Bài tập thực tế hóa học Pin điện và điện phân (Có đáp án)
Bài tập pin điện hóa có lời giải
Pin điện và điện phân là hai mảng kiến thức trọng tâm trong chương trình Hóa học 12, vừa mang tính lý thuyết, vừa gắn liền với ứng dụng thực tiễn. Việc giải các bài tập thực tế hóa học pin điện và điện phân không chỉ giúp học sinh ôn tập kiến thức, mà còn hiểu rõ hơn vai trò của hóa học trong đời sống hàng ngày như sản xuất kim loại, pin điện thoại, mạ điện...
A. KIẾN THỨC TRỌNG TÂM
1. Cặp oxi hoá – khử của kim loại
Dạng oxi hoá (Mn+)và dạng khử (M) của cùng một kim loại tạo nên cặp oxi hoá - khử, giữa chúng có mối quan hệ:
Mn+ + ne → M
2. Thế điện cực chuẩn
a) Khái niệm
- Thế điện cực chuẩn là đại lượng đánh giá khả năng khử giữa các dạng khử và khả năng oxi hoá giữa các dạng oxi hoá ở điều kiện chuẩn.
b) Ý nghĩa
- Giá trị thế điện cực chuẩn của cặp oxi hoá - khử Mn+/M càng lớn thì tính oxi hoá của ion Mn+ càng mạnh và tính khử của kim loại càng yếu và ngược lại.
- Phản ứng hoá học giữa hai cặp oxi hoá - khử xảy ra theo chiều: Chất oxi hoá của cặp oxi hoá - khử có thế điện cực chuẩn lớn hơn oxi hoá chất khử của cặp oxi hoá - khử có thế điện cực chuẩn nhỏ hơn.
3. Nguồn điện hoá học
a) Pin Galvani
- Pin Galvani có cấu tạo gồm hai điện cực, mỗi điện cực ứng với một cặp oxi hoá - khử và thường nối với nhau qua cầu muối.
- Ở anode xảy ra quá trình oxi hoá, còn ở cathode xảy ra quá trình khử.
- Sức điện động chuẩn của pin:
\(E_{pin}^{o} =E_{cathode}^{o} -E_{anode}^{o}\)
b) Một số nguồn điện khác
- Acquy thuộc loại pin sạc, được sử dụng phổ biến trong nhiều loại ô tô.
- Pin nhiên liệu và pin Mặt Trời là những nguồn năng lượng sạch, tiềm năng.
4. Điện phân
a) Thứ tự điện phân
- Tại anode, chất khử mạnh hơn bị oxi hoá trước.
- Tại cathode, chất oxi hoá mạnh hơn bị khử trước.
b) Ứng dụng
- Nhôm được sản xuất bằng phương pháp điện phân nóng chảy
- Đồng được tinh luyện bằng phương pháp điện phân với anode bằng đồng thô.
- Mạ điện được sử dụng để trang trí bề mặt hoặc bảo vệ kim loại khỏi sự ăn mòn.
B. CÂU HỎI BÀI TẬP VẬN DỤNG
PHẦN I. Câu hỏi trắc nghiệm đáp án nhiều lựa chọn
Câu 1. Cho các cặp oxi hoá - khử và thế điện cực chuẩn tương ứng trong bảng sau:
|
Cặp oxi hóa – khử |
Cu2+/Cu |
Zn2+/Zn |
Fe2+/Fe |
Ag+/Ag |
|
Thế điện cực chuẩn, V |
+ 0,34 |
- 0,762 |
- 0,44 |
+ 0,799 |
Pin có sức điện động chuẩn lớn nhất là
A. Pin Zn -Cu.
B. Pin Fe-Cu.
C. Pin Cu-Ag.
D. Pin Fe-Ag
Câu 2: Cho các cặp oxi hoá - khử của kim loại và thế điện cực chuẩn tương ứng:
|
Cặp oxi hóa – khử |
Na+/Na |
Ca2+/Ca |
Ni2+/Ni |
Au3+/Au |
|
Thế điện cực chuẩn, V |
-2,713 |
-2,84 |
-0,257 |
+1,52 |
Trong các kim loại trên, số kim loại tác dụng được với dung dịch HCl ở điều kiện chuẩn, giải phóng khí H2 là
A. 1.
B. 4.
C. 2.
D. 3
Câu 3: Một pin Galvani được thiết lập ở điều kiện chuẩn theo sơ đồ sau:
Cho Phát biểu nào sau đây sai?
- Thanh Cu là nguồn cung cấp electron nên đóng vai trò là
- Thanh Ag là nơi nhận electron nên đóng vai trò là cathode
- Phương trình hoá học của phản ứng xảy ra trong pin: 2Ag + Cu2+ → 2Ag+ + Cu
- Sức điện động chuẩn của pin là 0,459 (V).
Câu 4: Cho thế điện cực chuẩn của một số cặp oxi hóa khử như sau:
|
Cặp oxi hóa – khử |
Cu2+/Cu |
Zn2+/Zn |
Fe3+/Fe2+ |
|
Thế điện cực chuẩn, V |
+ 0,34 |
- 0,762 |
+0,771 |
Nhận xét nào sau đây đúng:
- Ở điều kiện chuẩn tính oxi hóa của ion Cu2+ lớn hơn Zn2+ nhưng yếu hơn Fe3+.
- Trong dung dịch kim loại Cu khử được ion Zn2+ và ion Fe3+.
- Sức điện động của pin Zn-Cu có giá trị là 0,42V.
- Trong pin điện Zn-Cu, kim loại Zn đóng vai trò là cực âm (cathode).
Câu 5. Cho hình minh họa một hệ thống điện phân như sau
Trong quá suốt quá trình điện phân, khí màu vàng lục sinh ra tại cực (1) và kim loại màu trắng bạc sinh ra tại cực (2). Phát biểu nào sau đây là đúng?
- Cực (1) là anode, cực (2) là cathode và X là dung dịch
- Cực (1) là cathode, cực (2) là anode và X là NaCl nóng chảy.
- Cực (1) là anode, cực (2) là cathode và X là NaCl nóng chảy.
- Cực (1) là cathode, cực (2) là anode và X là dung dịch
PHẦN II. Trắc nghiệm Đúng – Sai
Câu 13. Một học sinh tiến hành thí nghiệm điện phân 100 mL dung dịch CuSO4 0,5M, sử dụng bộ dụng cụ được mô tả như hình bên
Cho biết trong thí nghiệm: hiệu điện thế được giư cố định, đảm bảo nước không bị điện phân ở cả hai điện cực, bỏ qua sự bay hơi của nước trong quá trình điện phân.Cho các phát biểu sau:
- Sau một thời gian điện phân, điện cực Cu (A) có khối lượng tăng lên.
- Giá trị pH của dung dịch sẽ tăng dần trong quá trình điện phân.
- Tốc độ điện phân là khối lượng kim loại Cu tạo thành trong một đơn vị thời Nếu thêm Na2SO4 rắn vào dung dịch điện phân thì sẽ làm tăng tốc độ điện phân.
- Nếu thay 100 mL dung dịch CuSO40,5 M bằng 100 mL dung dịch CuSO4 có nồng độ nhỏ hơn thì tốc độ điện phân sẽ tăng
PHẦN III. Câu hỏi trắc nghiệm trả lời ngắn
Câu 17. Cần mạ một lớp Ag lên một mặt của một chiếc đĩa tròn có bán kính 12 cm. Với độ dày lớp mạ là 0,01 mm, nếu được cung cấp nguồn điện một chiều có cường độ dòng điện I = 2 A trong thời gian t = 3 giờ thì có đủ để mạ theo yêu cầu trên không? Biết rằng khối lượng riêng của Ag là 10,5 g cm-3, hiệu suất điện phân là 100%.
Câu 18. Để mạ 5,0 g bạc lên một đĩa sắt khi điện phân dung dịch chứa [Ag(NH3)2]+ với dòng điện có cường độ 1,5 A không đổi cần thời gian t phút.
Cho biết:
- Quá trình khử tại cathode: [Ag(NH3)2]+ + 1e → Ag + 2NH3.
- Điện lượng q = It = ne. F, F = 96 500 C/mol.
Giá trị của t là bao nhiêu? (Làm trong kết quả đến phần mười).
Chi tiết bộ câu hỏi, đáp án nằm trong FILE TẢI VỂ
