Bài 10. Thế điện cực chuẩn của kim loại trang 70, 71, 72 Hóa 12 Cánh diêu: Phản ứng hóa học thuộc loại phản ứng nào?...

Câu hỏi:

Cho hai kim loại X và Y cùng hai cation tương ứng là X ^m+ và Yⁿ⁺. Xét phản ứng hóa học:

n X (s) + m Yⁿ⁺ (aq) \( \to \)n X^m+ (aq) + m Y(s)

a) Phản ứng hóa học thuộc loại phản ứng nào?

b) Có thể dự đoán chiều của phản ứng hóa học dựa trên vào cơ sở nào?

Hướng dẫn giải :

Dựa vào sự thay đổi số oxi hóa của X và Y

Lời giải chi tiết :

a) Phản ứng hóa học thuộc loại phản ứng oxi hóa – khử

b) Dựa vào thế điện cực chuẩn của các chất

Câu hỏi:

Cho hai phản ứng sau:

Zn(s) + Cu²⁺ (aq) \( \to \)Zn²⁺ (aq) + Cu(s) (1)

Cu(s) + 2Ag⁺ (aq) \( \to \) Cu²⁺ (aq) + 2Ag(s) (2)

Hãy xác định chất oxi hóa, chất khử trong mỗi phản ứng trên.

Hướng dẫn giải :

Chất khử là chất nhường electron.

Chất oxi hóa là chất nhận electron.

Lời giải chi tiết :

(1) Chất khử: Zn; chất oxi hóa: Cu²⁺

(2) Chất khử: Cu; chất oxi hóa: Ag⁺

Câu hỏi:

Viết các cặp oxi hóa – khử của các kim loại trong hai phản ứng (1) và (2) ở trên.

Hướng dẫn giải :

Chất khử là chất nhường electron

Chất oxi hóa là chất nhận electron

Lời giải chi tiết :

(1) Cặp oxi hóa – khử: Zn²⁺ / Zn; Cu²⁺ / Cu

(2) Cặp oxi hóa – khử: Cu²⁺/Cu; Ag⁺/ Ag

Câu hỏi:

Hãy viết cặp oxi hóa – khử của các kim loại trong dãy sau:

Hướng dẫn giải :

Chất khử là chất nhường electron

Chất oxi hóa là chất nhận electron.

Lời giải chi tiết :

Cặp oxi hóa – khử của các kim loại theo dãy là:

Mg²⁺/Mg; Al³⁺/Al; Zn²⁺/Zn; Fe³⁺/Fe; Fe²⁺/Fe; Fe³⁺/Fe²⁺; Sn²⁺/Sn; Pb²⁺/Pb; H⁺/H; Cu²⁺/Cu; Ag⁺/Ag; Au³⁺/Au.

Câu hỏi:

So sánh thế điện cực chuẩn của cặp oxi hóa – khử Fe²⁺/Fe và Pb²⁺/Pb. Từ đó, so sánh tính oxi hóa của Fe²⁺ và Pb²⁺, tính khử của Fe và Pb.

Hướng dẫn giải :

Dựa vào bảng thế điện cựa chuẩn của kim loại.

Nếu E^o_Mn+/M càng lớn thì tính oxi hóa của Mⁿ⁺ càng mạnh; tính khử của M càng yếu.

Lời giải chi tiết :

Thế điện cực chuẩn của : E^o_Fe2+/Fe: -0,440V; E^o_Pb2+/Pb = - 0, 126 V

Vì E^o_{Fe2+ / Fe} < E^o_Pb2+/Pb => Tính oxi hóa của Pb²⁺ > Fe²⁺; tính khử của Fe > Pb

Câu hỏi:

Hãy sắp xếp dãy các ion sau theo chiều tăng dần tính oxi hóa: Na⁺, Zn²⁺, Au³⁺, Ni²⁺, H⁺.

Hướng dẫn giải :

Dựa vào bảng thế điện cực chuẩn của kim loại.

Nếu E^o_Mn+/M càng lớn thì tính oxi hóa của Mn+ càng mạnh; tính khử của M càng yếu.

Lời giải chi tiết :

Chiều tăng dần tính oxi hóa: Na⁺< Zn²⁺ < Ni²⁺ < H⁺ < Au³⁺.

Câu hỏi:

Phản ứng nào sau đây có thể xảy ra ở điều kiện chuẩn? Giải thích.

a) Cu(s) + Fe³⁺ (aq) \( \to \)?

b) Ag(s) + Sn²⁺ (aq) \( \to \)?

Hướng dẫn giải :

Dựa vào nguyên tắc chung của phản ứng oxi hóa – khử xảy ra như sau:

Chất oxi hóa mạnh hơn + chất khử mạnh hơn \( \to \) Chất khử yếu hơn + Chất oxi hóa yếu hơn.

Khi biết thế điện cực chuẩn của hai cặp oxi hóa khử, có thể xác định được chất oxi hóa mạnh hơn và chất khử mạnh hơn.

Lời giải chi tiết :

a) E^o_{Cu2+/ Cu} = 0,34V; E^o_{Fe3+ / Fe2+} = 0,771V

Vì E^o_Cu2+/Cu < E^o_Fe3+/Fe2+ => Tính oxi hóa của Fe³⁺ > Cu²⁺; tính khử của Cu > Fe²⁺

Theo nguyên tắc chung của phản ứng oxi hóa – khử => phản ứng Cu(s) + Fe³⁺ (aq) có xảy ra.

b) E^o_Ag+/Ag = 0,799V; E^o_{Sn2+/ Sn} = -0,138 V

Vì E^o_Ag+/Ag > E^o_{Sn2+ / Sn} => Tính oxi hóa Ag⁺ > Sn²⁺; tính khử của Sn > Ag

Theo nguyên tắc chung của phản ứng oxi hóa – khử => phản ứng Ag(s) + Sn²⁺ (aq) không xảy ra vì tính khử Sn > Ag.

Câu hỏi:

Kim loại M tan được trong dung dịch HCl 1M ở 25^oC tạo muối MCl_n và H₂. Hãy so sánh giá trị thế điện cực chuẩn của cặp Mⁿ⁺/M và 2H⁺/ H₂. Giải thích.

Hướng dẫn giải :

Nếu E^o_Mn+/M < E^o_{2H+ / H2} => tính oxi hóa của Mn+ yếu hơn tính oxi hóa H+; tính khử của M mạnh hơn tính khử của H₂ và ngược lại.

Lời giải chi tiết :

Vì kim loại M tan được trong dung dịch HCl tạo muối MCl_n và H₂ nên có phản ứng oxi hóa – khử xảy ra theo nguyên tắc:

Chất oxi hóa mạnh hơn (H⁺) + Chất khử mạnh hơn (M) Chất khử yếu hơn (H₂) + Chất oxi hóa yếu hơn (Mⁿ⁺)

Vậy E^o_Mn+/M < E^o_2H+/H2.

Câu hỏi:

Cho các cặp oxi hóa – khử sau:

a) Mg²⁺/Mg và Cu²⁺/Cu

b) Zn²⁺/Zn và Fe²⁺/Fe

c) Ag⁺/Ag và Au³⁺/Au

Viết các phương trình hóa học của phản ứng theo chiều tự diễn biến từ các cặp oxi hóa – khử tương ứng đã cho.

Hướng dẫn giải :

Dựa vào nguyên tắc chung của phản ứng oxi hóa – khử.

Lời giải chi tiết :

a) Mg + Cu²⁺ \( \to \) Mg²⁺ + Cu

b) Zn + Fe²⁺ \( \to \) Zn²⁺ + Fe

c) Ag + Au³⁺ \( \to \) Ag⁺ + Au

Câu hỏi:

Thế điện cực chuẩn của cặp M⁺/M (M là kim loại) bằng -3,040 V. Những phát biểu liên quan đến cặp oxi hóa – khử M⁺/M nào sau đây là đúng?

(a) M là kim loại có tính khử mạnh (b) Ion M⁺ có tính oxi hóa yếu

(c) M là kim loại có tính khử yếu (d) Ion M⁺ có tính oxi hóa mạnh

Hướng dẫn giải :

Nếu E^o_Mn+/M càng lớn thì tính oxi hóa của Mⁿ⁺ càng mạnh; tính khử của M càng yếu

Lời giải chi tiết :

(a) đúng

(b) đúng

(c) Sai, M là kim loại có tính khử mạnh vì E^o_Mn+/M nhỏ

(d) sai, ion M⁺ có tính oxi yếu vì E^o_Mn+/M nhỏ

Câu hỏi:

Chromium (Cr) thường được sử dụng để mạ lên kim loại do Cr tạo được lớp phủ sáng bóng. Hãy cho biết thiết bị kim loại được mạ Cr có bền trong môi trường là dung dịch Fe(NO₃)₂ không. Giải thích.

Cho biết thế điện cực chuẩn của cặp Cr²⁺/Cr là -0,910V.

Hướng dẫn giải :

Dựa vào thế điện cực chuẩn của Cr²⁺/Cr và Fe²⁺/Fe

Lời giải chi tiết :

E^o_Cr2+/Cr = - 0,91V; E^o_Fe2+/Fe = - 0,440V => E^o_Fe2+/Fe > E^o_Cr2+/Cr => Tính khử Cr mạnh hơn Fe; tính oxi hóa Fe²⁺ mạnh hơn Cr²⁺

Theo nguyên tắc phản ứng oxi hóa – khử

Chất oxi hóa mạnh hơn (Fe²⁺) + Chất khử mạnh hơn (Cr) \( \to \) Chất khử yếu hơn (Fe) + Chất oxi hóa yếu hơn (Cr²⁺).

=> Vậy thiết bị kim loại được mạ Cr không bền trong môi trường là dung dịch Fe(NO₃)₂, vì Cr bị khử trong dung dịch Fe(NO₃)₂