CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “PHẢN ỨNG
2.2.4. Bài tập ở mức độ vận dụng cao
Câu 39. Xác định chiều hướng diễn biến của phản ứng:
+ 2+
2Hg + 2Ag 2Ag + Hg2
Ở các điều kiện sau:
a) Ag+=10 mol/l;-4 Hg2+2 = 0,1mol/l.
b) Ag+= 0,1mol/l; Hg2+2 =10 mol/l.-4 Trả lời:
Phản ứng đã cho gồm hai nửa phản ứng:
2+
Hg + 2e 2 2Hg; 0
E = 0,79V1
Ag + e + Ag; 0
E = 0,80V2
Theo điều kiện của bài toán phản ứng không xảy ra điều kiên tiêu chuẩn vì nồng độ của các ion khác 1 mol/l. Do đó, để xác định chiều của phản ứng cần phải tính thế khử của các cặp oxi hóa - khử ở điều kiện đã cho.
a) Ag+=10 mol/l;-4 Hg2+2 = 0,1mol/l.
Ag /Ag+
E = E + 02 0,0592lg[Ag ]= 0,80 + 0,0592lg10+ -4 = 0,5632V Thế khử cặp Hg /2Hg : 2+2
2 2
0 2
1 2
Hg /Hg
0,0592 0,0592
E = E + lg[Hg ] = 0,79 + lg0,1 = 0,7604V
2 2
43 Như vậy 2
Hg2 /Hg
E > +
Ag /Ag
E . Các ion Hg2+2 đóng vai trò chất oxi hóa, phản ứng xảy ra theo chiều thuận do ΔG < 0.
b) Ag+= 0,1mol/l;Hg2+2 =10 mol/l.-4
Ag /Ag+
E = 0,80 + 0,0592lg0,1 = 0,7408V
2 2
4 Hg /Hg
0,0592
E = 0,79 + lg10 = 0,6716V
2
Trong trường hợp này 2
Hg2 /Hg
E < +
Ag /Ag
E các ion Ag+ lại đóng vai trò chất oxi hóa, phản ứng xảy ra theo chiều nghịch do ΔG > 0.
2.2.4.2. Bài tập tự giải Câu 40. Cho +
0 Ag /Ag
E = 0,8V ; 2+
0 Cu /Cu
E = 0,34V
a) Tính thế của cặp Ag+/Ag so với thế của cặp Cu2+/Cu nếu nồng độ của Ag+ và Cu2+ tương ứng bằng 4,2.10-6 và 1,3.10-3M.
b) Tính biến thiên thế đẳng áp - đẳng nhiệt khi 1 mol electron trao đổi ở điều kiện đã nêu trên.
Câu 41.
4Fe2+ + O2(k) + 4H+ 4Fe3+ + 2H2O (trong môi trường axit)
4Fe(OH)2(r) + O2(k) + 2H2O 4Fe(OH)3(r) (trong môi trường kiềm) a) Bằng tính toán hãy cho biết phản ứng nào trên đây dễ xảy ra hơn, biết rằng thế khử chuẩn 3+ 2+
0 Fe /Fe
E = 0,77V,
2 2
0 O /H O
E = 1,23V, tích số tan của Fe(OH)3 là 10-36 của Fe(OH)2 là 10-14 ở 25oC.
b) Tính hằng số cân bằng cảu phản ứng đó ở 25oC.
Câu 42.Khi trộn lẫn 3 dd sau đây với các số liệu: 25 ml dd Fe(NO3)2 0,1M; 25 ml dd Fe(NO3)3 1M; 50 ml dd AgNO3 0,6M có kèm theo một số mảnh Ag vụn được bỏ vào dd thì phản ứng xảy ra như thế nào? Cho biết tỉ số nồng độ Fe3+/Fe2+ có giá trị tối thiểu là bao nhiêu để phản ứng đổi chiều được?
Cho +
0 Ag /Ag
E = 0,80 (V); 3+ 2+
0 Fe /Fe
E = 0,77 (V)
44
Câu 43. Cho thế khử của các cặp O2/H2O2 (E01 = 0,69V) và O2/H2O (E02 = 1,23V) Tính thế khử của cặp H2O2/H2O.
Chứng minh rằng H2O2 tự phân hủy theo phản ứng: H2O2 → H2O + 1/2O2 Nếu áp suất của oxi bằng 1 atm, tính nồng độ của H2O2 lúc cân bằng.
Câu 44. Để khảo sát cân bằng ở 25oC của phản ứng: Cu + 2Fe3+ Cu2+ + 2Fe2+
Người ta chuẩn bị một dd gồm CuSO4 0,5M; FeSO4 0,025M; Fe2(SO4)3 0,125M rồi thêm vào một ít Cu. Hãy cho biết chiều diễn biến của phản ứng và tính hằng số cân bằng của phản ứng. Biết 2+ 3+ 2+
0 0
Cu /Cu Fe /Fe
E = 0,337V, E = 0,771V. Câu 45. Cho các thế khử chuẩn: + 3+ 2+
0 0
Ag /Ag Fe /Fe
E = 0,80 (V); E = 0,77 (V).Ở 25oC, trộn các dd Fe(NO3)3 0,3M; dd AgNO3 0,03M và dd Fe(NO3)2 0,03M theo tỉ lệ thể tích bằng nhau rồi cho một ít Ag kim loại vào; phản ứng xảy ra theo chiều nào? Vì sao?
Câu 46. Để loại trừ các ion NO3-
trong nước (các ion NO3- có mặt trong nước xuất phát từ phân bón) có thể khử nó thành NO2- bằng cách cho đi qua lưới có chứa bột Cd.
a) Viết nửa phản ứng của hai cặp NO3-/HNO2 và HNO2/NO trong môi trường axit. Chứng minh rằng HNO2 bị phân hủy trong môi trường pH = 0 đến 6.
b) Ở pH = 7, nồng độ NO3- là 10-2M. Viết phản ứng giữa Cd và NO3-. Hỏi NO3- có bị khử hoàn toàn ở 25oC trong điều kiện này không? Tính nồng độ NO3- còn lại trong nước khi cân bằng.
c) Tính thế khử (thế oxy hóa - khử) chuẩn của cặp NO3-/NO2- ở pH = 14 và 25oC Cho biết các số liệu sau ở 25oC: E0(NO3-/HNO2) = 0,94V; E0(HNO2/NO) = 0,98V;
E0(Cd2+/Cd) = -0,40V; Ka(HNO2) = 5.10-4; Ks(Cd(OH)2) = 1,2.10-14.
Câu 47. Có thể hoà tan hoàn toàn 100mg bạc kim loại trong 100ml dd amoniac nồng độ 0,1M khi tiếp xúc với không khí được không?
Cho biết nguyên tử khối của Ag = 107,88; hằng số điện li bazơ của amoniac là Kb = 1,74.10-5; các hằng số bền của phức [Ag(NH3)i]+ tương ứng là: lg1 = 3,32(i
= 1) và lg2 = 6,23(i = 2).Các thế khử (thế oxy hóa - khử) chuẩn ở 25oC:
Eo(Ag+/Ag) = 0,799V; E0(O2/OH-) = 0,401V. Áp suất riêng phần của oxy trong không khí là 0,2095 atm. Phản ứng được thực hiện ở 25oC.
45
Câu 48. Dd A chứa hỗn hợp Fe3+ 0,2M, Fe2+ 10-4M và pH = 0 = const:
a) Tính thế của điện cực Pt nhúng trong dd A.
b) Hòa tan 0,4mol I- vào một lít dd A được dd B. Tính nồng độ các ion I-, I3-, Fe2+, Fe3+ và thế điện cực Pt khi cân bằng.
c) Dd B được giữ pH = 7,5 = const. Chứng minh rằng có tạo thành kết tủa Fe(OH)2 và Fe(OH)3. Xác định nồng độ của Fe2+, Fe3+.
Cho biết E0(Fe3+/Fe2+) = 0,77V; E0(I3-/I-) = 0,53V; Ks của Fe(OH)2 là 10-15,3, của Fe(OH)3 là 10-37,5.
Câu 49. Cho các số liệu sau ở 298K:
Ag+(dd) N3-(dd) K+(dd) AgN3(r) KN3(r)
G0tt(kJ.mol-1) 77 348 -283 378 77
a) Xác định chiều xảy ra của các quá trình sau:
Ag+(dd) + N3-(dd) AgN3(r) K+(dd) + N3-(dd) KN3(r) b) Tính tích số tan của chất điện li ít tan.
c) Xác định phản ứng xảy ra khi muối KN3 tác dụng với HCl đặc.
Câu 50. Trong phòng thí nghiệm hóa học người ta thường điều chế clo bằng cách cho KMnO4 tác dụng với dd HCl đặc. Nếu thay HCl đặc bằng dd HCl 10-4 M thì có thể điều chế được clo nữa không? Tại sao?
Câu 51. Dd HCl phản ứng với Zn và cho thoát ra H2; Cu cũng là một kim loại nhưng không phản ứng với HCl. Mặt khác axit HNO3 lại phản ứng được với cả hai kim loại để cho NO chứ không phải là H2 thoát ra. Giải thích sự khác biệt này.