Luyện tập Ôn tập chương 5 KNTT

Sức điện động chuẩn của pin:

E^o_pin = E^o_cathode − E^o_anode = −0,126 – (-0,762) = 0,636 V

Khi pin Galvani Zn-Cu hoạt động, phản ứng xảy ra như sau:

Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu

Do đó nồng độ Cu²⁺ giảm, Zn²⁺ tăng.

Phản ứng oxi hoá – khử diễn ra trong pin:

Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu

Trong pin điện hoá, cực âm là anode, xảy ra quá trình nhường electron.

Vậy, quá trình xảy ra ở cực âm khi pin hoạt động là:

Quá trình oxi hóa: Zn → Zn²⁺ + 2e.

TH

Fe có thể khử được Ag⁺ vì Fe có tính khử mạnh hơn Cu

Trong quá trình hoạt động của pin điện hóa Zn – Cu, nhận định không đúng là ngăn cách hai dung dịch chất điện li

Fe + 2Ag⁺ Fe²⁺ + 2Ag.

Fe là chất khử

Ag⁺ là chất oxi hóa

Từ phản ứng: Cu + 2Fe³⁺ Cu²⁺ + 2Fe²⁺

b) Sai vì Tính khử Cu mạnh hơn Fe²⁺

a) sai vì Cu khử được Fe³⁺ thành Fe²⁺

d) sai vì Cặp oxi hóa – khử Cu²⁺/Cu có thế điện cực chuẩn nhỏ hơn Fe³⁺/Fe²⁺.

c) Đúng

a) Đúng. Pin mặt trời biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng.

b) Đúng vì khi hoạt động pin mặt trời sử dụng nguồn năng lượng vô tận là ánh sáng mặt trời, không tạo ra bất cứ sản phẩm hóa học nào trong quá trình hoạt động nên thân thiện với môi trường.

c) Đúng. Khi hoạt động, pin mặt trời không gây hiệu ứng nhà kính.

d) Sai. Vì pin mặt trời không tạo ra bất kì một sản phẩm hoá học nào trong quá trình hoạt động nên thân thiện với môi trường.

VD

Anode là điện cực dương

Phát biểu sai vì: trong pin Galvani thì Anode là điện cực âm.

Cathode là điện cực âm

Phát biểu sai vì: trong pin Galvani thì Cathode là điện cực đương.

Phát biểu đúng: Ở điện cực âm xảy ra quá trình oxi hoá

Dòng electron di chuyển từ cathode sang anode

Phát biểu sai vì: trong pin Galvani thì dòng electron di chuyển từ anode sang cathode.

Điện phân dung dịch CuSO₄

Cathode (cực âm) sự khử: Cu²⁺ + 2e Cu⁰

Anode (cực dương) sự oxi hóa: 2H₂O 4H⁺ + O₂ + 4e

Quá trình điện phân

m_{dung dịch giảm} = m_Cu + m_O2 = 0,2.64 + 0,1.32 = 16 gam

Khi điện phân dung dịch chứa hỗn hợp Fe₂(SO₄)₃, CuSO₄ và HCl thì tại Cathode quá trình đầu tiên xảy ra là (sự khử ion có tính oxi hóa cao nhất): 

Quá trình điện phân

Điện phân nóng chảy dùng để điều chế kim loại trước Al trong dãy điện hóa 

m_Ag = 0,02.108 = 2,16 gam

⇒ m_{Fe(bị điện phân)} = 2,72 – 2,16 = 0,56 gam ⇒ n_Fe = 0,01 mol

Ag⁺ + 1e → Ag

0,02 →   0,02 →   0,02

Fe³⁺+ 1e → Fe²⁺

0,03 →  0,03

Fe²⁺ + 2e → Fe

         0,02  ← 0,01

⇒ n_{electron trao đổi} = 0,02 + 0,05 = 0,07 mol

Sinh ra 0,64 gam Cu tương đương 0,01 mol Cu mà n_Cu(NO3)2 = 0,02 > 0,01

→ Cu(NO₃)₂ bị điện phân 1 phần → AgNO₃ điện phân hết

n_AgNO3 = 0,1.0,4 = 0,04 mol

Ag⁺ + 1e → Ag

0,04     → 0,04

Cu²⁺ + 2e → Cu

           0,02    0,01

⇒ m_Ag = 0,04.108 = 4,32 g

⇒ m_{cathode tăng} = 4,32 + 0,01.64 = 4,96 gam

Xét thời gian điện phân là t giây: 

7,68 gam kim loại thu được là 0,12 mol Cu

→ ∑n_{e trao đổi} = 0,12 . 2 = 0,24 mol. 

Cathode (Cu²⁺ điện phân chưa hết)

Cu²⁺ + 2e → Cu

Anode (Cl^- bị điện phân hết, H₂O đã bị điện phân)

Cl‾ → Cl₂ + 1e

H₂O → 2H⁺ + O₂ + 2e

Áp dụng đường chéo ta có:

Cl₂: 71            19,5

             51,5                

O₂: 32              19,5

⇒ n_Cl2 = n_O2

Áp dụng bảo toàn electron:

 ⇒ 4n_O2 + 2n_Cl2 = 0,24 ⇒ n_O2 = n_Cl2 = 0,04 mol. 

Xét thời gian điện phân là 12352 giây 

 a hết Cl₂ là 0,04 mol ⇒ n_O2 = (0,32 – 0,04 .2) :4 = 0,06 mol. 

 Mà giả thiết ∑n_{khí 2 cực} = 0,11 mol ⇒ n_H2 bên cathode = 0,01 mol. 

Anode:

Cl^- → Cl₂ + 1e

          0,04 → 0,08

H₂O → 2H⁺ +  O₂ + 2e

                         0,06 ← 0,24

Cathode:

n_{khí (Cathode)} = 0,11 – 0,04 – 0,06 = 0,01 mol

Cu²⁺ + 2e → Cu

y          → 2y

H₂O + 1e → H₂ + OH^-

            0,02 ← 0,01

⇒ n_e = 2y + 0,02 = 0,32 ⇒ y = 0,15 mol

n_{Cu2+ (Y)} = 0,15 – 0,12 = 0,03 mol

n_Cu = 0,32 : 64 = 0,005 mol

Điện phân dung dịch CuCl₂ ta có phương trình sau

CuCl₂ Cu + Cl₂ 

0,005                 → 0,005      (mol)

Cl₂ tác dụng với dung dịch NaOH ở nhiệt độ thường

Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O

0,005   → 0,01 mol

n_{NaOH dư} = 0,2.0,05 = 0,01 mol

n_{NaOH ban đầu} = 0,01 + 0,01 = 0,02 mol

C_{M NaOH} = 0,02 : 0,2 = 0,1M

 Quá trình xảy ra ở mỗi điện cực:

Ta có

 n_{eletron Ag nhường} = 0,01.0,4 = 0,004 mol 

Ta nhận thấy n _{e trao đồi} > _nAg+ ⇒ Tại anode đã bị điện phân hế, nước đã bị điện phân 

⇒ m_Ag = 0,004.108 = 0,432 gam