Bài tập Hóa học Lớp 12: Pin điện, điện phân, cân bằng oxi hoá khử

Nội dung text: Bài tập Hóa học Lớp 12: Pin điện, điện phân, cân bằng oxi hoá khử

1. BÀI TẬP PIN ĐIỆN, ĐIỆN PHÂN, CÂN BẰNG OXI HOÁ - KHỬ Bài 1: Bổ túc và cân bằng các phương trình phản ứng sau (dưới dạng ion và phân tử) bằng phương pháp ion – electron: - - - 1. Al + NO3 + OH AlO2 + NH3 - - - 2. Zn + NO3 + OH ZnO2 + NH3 - - 2+ 3. Cl + MnO4 Cl2 + Mn - - 4. NO2 + MnO4 + H2O - - - 2- 5. CH3CCH(k) + MnO4 + OH CH3COO + CO3 Bài 2: Dự đoán chiều của các phản ứng oxi hoá - khử sau ở đièu kiện chuẩn: 1. 2Fe2+ + Cu2+ 2Fe3+ + Cu 2. Fe2+ + Ag+ Fe3+ + Ag - - + 2+ 3. 2 MnO4 + 10 Cl + 16 H 2Mn + 5Cl2 + 8H2O 3+ - 2+ 4. 2 Fe + 2 Cl 2 Fe + Cl2 3+ - 2+ 5. 2 Fe + 2 I 2 Fe + I2 Bài 3: + 2+ 1. Xác định chiều của phản ứng: 2 Hg + 2 Ag 2 Ag + Hg2 ở các điều kiện sau: + -4 2+ a) [Ag ] = 10 M; [Hg2 ] = 0,1 M + 2+ -4 b) [Ag ] = 0,1 M; [Hg2 ] = 10 M 2. Để điều chế Cl 2 trong phòng thí nghiệm, người ta cho dung dịch HCl đặc tác dụng với K 2Cr2O7 mà không dùng dung dịch HCl loãng. Giải thích tại sao? o - o 2- 3+ Biết: E (Cl2/2Cl ) = E (Cr2O7 /Cr ) = 1,36 V Bài 4: Ở 25oC, tích số tan của AgI bằng 10 -16 và thế khử tiêu chuẩn của cặp Ag +/Ag bằng 0,8 V. Hỏi Ag có tác dụng được với dung dịch HI 1,0 M và dung dịch HI 0,01 M hay không? 2+ 2+ Bài 5: Người ta cho dư bột Zn vào dung dịch CuSO 4 0,1 M. Tính nồng độ các ion Cu và Zn trong dung dịch lúc cân bằng. Cho Eo(Cu2+/Cu) = + 0,34 V và Eo(Zn2+/Zn) = - 0,76 V. + + Bài 6: Cho thế khử tiêu chuẩn của các cặp: O2+H /H2O2 (0,69 V), O2+H /H2O (1,23 V) + 1. Tính thế khử tiêu chuẩn của cặp H2O2+H /H2O. 2. Chứng minh H2O2 tự phân huỷ theo phản ứng: H2O2 H2O + ½ O2 Nếu phản ứng thực hiện trong bình hở. Tính nồng độ H2O2 ở cân bằng. Coi O2 chiếm 20 % thể tích không khí và không khí là khí lý tưởng. Bài 7: o + + -7,24 1. Cho biết: E (Ag /Ag) = 0,80 V; Ag(NH3)2 có hằng số bền tổng hợp bằng 10 . o + Tính E (Ag(NH3)2 /Ag + 2NH3). - o 2. Tính hằng số bền tổng hợp của phức Ag(CN)2 ở 25 C, biết: o + o - - E (Ag /Ag) = 0,80 V; E (Ag(CN)2 /Ag + 2CN ) = - 0,29 V. Bài 8: Đánh giá khả năng phản ứng giữa Fe3+ và I- dư trong: 1. Dung dịch có pH = 0 2. Dung dịch có NaF dư. o 3+ 2+ o - - Biết: E (Fe /Fe ) = 0,77 V; E (I3 /3I ) = 0,55 V; p(FeF3) = -12. Bài 9: 1. Ion Cu2+ có oxi hoá được ion I-? 2. Bằng thực nghiệm, người ta quan sát được phản ứng: 2+ - Cu + 2 I CuI  + ½ I2 Tính hằng số cân bằng của phản ứng trên o 2+ + o - Biết: E (Cu /Cu ) = + 0,16 V; E (I2/2I ) = +0,54 V và pKs(CuI) = 12. Bài 10: Đánh giá khả năng hoà tan của Ag trong KCN dư khi có O2 không khí. Biết: o + o + - - 21 E (Ag /Ag) = 0,80 V; E (O2/H2O) = 1,23 V; Ag + 2 CN Ag(CN)2  = 10 . Bài 11: Sục H2S vào dung dịch FeCl3 0,10 M đến bão hoà, có hiện tượng gì xảy ra? Biết: 1 Biên soạn: Lê Thanh Hải - GV trường THPT chuyên Lê Quý Đôn - Đà Nẵng
2. o 3+ 2+ o pKs(FeS) = 17; E (Fe /Fe ) = 0,77 V; E (S/H2S) = 0,14 V; nồng độ H2S bão hoà là 0,1 M và H2S có pK1 = 7,0; pK2 = 12,9. Bài 12: Khả năng khử của Fe2+ trong môi trường axit hay trong môi trường kiềm mạnh hơn, vì sao? Biết: Eo(Fe2+/Fe) = - 0,44 V; Eo(Fe3+/Fe) = - 0,04 V; -15 -38 Ks(Fe(OH)2) = 1,65.10 ; Ks(Fe(OH)3) = 3,8.10 Bài 13: Một dung dịch ban đầu chứa [Fe2+] = [Fe3+] = 0,10 M. pH của dung dịch được điều chỉnh bằng 10 (dung dịch A). 1. Tính nồng độ các ion Fe2+ và Fe3+ trong dung dịch A, từ đó suy ra thế khử của cặp Fe 3+/Fe2+ trong dung dịch đó. 2. Người ta đưa một lượng dư mạt sắt vào dung dịch A (pH vẫn được giữ bằng 10). Hiện tượng gì xảy ra. Ở trạng thái cân bằng, nồng độ các ion Fe2+ và Fe3+ là bao nhiêu và thành phần của kết tủa? Bài 14: Cho giản đồ thế khử tiêu chuẩn của Mn trong môi trường axit: ? ? - 0,56V 2- 3+ 1,51V 2+ MnO4  MnO4  MnO2  Mn  Mn + 1,7 V + 1,23 V 2- 3+ 1. Tính thế khử tiêu chuẩn của các cặp MnO4 /MnO2 và MnO2/Mn 2. Hãy cho biết các phản ứng sau xảy ra theo chiều nào ở điều kiện tiêu chuẩn? Tại sao? 2- + - a) 3 MnO4 + 4 H 2 MnO4 + MnO2 + 2 H2O 3+ 2+ + b) 2 Mn + 2 H2O Mn + MnO2 + 4 H . Tính hằng số cân bằng của các phản ứng trên. Bài 15: Cho các điện cực sau: Cu  Cu2+ (0,2 M); Cu  Cu2+ (1 M); Pt  Fe2+ (0,4M), Fe3+ (0,6 M); Ag, AgCl  Cl- (0,1 M); + - Pt, H2 (p = 0,5 atm)  H (0,1 M); Pt, Cl2 (p = 2 atm)  Cl (0,5 M). 1. Tính thế điện cực của các điện cực ở 25 oC. Biết: Eo(Cu2+/Cu) = + 0,34 V; Eo(Fe3+/Fe2+) = + 0,77 V, o - o - E (AgCl/Ag+Cl ) = + 0,224 V, E (Cl2/2Cl ) = + 1,36 V. 2. Với các điện cực đã cho, có thể lắp được những pin nào? (Viết sơ đồ pin theo qui ước của IUPAC). Tính sức điện động của pin. Viết các phản ứng điện cực và phản ứng xảy ra khi pin hoạt động. Bài 16: Cho các phản ứng sau diễn ra trong các pin điện: + 2+ 1. Pb + 2 Ag (aq) Pb (aq) + 2 Ag + 3+ 2+ 2+ 2. Cu (aq) + Fe (aq) Cu (aq) + Fe (aq) 2+ + 3. Cu (aq) + H2 (aq) Cu + 2 H (aq) + - 4. Ag (aq) + Cl (aq) AgCl (r) 5. 2Ag + Cl2 (k) 2AgCl (r) Hãy viết sơ đồ pin điện và cho biết chiều của dòng điện ở mạch ngoài. Bài 17: Có 2 bình: bình 1 đựng 0,5 lit dung dịch hỗn hợp Fe 2+ 0,2 M và Fe3+ 0,1 M; bình 2 đựng 1,0 lit dung dịch hỗn hợp Fe2+ 0,1 M và Fe3+ 0,2 M. Nhúng 2 thanh Pt vào 2 bình và cho cầu muối tiếp xúc với 2 dung dịch (người ta đã thiết lập một pin nồng độ). 1. Chỉ rõ cực tính của 2 điện cực. 2. Viết sơ đồ pin điện và tính sức điện động của pin đó. Nối 2 điện cực bằng dây dẫn 3. Viết các phản ứng điện cực và phản ứng xảy ra khi pin hoạt động. 4. Tính nồng độ ion Fe2+ và Fe3+ trong các bình khi pin ngừng hoạt động và điện lượng đã đi qua dây dẫn. o + -10 o 2+ Bài 18: Cho E (Ag /Ag) = + 0,799 V, Ks(AgCl) = 1,8.10 , E (Cu /Cu) = + 0,34 V. 1. Tính thế của điện cực Ag, AgCl / KCl (1,0 M) 2. Xác định chiều của dòng điện trong pin tạo thành bởi điện bạc clorua ở trên và điện cực đồng tiêu chuẩn. Viết phương trình của phản ứng xảy ra trong pin và tính hằng số cân bằng của phản ứng đó. Bài 19: Xác định tích số tan của AgBr biết rằng pin được tạo thành bởi điện cực hiđro tiêu chuẩn và điện cực Ag,AgBr/Br- (0,1 M) có sức điện động bằng 0,14 V. Cho Eo(Ag+/Ag) = 0,8 V. 2 Biên soạn: Lê Thanh Hải - GV trường THPT chuyên Lê Quý Đôn - Đà Nẵng
3. Bài 20: Để xác định hằng số điện ly của CH3COOH, người ta thiết lập một pin: + (-) Pt, H2 (p = 1 atm) CH3COOH (0,01 M) H (1,0 M)  H2 (p = 1 atm), Pt (+) Sức điện động của pin bằng 0,1998 V (ở 25oC). Tính hằng số điện ly của CH3COOH. Bài 21: Người ta dùng dòng điện 15 A để kết tủa Ni trong bể mạ chứa NiSO 4. Ni và H2 cùng được tạo thành ở cực âm. Biết rằng 60% điện lượng được dùng để giải phóng Ni. 1. Có bao nhiêu gam Ni sẽ kết tủa trên điện cực trong một giờ? 2. Độ dày của lớp mạ là bao nhiêu cm nếu cực âm là một lá kim loại hình vuông cạnh 4 cm và sự kết tủa xảy ra trên hai mặt của lá kim loại. Biết khối lượng riêng của Ni là 8,9 g/cm3. Bài 22: Cho biết sức điện động của pin: + + (-) Pt, H2 (1 atm) H ( 1,0 M)  Ag  Ag (+) là 0, 74 V (ở 25oC) và Eo(Ag+/Ag) = 0,799 V. 1. Tính nồng độ của Ag+ trong nửa pin bên phải 2. Sức điện động của pin sẽ thay đổi như thế nào nếu: a) Thêm NH3 vào nửa phải của pin b) Thêm NaOH vào nửa trái của pin c) Thêm NaCl vào nửa phải của pin d) Thêm CH3COONa vào nửa trái của pin Bài 23 (HSG QG – NH 02-03): 1. Phản ứng giữa AgNO 3 và KCl trong dung dịch tạo thành AgCl và giải phóng năng lượng. Ta có thể tạo ra một tế bào điện hoá (pin) sinh công nhờ phản ứng đó. a) Viết công thức của tế bào điện hoá theo qui tắc IUPAC và các nửa phản ứng điện cực tại anot và catot. o o b) Tính G 298 của phản ứng kết tủa AgCl và E 298 của tế bào điện hoá. o -10 Cho TAgCl ở 25 C bằng 1,6.10 . 2. Điện phân 50 mL dung dịch HNO3 có pH = 5,0 với điện cực than chì trong 30 giờ, dòng điện 1A. a) Viết nửa phản ứng tại các điện cực và phương trình phản ứng chung. b) Tính pH của dung dịch sau khi điện phân c) Tính thể tích dung dịch NaOH 0,0001 mol/L cần để trung hoà dung dịch sau khi điện phân. d) Hãy cho biết nên dùng chất chỉ thị nào để xác định điểm dừng của phản ứng trung hoà. Cho khối lượng riêng của dung dịch HNO3 loãng là 1 g/mL Bài 24(HSG QG – NH 03-04): Dung dich A gồm AgNO3 0,050 M và Pb(NO3)2 0,100 M. 1. Tính pH của dung dịch A. 2. Thêm 10 mL KI 0,250 M và HNO3 0,200 M vào 10 mL dung dịch A. Sau phản ứng người ta nhúng một điện cực Ag vào dung dịch B vừa thu được và ghép thành pin (có cầu muối tiếp xúc hai dung dịch) với một điện cực có Ag nhúng vào dung dịch X gồm AgNO 3 0,010 M và KSCN 0,040 M. a) Viết sơ đồ pin. o b) Tính sức điện động Epin tại 25 C. c) Viết phương trình phản ứng xảy ra khi pin hoạt động. d) Tính hằng số cân bằng của phản ứng. + + -11,70 Cho biết: Ag + H2O AgOH + H (1) ; K1 = 10 2+ + + -7,80 Pb + H2O PbOH + H (2) ; K2 = 10 Chỉ số tích số tan pKs: AgI là 16,0; PbI2 là 7,86; AgSCN là 12,0. Eo(Ag+/Ag) = 0,799 V; (RT/F) ln = 0,0592 lg 3. Epin sẽ thay đổi ra sao nếu: a) Thêm một lượng nhỏ NaOH vào dung dịch B. b) Thêm một lượng nhỏ Fe(NO3)3 vào dung dịch X. 3 Biên soạn: Lê Thanh Hải - GV trường THPT chuyên Lê Quý Đôn - Đà Nẵng