Bài 10. Thế điện cực chuẩn của kim loại trang 35, 36

10.1

Điều từ hoặc cụm từ thích hợp vào chỗ trống trong mỗi câu sau.

a) Dạng oxi hóa và dạng khử của cùng một …(1)… kim loại tạo nên cặp …(2)… của kim loại. Dạng oxi hóa là dạng …(3)… electron và dạng khử là dạng …(4)…

b) Trong phản ứng: Zn(s) + Ni²⁺(aq)  Zn²⁺(aq) + Ni(s), chất oxi hóa là …(1)…, chất khử là …(2)… Cặp oxi hóa – khử của nguyên tố kim loại Ni là …(3)… và cặp oxi hóa – khử của kim loại Zn là …(4)…

Phương pháp giải:

Dựa vào khái niệm về dạng oxi hóa và dạng khử.

Lời giải chi tiết:

a) (1) nguyên tố; (2) oxi hóa – khử; (3) nhận; (4) nhường.

b) (1) Ni²⁺; (2) Zn; (3) Ni²⁺/Ni; (4) Zn²⁺/Zn.

10.2

Những phát biểu nào sau đây về phản ứng Ce⁴⁺ + 2I^- $\to$I₂ + Ce³⁺ là đúng?

(a) Phương trình trên đã cân bằng.

(b) Chất oxi hóa là Ce⁴⁺, chất khử là I^-.

(c) Cặp oxi hóa – khử của kim loại cerium là Ce⁴⁺/Ce, của iodine là I₂/I^-.

(d) Phương trình hóa học của phản ứng là: 2Ce⁴⁺ + I^- $\to$I₂ + 2Ce³⁺.

Phương pháp giải:

Dựa vào dạng oxi hóa khử

Lời giải chi tiết:

(a) sai. Phương trình cân bằng sai về điện tích

(b) đúng

(c) sai, cặp oxi hóa khử của kim loại là Ce⁴⁺/Ce³⁺, của iodine là I₂/I^-

(d) đúng.

10.3

Điền từ hoặc cụm từ thích hợp vào chỗ trống trong mỗi câu sau:

a) Thế điện cực chuẩn của cặp oxi hóa – khử càng lớn thì tính oxi hóa của dạng oxi hóa càng …(1)… và tính khử của dạng khử càng …(2)… Ngược lại, cặp oxi hóa – khử nào có thế điện cực chuẩn càng …(3)… thì tính khử của dạng khử càng …(4)… và tính oxi hóa của dạng oxi hóa càng …(5)…

b) Thế điện cực chuẩn E^o của cặp oxi hóa – khử Fe²⁺/Fe và của cặp Cu²⁺/Cu lần lượt là – 0,440V và 0,34V. Ion Fe²⁺ có tính …(1)… yếu hơn ion Cu²⁺ và Fe có tính …(2)… mạnh hơn Cu. Vậy ở điều kiện chuẩn,…(3)… có thể khử …(4) về …(5)… nhưng ion Fe²⁺ không thể …(6)… được Cu.

Phương pháp giải:

Dựa vào khái niệm thế điện cực chuẩn

Lời giải chi tiết:

a) (1) mạnh; (2) yếu; (3) nhỏ; (4) mạnh; (5) yếu

b) (1) oxi hóa; (2) khử; (3) Fe; (4) Cu²⁺; (5) Cu; (6) oxi hóa.

10.4

Dựa vào Bảng 10.1 sách Hóa học 12, bộ sách Cánh diều, chỉ ra những phát biểu sau đây là không đúng?

(a) Cu²⁺ có tính oxi hóa mạnh hơn Fe³⁺ và Cu có tính khử mạnh hơn Fe²⁺.

(b) Zn có tính khử mạnh hơn Pb và Zn²⁺ có tính oxi hóa yếu hơn Pb²⁺.

(c) Những kim loại có thế điện cực chuẩn âm đều khử được H⁺ thành H₂ và phản ứng được trong dung dịch HCl.

(d) Trong dãy hoạt động hóa học, những kim loại đứng trước có thế điện cực chuẩn lớn hơn thế điện cực chuẩn của những kim loại đứng sau.

(e) Kẽm có thể khử các ion Fe²⁺ và Ni²⁺ về kim loại Fe và Ni nhưng không thể khử ion Al³⁺ về kim loại Al.

Phương pháp giải:

Dựa vào thế điện cực chuẩn của kim loại.

Lời giải chi tiết:

(a) sai, Fe³⁺ có tính oxi hóa mạnh hơn Cu²⁺.

(b) đúng

(c) đúng

(d) sai, vì trong dãy hoạt động hóa học, kim loại đứng trước hoạt động hóa học mạnh hơn kim loại đứng sau tức là dễ bị oxi hóa hơn nên thế điện cực chuẩn phải nhỏ hơn.

(e) đúng.

10.5

Dự đoán những phản ứng nào sau đây có thể tự xảy ra ở điều kiện chuẩn.

(a) Zn(s) + Sn²⁺(aq) $\to$                                     (b) Ag⁺(aq) + Fe(s) $\to$

(c) Fe(s) + Mg²⁺ (aq) $\to$                                    (d) Au(s) + Cu²⁺ (aq) $\to$

Phương pháp giải:

Dựa vào cặp thế điện cực chuẩn của kim loại.

Lời giải chi tiết:

(a) , (b) có thể tự xảy ra ở điều kiện chuẩn.

10.5

Dự đoán hiện tượng nào sau đây sẽ xảy ra khi dùng một chiếc thìa bằng đồng khuấy vào cốc chứa dung dịch aluminium nitrate.

A. Chiếc thìa bị phủ một lớp nhôm.

B. Một hỗn hợp đồng và nhôm được tạo thành.

C. Dung dịch trở nên xanh.

D. Không biến đổi hóa học nào xảy ra.

Phương pháp giải:

Dựa vào thế điện cực chuẩn của kim loại.

Lời giải chi tiết:

Cu không khử được Al³⁺ trong dung dịch nên không có phản ứng xảy ra.

Đáp án D

10.7

Cho các cặp oxi hóa – khử: Al³⁺/Al; Cr³⁺/Cr; Co²⁺/Co; Sn⁴⁺/Sn²⁺ và Cl₂(g)/2Cl^- với các cặp thế khử chuẩn lần lượt là – 1,676V; - 0,740V; - 0,280V; 0,150V và 1,36V. Trong các chất tương ứng với các cặp oxi hóa – khử trên, hãy chỉ ra:

a) Chất có tính oxi hóa mạnh nhất.

b) Chất có khả năng khử Cr³⁺ (aq) thành Cr(s) ở điều kiện chuẩn.

c) Chất có khả năng khử Sn⁴⁺(aq) thành Sn²⁺(aq) nhưng không khử được Cr³⁺(aq) thành Cr(s) ở điều kiện chuẩn.

Phương pháp giải:

Dựa vào các thế khử chuẩn để xác định tính oxi hóa và tính khử.

Lời giải chi tiết:

a) Chất có tính oxi hóa mạnh nhất: Cl₂(g)/Cl^-.

b) Al có khả năng khử Cr³⁺(aq) thành Cr(s) ở điều kiện chuẩn.

c) Co có thể khử được Sn⁴⁺(aq) thành Sn²⁺.

10.8

Cho các thông tin sau:

X(s) + YSO₄(aq) $\to$ không có phản ứng

Z(s) + YSO₄ (aq) $\to$Y(s) + ZSO₄(aq)

Trong đó, X, Y, Z là các kim loại. Dãy nào sau đây sắp xếp đúng các kim loại theo mức độ hoạt động của chúng?

A. Z > Y > X                       B. X > Y > Z                C. Y > X > Z                         D. Y > Z > X.

Phương pháp giải:

Dựa vào kết quả của các phản ứng trên.

Lời giải chi tiết:

X không khử được Y²⁺; Z khử được Y²⁺ tạo ra Y nên Z > Y > X.

Đáp án A

10.9

Những phản ứng nào sau đây không tự xảy ra ở điều kiện chuẩn? Cho $E_{M{n}^{2+}/Mn}^o=-1,180V$

(a) Mg²⁺(aq) + Pb(s) $\to$ Pb²⁺(aq) + Mg(s)

(b) O₂(g) + 4H⁺ (aq) + 2Zn(s) $\to$ 2H₂O(l) + 2Zn²⁺(aq)

(c) Ni(s) + Sn²⁺(aq) $\to$Ni²⁺(aq) + Sn(s)

(d) Fe(s) + Mn²⁺ (aq) $\to$Fe²⁺(aq) + Mn(s)

Phương pháp giải:

Dựa vào thế điện cực chuẩn của kim loại.

Lời giải chi tiết:

(a) không tự xảy ra do E^o_Pb2+/Pb > E^o_Mg2+/Mg

(b) có thể xảy ra

(c) có thể xảy ra.

(d) không tự xảy ra.

10.10

Có bốn dung dịch muối không màu (AgNO₃, Pb(NO₃)₂, Zn(NO₃)₂ và Ni(NO₃)₂ được đựng trong bốn ống nghiệm phân biệt. Cho thêm vào 4 ống nghiệm này một sợi dây đồng. Sau một thời gian, dung dịch nào chuyển màu xanh? (Các phản ứng đều được thực hiện ở điều kiện chuẩn).

A. AgNO₃                           B. Pb(NO₃)₂                 C. Zn(NO₃)₂                          D. Ni(NO₃)₂

Phương pháp giải:

Dựa vào thế điện cực chuẩn của kim loại.

Lời giải chi tiết:

Khi cho dây đồng vào 4 ống nghiệm, ống nghiệm đựng AgNO₃ sẽ chuyển sang màu xanh do Cu khử Ag⁺ thành Ag và Cu²⁺.

Đáp án A

10.11

Một học sinh thực hiện ba thí nghiệm ở điều kiện chuẩn và quan sát được các hiện tượng sau:

(1) Đồng kim loại không phản ứng với dung dịch Pb(NO₃)₂ 1M.

(2) Chì kim loại tan trong dung dịch AgNO₃ 1M và xuất hiện tinh thể Ag.

(3) Bạc kim loại không phản ứng với dung dịch Cu(NO₃)₂ 1M.

Trật tự nào sau đây thể hiện đúng mức độ của ba kim loại?

A. Cu > Pb > Ag                                                     B. Pb > Cu > Ag.

C. Cu > Ag > Pb.                                                    D. Pb > Ag > Cu.

Phương pháp giải:

Dựa vào thế điện cực chuẩn của kim loại.

Lời giải chi tiết:

Pb > Cu > Ag.

Đáp án B

10.12

Những kim loại nào sau đây có thể được dùng để bảo vệ đường ống sắt khỏi bị gỉ?

(a) Cr            (b) Ag            (c) Cu                    (d) Mn                        (e) Zn.

Phương pháp giải:

Dựa vào phương pháp bảo vệ kim loại.

Lời giải chi tiết:

Để bảo vệ được đường ống sắt khỏi bị gỉ cần phủ lên đường ống sắt nhưng kim loại mạnh hơn sắt: Mn, Zn, Cr.

10.13

Những phản ứng hóa học sau đây xảy ra trong dung dịch:

(1) 2Al(s) + 3Cu²⁺(aq) 2Al³⁺(aq) + 3Cu(s)

(2) 2Al(s) + 3Fe²⁺(aq) 2Al³⁺(aq) + 3Fe(s)

(3) Pb²⁺(aq) + Fe(s) Fe²⁺(aq) + Pb(s)

(4) Fe(s) + Cu²⁺(aq) Fe²⁺(aq) + Cu(s)

(5) 2Al(s) + 3Pb²⁺(aq) 2Al³⁺(aq) + 3Pb(s)

(6) Pb(s) + Cu²⁺(aq) Pb²⁺(aq) + Cu(s)

Sắp xếp các kim loại tham gia các phản ứng trên theo thứ tự giảm dần về khả năng dễ bị oxi hóa.

Phương pháp giải:

Dựa vào thế điện cực chuẩn của kim loại

Lời giải chi tiết:

Al > Fe > Pb > Cu.

10.14

Trong phòng thí nghiệm, một học sinh nhúng thanh đồng có khối lượng 12,340g vào 255ml dung dịch AgNO₃ 0,125M. Bằng quan sát, học sinh đó đã khẳng định có phản ứng xảy ra.

a) Vì sao học sinh đó lại khẳng định có phản ứng xảy ra chỉ bằng việc quan sát?

b) Viết và cân bằng phương trình hóa học của phản ứng.

c) Viết các cặp oxi hóa – khử tham gia phản ứng và chỉ rõ tác nhân oxi hóa và tác nhân khử

d) Khi phản ứng kết thúc, hãy xác định khối lượng của thanh đồng, nếu giả thiết rằng toàn bộ lượng Ag giải phóng đều bám vào thanh đồng.

Phương pháp giải:

Dựa vào phản ứng giữa đồng của dung dịch AgNO₃.

Lời giải chi tiết:

n _Cu = $\frac{12,340}{64}=0,193mol$

n _AgNO3 = 0,255.0,125=0,032 mol.

a) Vì dung dịch AgNO₃ trong suốt, không màu, khi Cu phản ứng, dung dịch chuyển dần sang màu xanh và có lớp bạc mỏng bám vào thanh đồng.

b) Cu(s) + 2AgNO₃(aq) $\to$ Cu(NO₃)₂ (aq) + 2Ag(s)

c) Cặp oxi hóa – khử là: Cu²⁺/Cu và Ag⁺/Ag.

Tác nhân khử: Cu; tác nhân oxi hóa: Ag⁺.

d) Cu + 2AgNO₃ $\to$ Cu(NO₃)₂ + 2Ag

   0,016      0,032

m _{Cu phản ứng} = 0,016.64 = 1,024g

Vậy khối lượng thanh đồng sau  khi kết thuc phản ứng là: (12,340 – 1,024) + 0,032.108 = 14,772g

10.15

Trong phòng thí nghiệm, một bạn học sinh khi nhỏ từ từ dung dịch thuốc tím vào dung dịch Fe²⁺ trong môi trường acid đã quan sát thấy thuốc tím mất màu và dung dịch dần chuyển từ không màu sang màu vàng nhạt. Phản ứng được thực hiện ở điều kiện chuẩn.

a) Giải thích hiện tượng bạn học sinh quan sát được.

b) Viết các cặp oxi hóa – khử của hai nguyên tố Mn và Fe liên quan đến phản ứng trong quá trình trên và so sánh thế điện cực chuẩn của hai cặp oxi hóa – khử này.

c) Viết phương trình chuyển hóa giữa dạng oxi hóa và dạng khử của mỗi cặp oxi hóa – khử và phươgn trình hóa hộc khi phản ứng xảy ra.

Phương pháp giải:

Dựa vào thế điện cực chuẩn của kim loại

Lời giải chi tiết:

a) ion $Mn{O}_4^{-}$có màu tím oxi hóa Fe²⁺ thành Fe³⁺ có màu vàng và nó bị khử thành ion Mn²⁺(aq) không màu.

b) $Mn{O}_4^{-}$/Mn²⁺; Fe³⁺/Fe²⁺; thế điện cực chuẩn của cặp Fe³⁺/Fe²⁺ nhỏ hơn thế điện cực chuẩn của cặp $Mn{O}_4^{-}$/Mn²⁺.

c) Fe³⁺(aq) + e $\to$Fe²⁺(aq)

$Mn{O}_4^{-}$(aq) + 8H⁺(aq) + 5e $\to$Mn²⁺(aq) + 4H₂O(l)

5Fe²⁺(aq) + $Mn{O}_4^{-}$(aq) + 8H⁺(aq) $\to$Mn²⁺(aq) + 5Fe³⁺(aq) + 4H₂O(l)