Giải bài tập SGK Hóa 12 Nâng cao Bài 20: Dãy điện hóa của kim loại

Trong pin điện hóa, sự oxi hóa

A. Chỉ xảy ra ở cực âm.

B. Chỉ xảy ra ở cực dương.

C. Xảy ra ở cực âm và cực dương.

D. Không xảy ra ở cực âm và cực dương.

Phương pháp giải

Để lựa chọn đáp án phù hợp cần ghi nhớ: Trong pin điện hóa, sự oxi hóa chỉ xảy ra ở cực âm.

Hướng dẫn giải

Trong pin điện hóa, sự oxi hóa chỉ xảy ra ở cực âm.

⇒ Đáp án A.

Cặp chất nào sau đây tham gia phản ứng trong pin điện hóa Zn-Cu?

A. Zn²⁺ + Cu²⁺

B. Zn²⁺ + Cu

C. Zn + Cu²⁺

D. Zn + Cu

Phương pháp giải

Cặp chất tham gia phản ứng trong pin điện hóa tạo thành từ kim loại mạnh và ion của kim loại yếu hơn.

Hướng dẫn giải

Zn + Cu²⁺ tham gia phản ứng trong pin điện hóa Zn-Cu.

⇒ Đáp án C.

Cho các kim loại : Na, Mg, Al, Cu, Ag. Hãy viết các cặp oxi hóa – khử tạo bởi các kim loại đó và sắp xếp chúng theo thứ tự giảm dần tính oxi hóa.

Phương pháp giải

Để sắp xếp các cặp oxi hóa- khử theo giảm dần tính oxi hóa cần nắm rõ dãy điện hóa kim  loại của các kim loại trên.

Hướng dẫn giải

Chiều giảm dần tính oxi hóa, tăng dần tính khử :

Ag⁺/Ag ; Cu²⁺/Cu ; Al³⁺/Al ; Mg²⁺/Mg ; Na⁺/Na.

Có những pin điện hóa được cấu tạo bởi các cặp oxi hóa – khử sau :

a) Pb²⁺/Pb và Fe²⁺/Fe

b) Ag⁺/Ag và Fe²⁺/Fe

c) Ag⁺/Ag và Pb²⁺/Pb

Hãy cho biết :

1. Dấu và tên của các điện cực trong mỗi pin điện hóa.

2. Những phản ứng xảy ra ở các điện cực và phản ứng oxi hóa – khử trong mỗi pin điện hóa.

Phương pháp giải

Để đánh dấu tên điện cực  và viết phản ứng xảy ra ở các điện cực và phản ứng oxi hóa – khử trong mỗi pin điện hóa, ta cần ghi nhớ: ở anot xảy ra sự oxi hóa, catot xảy ra sự khử.

Hướng dẫn giải

Câu a

Anot (cực âm): Fe → Fe²⁺ + 2e

Catot (cực dương): Pb2+ + 2e → Pb

Phản ứng trong pin điện hóa : Fe + Pb²⁺ → Fe²⁺ + Pb

Câu b

Anot (cực âm): Fe → Fe²⁺ + 2e

Catot (cực dương): Ag⁺ + e → Ag

Phản ứng trong pin điện hóa : Fe + 2Ag⁺ → Fe²⁺ + 2Ag

Câu c

Anot (cực âm): Pb → Pb²⁺ + 2e

Catot (cực dương): Ag⁺ + e → Ag

Phản ứng trong pin điện hóa : Pb + 2Ag⁺ → Pb²⁺ + 2Ag

Suất điện động chuẩn của pin điện hóa Sn-Ag là :

A. 0,66V

B. 0,79V

C. 0,94V

D. 1,09V

Phương pháp giải

Để tính suất điện động chuẩn của pin điện hóa Sn-Ag: E^o _pin = E^o _Ag⁺/Ag - E^o _Sn²⁺/Sn

Hướng dẫn giải

E^o _pin = E^o _Ag⁺/Ag - E^o _Sn²⁺/Sn = 0,8 - (-0,14) = 0,94 V

⇒ Đáp án C.

Hãy cho biết chiều của phản ứng hóa học xảy ra giữa các cặp oxi hóa khử : Ag⁺/Ag; Al³⁺/Al và 2H⁺/H². Giải thích và viết phương trình hóa học

Phương pháp giải

Để xác định chiều của phản ứng hóa học xảy ra giữa các cặp oxi hóa khử ta dựa vào suất điện động của mỗi cặp oxi hóa khử. 

Hướng dẫn giải

• Cặp Ag⁺/Ag và Al³⁺/Al có E^o_Al³⁺/Al = -1,66 (V); E^o_Ag⁺/Ag = 0,8 (V)

⇒ Chiều của phản ứng: Al + 3Ag⁺ → Al³⁺ + 3Ag

• Cặp Ag⁺/Ag và 2H⁺/H₂ có E^o_Ag⁺/Ag = 0,8 (V); E^o_2H⁺/H2 = 0

⇒ Chiều của phản ứng : H₂ + 2Ag⁺ → 2H⁺ + 2Ag

• Cặp Al³⁺/Al và 2H⁺/H₂ có E^o_Al³⁺/Al = -1,66 (V); E^o_2H⁺/H2 = 0

⇒ Chiều của phản ứng : 2Al + 6H⁺ → 2Al³⁺ + 3H₂

Biết phản ứng oxi hóa – khử xảy ra trong một pin điện hóa là :

Fe + Ni²⁺ → Ni + Fe²⁺

a. Hãy xác định các điện cực dương và âm của pin điện hóa.

b. Viết các phản ứng oxi hóa và phản ứng khử xảy ra trên mỗi điện cực.

c. Tính suất điện động chuẩn của pin điện hóa.

Phương pháp giải

- Để xác định các điện cực dương và âm của pin điện hóa cần ghi nhớ: cực âm (anot) nơi xảy ra sự oxi hóa, cực dương (catot) nơi xảy ra sự khử.

- Để tính suất điện động chuẩn của pin điện hóa: E^o_pin = E^o_Ni²⁺/Ni - E^o_Fe²⁺/Fe

Hướng dẫn giải

Câu a

Fe + Ni²⁺ → Fe²⁺ + Ni

Cực âm (anot) nơi xảy ra sự oxi hóa ⇒ Fe là cực âm.

Cực dương (catot) nơi xảy ra sự khử ⇒ Ni là cực dương.

Câu b

Phản ứng oxi hóa và phản ứng khử xảy ra trên mỗi điện cực:

Fe → Fe²⁺ + 2e : cực (-)

Ni²⁺ + 2e → Ni : cực (+)

Câu c

E^o_pin = E^o_Ni²⁺/Ni - E^o_Fe²⁺/Fe = -0,23 - (-0,44) = 0,21 V.

Tính thế điện cực chuẩn E^o của những cặp oxi hóa – khử sau :

a) E^o (Cr³⁺/Cr)

b) E^o (Mn²⁺/Mn)

Biết: 

- Suất điện động chuẩn của các pin điện hoá:

             Cr−Ni là +0,48V và của pin Cd−Mn là +0,79V

 - Thế điện cực chuẩn E⁰_Cd²⁺/Cd = −0,40V và E⁰_Ni²⁺/Ni = −0,26V

Phương pháp giải

a) E^o_Cr-Ni = +0,51 = E^o_Ni²⁺/Ni - E^o_Cr³⁺/Cr

b) E^o_Cd-Mn = +0,79 = E^o_Mn²⁺/Mn - E^o_Cd²⁺/Cd

Hướng dẫn giải

Câu a

E^o_Cr-Ni = +0,51 = E^o_Ni²⁺/Ni - E^o_Cr³⁺/Cr ⇒ E^o_Cr³⁺/Cr = -0,26 - 0,48 = -0,74 V.

Câu b

E^o_Cd-Mn = +0,79 = E^o_Mn²⁺/Mn - E^o_Cd²⁺/Cd ⇒ E^o_Mn²⁺/Mn = 0,79 +(-0,4) = -0,39 V.