Luyện tập Thế điện cực chuẩn của kim loại CD

Thế điện cực chuẩn của cặp 2H⁺/H₂ nào sau đây bằng 0.

Fe + CuCl₂ → FeCl₂ + Cu → tính oxi hóa của ion Cu²⁺ > Fe²⁺.

Cu + 2FeCl₃ → CuCl₂ + 2FeCl₂ → tính oxi hóa của ion Fe³⁺ > Cu²⁺.

→ Dãy sắp xếp tính oxi hóa giảm dần là Fe³⁺ > Cu²⁺ > Fe²⁺.

n_Al = 0,025 mol; n_Fe(NO3)3 = 0,075 mol; n_Cu(NO3)2 = 0,075 mol

Ta có: E^o_Al³⁺/Al < E^o_Fe²⁺/Fe < E^o_Cu²⁺/Cu < E^o_{Fe³⁺/Fe²⁺}

Ta thấy: n_{e Al cho tối đa} = 0,025.3 = 0,075 = n_{e Fe³⁺ nhận tạo Fe²⁺}

⇒ Al phản ứng vừa đủ với Fe³⁺ tạo thành Al³⁺ và Fe²⁺.

⇒ Sau phản ứng không thu được chất rắn.

         Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

mol: 0,2               →                0,2

m_Cu = 0,2.64 = 12,8 gam

Những phát biểu đúng là: (a), (b).

Thế điện cực chuẩn của cặp M⁺/M (M là kim loại) bằng –3,040 V đây là giá trị tương đối thấp với cặp oxi hóa – khử của kim loại, chứng tỏ tính khử của kim loại M mạnh, tính oxi hóa của ion M⁺ yếu.

Giá trị thế điện cực chuẩn của cặp Ag⁺/Ag là 0,799 V.

E^o_Fe²⁺/Fe = –0,440 < E^o_Ni²⁺/Ni = –0,257 nên Ni²⁺ có tính oxi hóa mạnh hơn Fe²⁺, Fe có tính khử mạnh hơn Ni. Vậy ở điều kiện chuẩn, phản ứng này không thể xảy ra.

Thế điện cực chuẩn của cặp oxi hóa - khử càng lớn thì tính khử của dạng khử càng yếu, tính oxi hóa của dạng oxi hóa càng mạnh và ngược lại.

Dựa vào E^o ta có thể viết phương trình phản ứng:

Ag⁺ + Fe²⁺ → Fe³⁺ + Ag↓

→ Ion Fe²⁺ bị oxi hóa bởi Ag⁺.

Hai kim loại X, Y lần lượt là Fe, Cu vì:

Fe + H₂SO_{4 loãng} → FeSO₄ + H₂

Cu + 2Fe(NO₃)₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Fe(NO₃)₂

Các kim loại tác dụng được với dung dịch H₂SO₄ loãng khi có:

E^o_oxh/khử < E^o_2H⁺/H2

Dựa vào bảng thế điện cực chuẩn ta thấy các kim loại thỏa mãn là: Al và Zn.

E^o_Fe²⁺/Fe = –0,440 V < E^o_Cu²⁺/Cu = 0,340 V

→ Fe phản ứng được với dung dịch CuSO₄.

Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

Hiện tượng xảy ra: Đinh sắt tan dần do tác dụng với dung dịch CuSO₄ tạo muối FeSO₄ không màu nên dung dịch CuSO₄ ban đầu có màu xanh sau đó nhạt dần, kim loại đồng sinh ra bám trên đinh sắt.

E^o_Mg²⁺/Mg = –2,356 V, E^o_Al³⁺/Al = –1,676 V, E^o_Zn²⁺/Zn = –0,763 V, E^o_Fe²⁺/Fe = –0,440 V, E^o_Cu²⁺/Cu = 0,340 V, E^o_Ag⁺/Ag = 0,799 V.

Ta thấy: E^o_Mg²⁺/Mg < E^o_Al³⁺/Al, E^o_Zn²⁺/Zn, E^o_Ag⁺/Ag, E^o_Cu²⁺/Cu.

→ Kim loại Mg khử được cả 4 dung dịch muối đã cho.

n_Al = 0,02 mol; n­_Fe = 0,01 mol; n_AgNO3 = 0,03 mol

Ta thấy n_{e Al cho tối đa} = 0,02.3 = 0,06 > n_{e Ag⁺ nhận tối đa} = 0,03

⇒ Ag⁺ phản ứng hết, Al dư, Fe chưa phản ứng.

n_{Al phản ứng} = = = 0,01 (mol)

⇒ m_{chất rắn} = m_Ag + m_{Al dư} + m_Fe

                   = 0,03.108 + (0,02 – 0,01).27 + 0,56

                   = 4,07 gam

Cho Cu dư vào AgNO₃:

Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag

→ Dung dịch X là Cu(NO₃)₂.

Ngâm sắt dư vào dung dịch X:

Fe + Cu(NO₃)₂ → Fe(NO₃)₂ + Cu

→ Dung dịch Y là Fe(NO₃)₂.

So sánh:

E^o_Mg²⁺/Mg = –2,356 < E^o_Al³⁺/Al = –1,676 V < E^o_Fe²⁺/Fe = –0,440 V < E^o_Cu²⁺/Cu = 0,340 V 

⇒ Kim loại Mg có tính khử mạnh nhất và ion Cu²⁺ có tính oxi hóa mạnh nhất.

Điều kiện chuẩn có nồng độ ion kim loại trong dung dịch và nhiệt độ là: 1 M và 25^oC.

So sánh:

E^o_Fe²⁺/Fe = –0,440 V < E^o_Cu²⁺/Cu = 0,340 V < E^o_{Fe³⁺/Fe²⁺} = 0,771 V < E^o_Ag⁺/Ag = 0,799 V

⇒ Dãy các ion sắp xếp theo chiều tăng dần tính oxi hóa là: Fe²⁺, Cu²⁺, Fe³⁺, Ag⁺.