Phuong phap va bai tap hoa on thi dai hoc chuyen de dien phan

BÀI TẬP ĐIỆN HÓA-ĐIỆN PHÂN
Câu 1:
1. Cho một ít vụn Cu vào dung dịch gồm CuSO 4 0,5M ; FeSO4 1,0 M ; Fe 2(SO4)3 0,25M .
Có cân bằng sau xảy ra: Cu(r) + 2Fe 3 +  Cu2+ + 2Fe 2+
-Hãy cho biết chiều của phản ứng ở 25 0 C ? Tìm hằng số cân bằng của phản ứng?
[ Fe3 ]
-Tính tỉ lệ
có gía trị tối thiểu để phản ứng đổi chiều?
[ Fe 2 ]
Cho biết ở 25 0 C có ECu / Cu  0,34V , EFe / Fe  0,77V
2. Ion MnO4- có thể oxi hoá ion nào trong các ion Cl - ,Br --,I- ở các giá trị pH lần luợt bằng 1,
4, 6 . Trên cở sở đó hãy dùng dung dịch KMnO4 và dung môi chiết là CCl 4 nhận biết các ion Ivà Br- có trong hỗn hợp NaCl, NaBr, NaI.
0
E I0 / 2 I  0,62V EMnO
 1, 51V
0
0
/ Mn
Cho EBr / 2 Br  1,08V ECl / 2Cl  1,36V
2

3

2





2



2


4

2

2

Câu 2:
1) Tính pH của dung dịch NaCN 0,01M. Biết Ka ( HCN )  109,35 .
2) Tính hằng số cân bằng của phản ứng khử Fe3 bằng H 2 S .
Cho E 0 Fe

3

Fe

2

0
 0,771 (V ) , E S

S 2

 0, 48 (V ),

H 2 S có Ka1  107,02 , Ka2  1012,9 .

Câu 3:
Ở pH=7, nồng độ NO3– là 10 –2 M. Viết phương trình phản ứng giữa Cd và NO 3– . Hỏi
–
NO3 có bị khử hoàn toàn ở 25 o C không? Tính nồng độ ion NO3– khi cân bằng. Cho biết không
tạo thành kết tủa Cd(OH) 2.
Cho:
Eo –
= 0,94V
;
Eo
= 0,98V
NO3 /
oHNO 2

E

2+

Cd /
Cd

HNO2 / NO

= – 0,40V

;

Ka (HNO2 ) = 5 x 10 –4

Câu 4:
Cho phản ứng:
Cu( z )  CuCl2( dd )  2CuCl( z )

Ở 25 C phản ứng xảy ra theo chiều nào nếu người ta trộn một dung dịch chứa
CuSO4 0, 2M ; NaCl 0, 4M với bột Cu lấy dư? Tính hằng số cân bằng của phản ứng trên ở 250 C .
0

7
0
Cho TCuCl  10 ; ECu
2

Cu

0
 0,15V ; ECu


Cu

 0,52V

Câu 5:
Ở C M = 1M và ở 25 OC, thế điện cực chuẩn EO của một số cặp oxi hóa – khử cho như sau :
2IO4 -/ I2 (r) = 1,31V ; 2IO3-/ I2 (r) = 1,19V ; 2HIO/ I2 (r) = 1,45V; I2 (r)/ 2I- = 0,54V
a/. Viết phương trình bán phản ứng oxi hóa – khử của các cặp đã cho.
b/. Tính EO của các cặp IO4-/ IO3 - và IO3 -/ HIO.
Câu 6:

a) Từ 2 dd KCl và Cu(NO3)2 có cùng nồng độ hãy nêu phương pháp đơn giản nhất để
điều chế được dd chỉ có chất tan là KNO3 .
b) Nêu bản chất của số Faraday trong điện phân? Tính thời gian điện phân dd NiSO 4 bằng
dòng điện 2A để phủ kín cả 2 mặt một lá kim loại mỏng có kích thước 10x10cm bằng một lớp
Ni có bề dày 0,05mm. Biết DNi là 8,9g/cm3 và hiệ u suất điện phân là 90%, biết khối lượng
nguyên tử của Ni là 58,7ĐVC.
Câu 7:
Cho một miếng đồng kim loại vào hỗn hợp dung dịch gồm CuSO 4 0,5M , FeSO4 0,025M
, Fe 2(SO4)3 0,125M .
Ở 25 o C có cân bằng hóa học sau :
Cu(r) + 2Fe 3 +  Cu2 + + 2Fe 2 +
a/ Cho biết chiều của phản ứng
b/ Tính hằng số cân bằng của phản ứng
[ Fe 3+ ]
c/ Tính tỉ lệ
có giá trị tối thiểu để phản ứng đổi chiều
2+
[ Fe ]
Cho biết 25 o C có Eo Cu2 + / Cu = 0,34 V ; Eo Fe3+ / Fe 2 + = 0,77V
Câu 8:
a. Cho hằng số cân bằng K, Hãy đánh giá sự hòa tan của Zn trong dung dịch AgNO 3 . Cho
biết Eo(Zn2+/Zn) = -0,76V. và Eo(Ag +/Ag) = 0,799V. Giả thiết rằng quá trình diễn ra ở điều kiện tiêu
chuẩn và không xét các quá trình phụ.
b. Cho biết Eo(Cr3+/Cr2+) = -0,41V; Eo( Cr2 O 72 / 2Cr 3 ) = 1,33V; Eo(H2O2/H2 O) = 1,78V. Hãy
đánh giá khả năng oxi hóa Cr 2+ bằng H2 O2
Câu 9:
.1.Trộn hai thể tích bằng nhau của hai dd SnCl2 0,100M và FeCl 3 0,100M. Xác định nồng độ
các ion thiếc và sắt khi cân bằng ở 25 o C. Tính thế của các cặp oxy hóa - khử khi cân bằng.
2. Nhúng một sợi Ag vào dung dịch Fe 2(SO4)3 2,5.10 -2 M. Xác định nồng độ của Fe 3 + ; Fe2 +

và Ag + khi cân bằng ở 25 o C. Tính thế của các cặp oxy hóa - khử khi cân bằng.
Cho biết Eo(Sn4+/Sn2 +) = 0,15V; Eo (Fe3+/Fe2 +) = 0,77V; Eo (Ag +/Ag) = 0,80V
Câu 10 :
1/ Muối sắt (III) thủy phân theo phản ứng :
Fe3+ +H2 O  Fe(OH)2 + + H+
K= 4. 10 -3
a/ Tính pH của dd FeCl 3 0,05M
b/ Tính pH mà dd phải có để 95% muối sắt (III) không bị thủy phân
2/ FeS và CuS chất nào có khả năng tan được trong HCl ?
Vì sao ?
Biết TFeS= 5.10 -8 ; TCuS = 3,2.10 -38 ;H2 S có K1 =10 -9 ; K2 = 10 -13
HẾT


Hướng dẫn đáp án :
1/ a/ FeCl3  Fe3 + + 3 ClFe3+ +H2O  Fe(OH)2+ + H +
0,05
0,05-x
x
x

K= 4. 10 -3

4
x2
K
 4.103  x 2  4.103 x  2.10
0, 05  x
 x  0, 01228  pH  1,91

b/ 95% muối sắt (III) không bị thủy phân , nghĩa là có 5% muối bị thủy phân
Fe3+ + H2O 
Fe(OH)2 + + H +
K= 4. 10 -3
0,05
0,05-0,0025
0,0025
 Fe(OH ) 2   H  
 Fe3 
4.103.0, 0475



K

H

K

 76.103


3
2
0, 0025
 Fe 
 Fe(OH ) 

pH= 1,12
2/ Gọi MS là công thức chung 2 muối sunfua,

Trong dd HCl có phản ứng :MS + 2H+  M2++ H2S K
Cân bằng trên là tổ hợp của các cân bằng sau :
MS  M2 + + S2- TM S
S2- + H+  HSK2-1
HS- + H+  H2 S
MS + 2H+  M2 ++ H2 S

K1-1
K=TM S.K2-1 .K1-1

Với FeS
K= 5.10 8 .10 9 .10 13= 5.10 14 rất lớn nên FeS tan dễ dàng trong dd axit HCl
Với CuS
K= 3,2.10 -38 .10 9 . 10 13 = 3,2.10 -16 rất bé nên CuS không tan trong dd HCl
BÀI GIẢI:
1) Sn2 +
+
2Fe 3 + 
Sn4+
+
2Fe 2 +
Nđcb: 0,05- x
0,05 – 2x
x
2x
21
lgK = 2(0,77 – 015)/0,059 = 21 K = 10 .
K rất lớn và nồng độ Fe 3 + cho phản ứng nhỏ hơn nhiều so với Sn2+  phản ứng gần như
hoàn toàn: 2x  0,05
[Fe2 + ] = 0,05M; [Sn4 + ] = 0,025M; [Sn2 + ] = 0,025M; [Fe 3+ ] = M

2)
nđcb:





0,025 .( 0,05 ) 2
0,0025
 1.10 21 
   Fe 3  1,58 .10 12 M
2
2
0,025 .

1,58 .10 12
0,059 0,025
 0,15 
lg
 0,15 M
Khi cân bằng Ec b = 0,77 + 0,059lg
0,05
2
0,025

Ag
+
Fe 3 +
Ag+

+
Fe 2+

K=

0,05 – x
x
x
lgK = (0,77 – 0,80)/0,059 = -0,51  K = 0,31
Ta có:




 



x2
 0,31  x  Ag   Fe2  4,38.10 2 M
0,05  x

Fe   6.10
3

3

Ec b = 0,77  0,059 lg

M

6.10 3
 0,80  0,059 lg 4,38 .10  2  0,72V
2
4,38 .10

Câu 2 ( 3,0 điểm)
A. Cho kẽm vào dung dịch AgNO3 bỏ qua quá trình phụ, ta có :
Zn + AgNO3  Zn(NO3)2 + 2Ag (1) (K1)
Để phản ứng ( 1) xảy ra thì Eopin > 0
Eo pin = 0,799 – (-0,76) = 1,569 >0
Ta lại có hằng số cân bằng K của phản ứng oxi hóa khử có liên hệ với giá trị E o bằng hệ thức:
nE o
lg K1 
0, 059
2.1,569
 53,18  K1  1,51.1053
 lg K1 
0, 059

K1 lớn phản ứng xảy ra dễ dàng.
b. Phản ứng oxi hóa Cr 2+ bằng H2O2:
4H2 O2 + 2Cr2+  Cr2O72  + H2 O + 6H+
Ta cần tổ hợp các nửa phản ứng để có phản ứng trên:
0
2 x Cr2+ - e  Cr3+
K11  10 E1 /0,059
2Cr 3  7 H 2O  6e  Cr2O72  14 H 

4 x H2O2 + 2H + + 2e  H2O

2Cr2+ + 4H2O2  Cr2O72  + H2 O + 6H +
Ta có lgK= 4lgK3 – lgK2 – 2lgK1
lgK = 8.

K21  106 E2 /0,059
0

K3  10 E3 /0,059

K

1, 78
0, 41
1,33
+ 2.
 6.
 117
0, 059
0, 059
0, 059

K = 10 177 rất lớn nên phản ứng oxi hóa Cr 2+ bằng H2O2 xảy ra rất mạnh.


GIẢI
[Cu2+ ] = 0,5M
[Fe2+ ] = 0,025M
[Fe3+ ] = 0,125  2 = 0,25M
a/ E Fe 3 + / Fe 2+ = 0,77 + 0,059 lg

= 0,829V
0,025

0,059
E Cu2+ / Cu = 0,34 +

lg 0,5 = 0,331V
2

Vì : E Fe 3+ / Fe 2 + > E Cu2+ / Cu nên phản ứng xảy ra theo chiều thuận
Cu(r) + 2Fe 3 +

Cu2+ + 2Fe 2 +

n.Eo
b/ Lg K

2 ( 0,77 – 0,34 )
=

= 14,576

0,059
0,059
14
K = 3,77.10
c/ Đổi chiều phản ứng phải có :
E Cu2+ / Cu > E Fe 3+ / Fe2 +
[Fe3+ ]
 0,331 > 0,77 + 0,059 lg

[ Fe2 + ]
[Fe 3 + ]
< 3,6.10 -8 lần


[ Fe 2 + ]

Câu 6: a) (1đ) Trộn 2 dd KCl và Cu(NO3 )2 có cùng nồng độ mol/l theo tỳ lệ thể tích tương ứng
là 2:1 rồi điện phân :
 Cu + Cl2 + 2KNO3
2KCl + Cu(NO3)2 
Trong dd sau điện phân chỉ có một chất tan là KNO 3
b) (1đ) Bản chất của số Faraday là điện lượng của 1 mol (e):
F = 6,023.10 23 x1,602.10 -19  96500c
Khối lượng Ni cần để phủ lên bề mặt lá kim loại
10x10x0,005x2x8,9=8,9g
Theo Faraday ta có 8,9=

58, 7.2.t.90%
96500.2

( t = 16257s
Hướng dẫn chấm
1/.
a/.

2IO4- + 16H + + 14e  I2 (r) + 8H2 O; E O IO4-/ I2 (r) = 1,31V = E O1
2IO3 - + 12H + + 10e  I2 (r) + 6H2 O; E O

= 1,19V = EO2

2e  I2 (r) + 2H2 O; EO HIO/ I2 (r) = 1,45V = EO3

2HIO + 2H+ +

 2I-

I2 (r) + 2e

; EO I2 (r)/ 2I-

2IO4- + 16H + + 14e  I2 (r) + 8H2 O;
I2 (r) + 6H2O
2IO4- + 4H+ + 4e

= 0,54V = E O4

K1 = 10 14.1,31 /0,0592

 2IO3- + 12H + + 10e;

K2-1= 10 -10.1,19/0 ,0592

 2IO3- + 2H2 O ;

K5 = 10 4x/0,0592

K5 = K1 . K2 -1  x = E O5 = EO IO4-/ IO3- = (14 E O1 - 10 E O2) : 4 = 1,61V
2IO3- + 12H + + 10e  I2 (r) + 6H2 O;

 2HIO + 2H + + 2e ;

I2 (r) + 2H2O

2IO3- + 1OH + + 8e  2HIO + 4H2 O ;

b/.

K2 = 10 10.1,19/0,0592
K3-1= 10 -2.1,45 /0,052
K6 = 10 8y/0,0592

K6 = K2 . K3 -1  y = E O6 = EO IO3-/ HIO = (10 EO2 - 2 EO3) : 8 = 1,125V

Đáp án
Cu  Cu2  2Cl   2CuCl

ECu 2

Cu 

E

0
Cu 2 Cu 

2
0, 059 Cu 

lg

n
Cu  

 0,15  0, 059lg

0, 2
10 4.101
7

 0, 498V

ECu  Cu  0,52  0, 059 lg

ECu2

Cu 

107
 0,130V
4.101

 ECu Cu nên phản ứng xảy ra theo chiều thuận

Cu( z )  Cu(2dd )  2Cu(dd )
2Cu(dd )  2Cl(dd )  2CuCl( z )
Cu( z )  Cu(2dd )  2Cl(dd )  2CuCl( z )
nE 0
(0,15  0,52)

0, 059

0, 059
7
 k1  5, 35.10
lg k1 

1
k2  TCuCl
  107   1014
2

2

k  k1.k2  5,35.10 7.1014  5,35.107

k1
k2

k


Đáp án
Cd + NO3 – + 3H+
HNO2
2H2 O

Cd2+ + HNO2 + H2 O
NO2– + H+
2H+ + 2OH–

K1

Ka
K2w

Cd2+ + HNO2 + 2OH–

K

Cd + NO3 – + H2 O

K = K1 . Ka . K2 w
lg K1 

2(0,94  0,40)
 45,42
0,059

K1  2,65 1045
K  (2,65 1045 ).(5 104 ).(1014 )2  1,325 1014

K rất lớn nên phản ứng gần như hoàn toàn
[Cd 2 ]  [ NO 3 ] bd  102 M
Cd  NO3  H 2O  Cd 2  NO2  2OH 
câ
n bằ
ng

102 102

x

107

102.102.(107 )2
x
x  7,551033

1,3251014 

Câu 2:
1) (1điểm)
NaCN 
 Na   CN 

CN   H2O  
 HCN  OH


H2O  
 H  OH

Kb

(1)

Kw

(2)

Kw 1014


 104,65
Ka 109,35
Kb .C  K w  cân bằng (1) chủ yếu.
Kb 

C
[]


CN   H2O  
 HCN  OH
0,01
0,01 – x
x
x
2
x
 104,65  x  4,73.104
0,01  x

 pOH  3,32 
 pH  10,68 .



H2 S  
 H  HS

2)


2
HS   
 H  S

2|

3

Fe  1e  
  Fe
2
S  2e  
 S

2

Ka1
Ka2

K1
K 21


2

H2S  2Fe3  
 2Fe  S  2H

K

K  Ka1 .Ka2 .K12.K21

K = 107 , 0 2.10 1 2 , 9.10 2 ( 0 , 7 7 1
K = 1022,5

0,48 ) / 0,059

5.b.
MnO4 - + 8 H + + 5e -------> Mn2 + + 4 H2 O
E MnO  / Mn 2   E 0  lg
4

Khi pH = 1

[ MnO4 ][ H  ]8
[ Mn 2 ]

EMnO / Mn2 = 1,4156 (V) > ECl0

2

4

-

-

--

/ 2Cl 

 1,36V

-

Ion MnO4 có thể oxi hoá các ion Cl ,Br ,I .
0
Khi pH = 4
EMnO / Mn2 = 1,1324 (V) > EBr
 1,08V
/ 2 Br


2

4

-

-- -

Ion MnO4 có thể oxi hoá các ion Br ,I .
Khi pH = 6

EMnO / Mn2

= 0,9436 (V) >

E I0 / 2 I   0,62V

2

4

Ion MnO4- chỉ có thể oxi hoá ion I- .
Ban đầu thực hành ở pH = 6 , dùng KMnO4 với dung môi CCl 4 , I2 được hình thành tan trong dung
môi có màu tím. Chiết lớp dung môi, , thay lớp dung môi có pH = 4, thấy lớp dung môi có màu vàng
của Br2 .
Hướng dẫn giải:
[Cu2+ ]= [Fe 3 + ]= 0,5M
Cu(r) + 2Fe 3 +  Cu2 + + 2Fe 2+
EFe3 / Fe2  0,77  0,059 lg

Ta có
ECu2 / Cu  0,34 

Vì E Fe
lg K 

3

/ Fe 2 

0,5
 0,752V
1

0,059
lg 0,5  0,331V
2

 ECu 2  / Cu nên phản ứng xảy ra theo chiều thuận.

nE 0
2(0,77  0,34)

 14,576
0,059
0,059

 K = 3,767.10 14
Để đổi chiều phản ứng phải có : 0,77  0,059 lg
[ Fe3 ]
> 3,6.10 -8 lần
2
[ Fe ]

[ Fe3 ]
 0,331
[ Fe 2 ]