+ + HNO2 + 2OH– K
K = K1 Ka K2w
1
45
45 14 14
2(0,94 0,40)
lg 45,42
0,059 2,65 10
(2,65 10 ).(5 10 ).(10 ) 1,325 10 K
K
K
K lớn nên phản ứng gần hoàn toàn
2
3
2
3 2
2
2
14
33
[ ] [ ] 10
2
10 10 10
10 10 (10 ) 1,325 10
7,55 10
bd
Cd NO M
Cd NO H O Cd NO OH
cân bằng x
x x
Câu :
1) (1điểm)
NaCN Na CN
2
CN H O HCN OH
Kb (1)
2
H O H OH
Kw (2)
14
4,65 9,35
10
10 10
w b
a
K K
K
b w
K CK cân (1) chủ yếu.
CN H O HCN OH
C 0,01
[ ] 0,01 – x x x
4,65
10 4,73.10
0,01 x
x x
3,32 10,68
pOH pH
2) H S2 H HS Ka1
2
a
HS H S K
(8)2 | Fe3 1e Fe2
K1
2
S e S
K21
2 2
H S Fe Fe S H
K
2 1
a a
K K K K K
K = 107,02.1012,9.102(0,771 0,48) / 0,059 K = 1022,5
5.b
MnO4- + H+ + 5e -> Mn2+ + H2O
4
8
0
2 /
[ ][ ]
lg
[ ]
MnO Mn
MnO H
E E
Mn
Khi pH =
4/
MnO Mn
E = 1,4156 (V) >
2
0
/ 1,36
Cl Cl
E V
Ion MnO4- oxi hố ion Cl-,Br ,I-
Khi pH =
4/
MnO Mn
E = 1,1324 (V) >
2
0
/ 1,08
Br Br
E V
Ion MnO4- oxi hố ion Br ,I-
Khi pH =
4/
MnO Mn
E = 0,9436 (V) >
/ 0,62
I I
E V
Ion MnO4- oxi hoá ion I-
Ban đầu thực hành pH = , dùng KMnO4 với dung môi CCl4 , I2 hình thành tan dung mơi có màu tím Chiết lớp dung mơi, , thay lớp dung mơi có pH = 4, thấy lớp dung mơi có màu vàng Br2
Hướng dẫn giải : [Cu2+]= [Fe3+]= 0,5M
Cu(r) + 2Fe3+ Cu2+ + 2Fe2+ Ta có
3
2
/
/
0,5
0,77 0,059lg 0,752
0,059
0,34 lg 0,5 0,331
Fe Fe
Cu Cu
E V
E V
Vì EFe3/Fe2 ECu2/Cu nên phản ứng xảy theo chiều thuận 2(0,77 0,34)
lg 14,576
0,059 0,059
nE
K
K = 3,767.1014
Để đổi chiều phản ứng phải có :
3
[ ]
0,77 0,059lg 0,331
[ ]
Fe Fe
3
[ ]
[ ]
Fe Fe