CHUYÊN ĐỀ LỚP 10 ĐỂ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN QUỐC GIA: Pin điện hoá

DẠNG 5: PIN ĐIỆN HOÁ
Câu 7: (2 điểm) lớp 10 chuyên Lê Hồng Phong- Nam Định
Một pin điện hóa được xây dựng dựa vào các bán phản ứng:
HSO4- (aq) + 3H+ (aq) + 2 e → H2SO3 (aq) + H2O

Eo = 0,17 V

Mn2+ (aq) + 2 e → Mn (r)

Eo = -1,18 V

1. Viết sơ đồ pin rồi tính Epino tại pH = 1.
2. Cho biết Epino thay đổi thế nào (định lượng) nếu cho thêm Ba(NO3)2 vào điện cực chứa HSO4-/H2SO3
biết BaSO3 có pKs = 6,5; BaSO4 có pKs = 9,96; H2SO3 có pKa1 = 1,76 và pKa2 = 7,21; HSO 4- có pKa =
1,99.
Hướng dẫn giải:
1. Sơ đồ pin: (-) Mn | Mn2+ || HSO4- , H+ , H2SO3 | Pt (+)
Ở pH = 1, đối với dung dịch bên điện cực dương
HSO4- (aq) + 3H+ (aq) + 2 e → H2SO3 (aq) + H2O

Eo = 0,17 V

Eo’ = Eo – 0,0592 × 3/2 × pH = 0,0812 V
Eo pin = 0,0812 – (-1,18) = 1,26 V
2. Xét các phản ứng:
Ba2+ + H2SO3  BaSO3 + 2H+ có K1 = 10-2,47
→ khơng thể hình thành kết tủa BaSO3 trong môi trường axit
Ba2+ + HSO4-  BaSO4 + H+ có K2 = 107,97
→ hình thành kết tủa BaSO4 ngay trong môi trường axit mạnh
Cho thêm Ba(NO3)2 vào điện cực chứa HSO4-/H2SO3 thì bán phản ứng trở thành
HSO4- (aq) + 3H+ (aq) + 2 e → H2SO3 (aq) + H2O

Ba2+ + HSO4-  BaSO4 + H+
BaSO4 (aq) + 4H+ (aq) + 2 e → Ba2+ + H2SO3 (aq) + H2O
Từ đó tính được: Eo (BaSO4, H+/H2SO3, Ba2+) = -0,066 V
Vậy Eopin = 1,11 V
Tức là Eopin giảm đi 0,15 V.
Câu 7: (2 điểm) PHẢN ỨNG OXH – KHỬ. ĐIỆN HÓA lớp 10 chuyên Ninh Bình
1.

Cân bằng các phương trình phản ứng sau đây theo phương pháp thăng bằng electron.
a.

Cr2S3 + Mn(NO3)2 + Na2CO3

b.

K2SO3 + KMnO4 + KHSO4

Na2CrO4 + Na2SO4 + Na2MnO4 + NO + CO2
K2SO4 + MnSO4 + H2O

2. Cho pin sau : H2(Pt), PH 2 =1atm / H+: 1M // MnO 4 : 1M, Mn2+: 1M, H+: 1M / Pt
1


Biết rằng sức điện động của pin ở 250 C là 1,5V.
0
a) Hãy cho biết phản ứng thực tế xảy ra trong pin và tính E MnO-4 /Mn 2+ ?

b) Sức điện động của pin thay đổi như thế nào khi thêm một ít NaHCO3 vào nửa trái của pin?
Hướng dẫn giải:

1.
a.Cr2S3 + 15Mn(NO3)2 + 20Na2CO3
15Na2MnO4 + 30NO + 20CO2
Cr2S3
2Cr+6 + 3S+6 +30e
Mn(NO3)2 +2e
MnO42- +2NO
b. 5K2SO3 + 2KMnO4 + 6KHSO4
S+4
S+6 + 2e x 5
Mn+7 + 5e
Mn+2
x2

2Na 2CrO4 + 3Na2SO4 +
x1
x 15
9K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O

2.
a. Phản ứng thực tế xảy ra trong pin:
Do Epin = 1,5 V > 0 nên cực Pt - (phải) là catot, cực hiđro - (trái) là anot do đó phản
ứng thực tế xảy ra trong pin sẽ trùng với phản ứng qui ước:
- Catot:
MnO 4 + 8H+ + 5e
Mn2+ + 4H2O
- Anot:
H2
2H+ + 2e
=> phản ứng trong pin:

2MnO 4 + 6H+ + 5H2
2Mn2+ + 8H2O
* E

0

0
pin

0

= E MnO4 / Mn 2  - E 2 H  / H 2 = 1,5 V

0

 E MnO4 / Mn 2  = 1,5 V
b).Nếu thêm một ít NaHCO3 vào nửa trái của pin sẽ xảy ra pư:
HCO3- + H+  H2O + CO2
0,059
H
. lg
 H  giảm nên E 2 H  / H 2 =
giảm , do đó:
2
PH 2

 

 

Epin = (E MnO4 / Mn 2  - E 2 H  / H 2 ) sẽ tăng

Câu 7. (2 điểm): Phản ứng oxi hóa- khử. Điện hóa.lớp 10 chuyên Lào Cai
1. Cân bằng các phản ứng oxi hoá khử sau:
a) Na2SO3 + KMnO4 + NaHSO4 → ? + ? + Na2SO4 + H2O
b) Al +

HNO3 → ? +

xNO

+

yN2O + H2O

c) Cu2FeS3 + HNO3 → ? + ? + Fe2(SO4)3 + N2O + H2O
d) CxHyO + KMnO4+ HCl

→ CH3-CHO + CO2 + ? + KCl + H2O

(Cho biết tỉ lệ số mol giữa CH3-CHO với CO2 là 1 : 1)
2. ở pH = 0 và ở 25oC thế điện cực tiêu chuẩn Eo của một số cặp oxi hoá - khử được cho như sau: 2IO 4/ I2
(r) : 1,31 V ; 2IO 3/ I2 (r) : 1,19 V ; 2HIO/ I 2 (r) : 1,45 V ; I 2 (r)/ 2I : 0,54 V. (r) chỉ chất ở trạng thái
rắn.
2


1. Viết phương trình nửa phản ứng oxi hố - khử của các cặp đã cho.
2. Tính Eo của các cặp IO4/ IO3 và IO3/ HIO
Hướng dẫn giải:

1 a) 5Na2SO3 + 2KMnO4 + 6NaHSO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 8Na2SO4 + 3H2O
b) (3x+8y)Al+(12x+30y) HNO3 →
(3x+8y) Al(NO3)3 + 3xNO + 3yN2O +(6x+15y) H2O
c) 8Cu2SFeS2 + 58HNO3 →
12CuSO4 + 4Cu(NO3)2 + 4Fe2(SO4)3 + 25N2O + 29H2O
d) 15CxHyO + (2x+ 3y -6)KMnO4 + (6x +9y -18)HCl →
5xCH3-CHO + 5xCO2 + (2x +3y -6)MnCl2 + (2x+3y -6)KCl + (-7x +12y -9)H2O
2.1. 0,125 x4 = 0,5 đ
2.2. Eo (IO4/ IO3 )
Eo IO3/ HIO

Câu VI(2đ). lớp 10 chuyên Hưng Yên
Cho giản đồ quá trình khử - thế khử: quá trình khử diễn ra theo chiều mũi tên, thế khử chuẩn được ghi
trên các mũi tên và đo ở pH = 0.
+0,293

Cr(VI) (Cr2O27)

+0,55

Cr(V)

+1,34

0

Cr(IV)

Ex

Cr3+

-0,408

Cr2+

0

Ey

Cr

-0,744
0
0
1. Tính E x và E y .

3


2. Dựa vào tính tốn, cho biết Cr(IV) có thể dị phân thành Cr3+ và Cr(VI) được không?
23. Viết quá trình xảy ra với hệ oxi hóa – khử Cr2O7 /Cr3+ và tính độ biến thiên thế của hệ ở nhiệt độ 298 K,
khi pH tăng 1 đơn vị pH.
4. Phản ứng giữa K2Cr2O7 với H2O2 trong môi trường axit (loãng) được dùng để nhận biết crom vì sản
phẩm tạo thành có màu xanh. Viết phương trình ion của phản ứng xảy ra và cho biết phản ứng này có
thuộc loại phản ứng oxi hóa – khử hay khơng? Vì sao? Ghi số oxi hóa tương ứng trên mỗi nguyên tố.
0
Cho: E Cr O2- /Cr3+ = 1,33 V;Hằng số khí R = 8,3145 J.K–1.mol–1;
2 7

Hằng số Farađay F= 96485 C.mol–1.
Hướng dẫn giải:
0
0
1. Từ giản đồ ta có: 3.(-0,744) = -0,408 + 2 E y  E y = -0,912 (V)
0
0
0,55 + 1,34 + E x – 3.0,744 = 6.0,293  E x = +2,1 (V)
2. Cr(IV) có thể dị phân thành Cr3+ và Cr(VI) khi ΔG0 của quá trình < 0.
0
0
0
0
2Cr(IV) + 2 e  2Cr3+ (1) E1 = E x = 2,1 V  G1 = -n E1 F = - 2.2,1.F
0,55  1,34
0
0
0
Cr(VI) + 2 e  Cr(IV) (2) E 2 =
= 0,945 (V)  G 2 = -n E 2 F = - 2.0,945.F
2
3+
G 30
Từ (1) và (2) ta có: 3Cr(IV)  2Cr + Cr(VI)

G 30 = G10 - G 02 = - 2.(2,1 - 0,945).F < 0  Vậy Cr(IV) có dị phân.
Cr2O72- + 14H+ + 6e � 2Cr3+ + 7H2O
RT [Cr2O 72- ].(10-pH )14
E1 = 1,33 +
ln

6.F
[Cr 3+ ]2

3.

RT [Cr2O72- ].(10-(pH + 1) )14
ln
6.F
[Cr 3+ ]2
8,3145 . 298
.14ln10-1 = -0,138 (V).
b. Độ biến thiên của thế: E 2 - E1 =
6 . 96485
4.
+6 -2
+1 -1
+1
+6,-2/-1 +1 -2
2+
Cr2O7 + 4H2O2 + 2H  2CrO5 + 5H2O
Phản ứng trên khơng phải là phản ứng oxi hóa-khử vì số oxi hóa của các ngun tố khơng thay đổi trong
-2 của oxi là -2, -1 do peoxit CrO 5 có cấu trúc:
q trình phản ứng. Trong CrO5, số oxi hóa của crom là +6 và
E 2 = 1,33 +

O

O

-1

O
Cr

O

+6

O

Câu 10 (2 điểm): chuyên 10 Hải Dương
Cho một pin:
Pt/ Fe3+ (0,01M), Fe2+ (0,05M), H+ (1M) // KCl bão hoà, Hg2Cl2(R)/Hg
a) Viết phương trình phản ứng xảy ra khi pin hoạt động.
b) Thêm NaOH vào bên trái của pin cho đến khi [OH -] = 0,02M (Coi thể tích dung dịch khơng
thay đổi).
Tính SĐĐ của pin khi đó?

4


0
E Fe
3

Biết:

Fe 2 

0,77V ,

ECal

=

0,244V,

K s (  Fe (OH )3  10  37 ,5 ,

K s (  Fe (OH ) 2  10  15,6 ,

RT
0,0592
ln 
lg tại nhiệt độ khảo sát.
nF
n
Hướng dẫn giải:
3
��
� Fe2
a) Tính E Fe3 /Fe2 : Fe  1e ��
�

��
� 2Fe 2  Hg 2Cl 2 �
2Fe3  2Hg  2Cl  ��
�

[H+] = 1M => Không xảy ra thuỷ phân

� E Fe3+ / Fe2  E

0

Fe

3+

/ Fe

2

Fe3 �
0, 0592 �
�
� 0, 729V

lg
2
1
�
Fe �
�
�

Vì � E Fe3+ / Fe2  E Cal do đó ta có:
3
��
� Fe 2
Cực dương: Fe  1e ��

�

2 Hg  2Cl  � Hg 2Cl2  2e

Cực âm:

=> Phương trình phản ứng xảy ra:
b) Khi thêm NaOH vào cực Fe3+/Fe2+ đến chỉ có [OH-] = 0,02M ta có:
��
� Fe  OH  �
Fe3  3OH  ��
�
3
��
� Fe  OH  �
Fe2  2OH  ��
�
2
�
Fe3 �
�
�

�
Fe 2 �
�
�

Ks  Fe  OH  3 
3

�
OH  �
�
�
Ks  Fe  OH  2 
2

�
OH  �
�
�

� E Fe3+ / Fe2  E 0 Fe3+ / Fe2 

Ks  Fe  OH  3 
0, 0592
lg
1
Ks  Fe  OH  2  . �
OH  �
�
�

E Fe3+ / Fe2  0, 77  0, 0592 lg

1037,5
 0, 426 (V)
1015,6.0, 02

Khi đó E Fe3+ / Fe2  E Cal
Vậy lúc đó:
* Cực dương là cực calomen
��
� 2Hg  2Cl 
Hg 2 Cl 2 �2e ��
�
* Cực âm là cực Fe3+/ Fe2+
5


Fe  OH  2 �OH   Fe  OH  3 �1e
E pin  E Cal  E Fe3+ / Fe2  0, 244   0, 426   0, 67 (V)
BÀI 7: (tuyển chuyên quốc học Huế)
0
Cho: E 0Ag Ag = 0,80V; E 0AgI/Ag,I = -0,15V; E Au
+

-

3+

/Ag

= 1,26V; E 0Fe3+ /Fe = -0,037V; E 0Fe2+ /Fe = -0,440V.

Hãy:
1. a. Thiết lập một sơ đồ pin để xác định tích số tan của AgI. Viết các phương trình phản ứng xảy ra trên
mỗi điện cực và trong pin.
b. Tính độ tan (s) tại 25oC của AgI trong nước.

2. a. Lập pin điện trong đó xảy ra sự oxi hoá ion Fe 2+ thành ion Fe3+ và ion Au3+ bị khử thành ion Au+. Viết
các phương trình phản ứng xảy ra trên mỗi điện cực và trong pin.
b. Tính sức điện động chuẩn của pin và hằng số cân bằng của phản ứng xảy ra trong pin này.
HƯỚNG DẪN GIẢI
1. a. Để xác định tích số tan KS của AgI, cần thiết lập sơ đồ pin có các điện cực Ag làm việc thuận nghịch
với Ag+. Điện cực Ag nhúng trong dung dịch nào có [Ag+] lớn hơn sẽ
đóng vai trị catot. Vậy sơ đồ pin như sau:
(-) Ag │ I-(aq), AgI(r) ║ Ag+(aq) │ Ag(r) (+)
Hoặc:

(-) Ag, AgI(r) │ I-(aq) ║ Ag+(aq) │ Ag(r) (+)

Phản ứng ở cực âm:
Ag(r) + I−(aq)
Phản ứng ở cực dương:
Ag+(aq) + e
Phản ứng xảy ra trong pin: Ag+(aq) + I-(aq)
Trong đó K S-1 = K 11 .K2 = 10

AgI(r) + e
Ag(r)
AgI(r)

( E 0 + -E 0
Ag /Ag AgI/Ag,I-

) / 0,059

≈ 1,0.1016

K 11
K2
K S-1

(1)
KS = 1,0.10−16.

b. Gọi S là độ tan của AgI trong nước nguyên chất, ta có:
AgI↓
Ag+ + IKS = 10-16
S
S
+
Vì q trình tạo phức hidroxo của Ag khơng đáng kể, I- là anion của axit mạnh HI, nên
S = KS =1,0.10-8 M
2. Theo qui ước: q trình oxi hóa Fe2+ xảy ra trên anot, quá trình khử Au3+ xảy ra trên catot, do đó điện cực Pt
nhúng trong dung dịch Fe3+, Fe2+ là anot, điện cực Pt nhúng trong dung dịch Au3+, Au+ là catot:
(-)

Pt │ Fe3+(aq), Fe2+(aq) ║ Au3+(aq), Au+(aq) │ Pt

(+)

Phản ứng ở cực âm: 2x Fe2+(aq)
Fe3+(aq) + e
K 11
Phản ứng ở cực dương: Au3+(aq) + 2e
Au+(aq)
K2
3+

2+
+
3+
Phản ứng trong pin: Au (aq) + 2Fe (aq)
Au (aq) + 2Fe (aq) K
(2)
1 2
2( E 0 3+  -E 0 3+ 2+ ) / 0,059
K = (K 1 ) .K2 = 10 Au /Au Fe /Fe
Trong đó thế khử chuẩn của cặp Fe3+/Fe2+ được tính (hoặc tính theo hằng số cân bằng) như sau:
Fe3+ + 3e
Fe
E0(1) = -0,037 V, G0(1) = -3FE0(1)
Fe2+ + 2e
Fe
E0(2) = -0,440 V,
G0(2) = - 2F E0(1)
6


Fe3+ + e

Fe2+ E0(3) =

0
0
-ΔG 0 (3)
=  ΔG (1) - ΔG (2) = 3E0(1)- 2E0(2) = 0,77V
F
F

→ K = (K 11 )2.K2 = 102(1,260,77) / 0,059 = 1016,61
Ở điều kiện tiêu chuẩn, sức điện động chuẩn của pin trên sẽ là:
0
0
E0pin = E Au3+ /Ag+ - E Fe3+ /Fe2+ = 0,49 V

Bài 5 (lớp 10 chuyên Bắc Giang)
1. Trình bày cách làm thí nghiệm thơng qua pin điện để tính được hằng số Ks của muối AgI.
2. Có một điện cực Ag được bao phủ bởi hợp chất ít tan AgI, dung dịch KI 1,000.10 -1M lắp với
điện cực calomen bão hòa và đo được suất điện động của pin là 0,333V. Tính tích số tan của AgI. Biết
EoAg+/Ag = 0,799V; Ecalomen(bão hoà) = 0,244V.
3. Suất điện động của pin sẽ thay đổi như thế nào khi:
a) Thêm NaI 0,1M.
b) Thêm NaCl 0,1M.
c) Thêm dung dịch NH3 0,2M.
d) Thêm dung dịch KCN 0,2M.
e) Thêm dung dịch HNO3 0,2M.
(Đều được thêm vào điện cực nghiên cứu)
Cho pKs(AgCl: 10,00; AgI: 16,00): βAg(NH3)2+ = 107,24; βAg(CN)2- = 1020,48.
Hướng dẫn giải:
1. + Lấy một điện bạc được bao phủ bởi hợp chất ít tan (là hợp chất đang cần xác định tích số tan, ví dụ:
AgI) và nhúng trong dung dịch muối chứa anion của hợp chất ít tan đó (ví dụ dung dịch KI đã biết nồng
độ).
+ Chọn một điện cực thứ hai thường là điện cực chuẩn (ví dụ điện cực calomen bão hòa hoặc điện chuẩn
của Ag nhúng trong muối AgNO3 1M).
+ Nối hai điện cực có mắc vơn kế xác định chiều của dòng điện (xác định điện cực) và đo suất động của
pin. Từ đó tính được Ks.
2. Giả sử qua thực nghiệm xác định được sơ đồ pin như sau:
(-) Ag, AgI KI 0,1M KCl(bão hòa) Hg2Cl2, Hg (+)

- Ở cực (-) có:
E(-) = Eo(Ag+/Ag) + 0,0592lg[Ag+] = Eo(Ag+/Ag) + 0,0592lgKs/[I-]
= 0,799 + 0,0592lg10 + 0,0592lgKs = 0,7398 + 0,0592lgKs
 Epin = 0,244 – 0,8582 – 0,0592lgKs = 0,333
 K = 10-16.
3. a) Có sơ đồ pin:
(-) Ag, AgI KI 0,1M KCl(bão hòa) Hg2Cl2, Hg (+)
Khi thêm muối NaI vào điện cực anot làm cho cân bằng AgI ⇌ Ag + + I- chuyển dịch theo chiều
nghịch, nồng dộ ion Ag+, do đó E(-) giảm. Vì vậy suất điện động của pin tăng.
b) Khi thêm NaCl 0,1M vào điện cực anot, có phản ứng:
Khi thêm CH3COONa vào điện cực anot có phản ứng:
AgI + Cl- ⇌ AgCl + I- K = 10-16.(10-10)-1 = 10-6 (nhỏ)
Theo phản ứng trên thấy K rất nhỏ, mặt khác nồng độ NaCl lại loãng, nên q trình chuyển sang AgCl là
rất ít. Vì vậy suất điện động của pin coi khơng đổi.
c) Khi thêm NH3 0,2M vào điện cực anot, có phản ứng:
AgI + 2NH3 ⇌ Ag(NH3)2+ + I- K = 10-16.(10-7,24)-1 = 10-9,76 (rất nhỏ)
7


Theo phản ứng trên thấy K rất nhỏ, mặt khác nồng độ NH 3 lại loãng, nên quá trình chuyển sang
Ag(NH3)2+ là rất ít. Vì vậy suất điện động của pin coi không đổi.
d) Khi thêm dung dịch KCN 0,2M vào điện cực anot, có phản ứng:
AgI + 2CN- ⇌ Ag(CN)2+ + I- K = 10-16.(10-20,48)-1 = 104,48 (lớn)
Theo phản ứng trên thấy K lớn, nên quá trình chuyển sang phức bền gần như hồn tồn, do đó ion Ag +
giảm đi, E(-) giảm. Vì vậy suất điện động của pin tăng.
e) Khi thêm dung dịch HNO 3 0,2M vào điện cực anot, có phản ứng I - bị oxi hóa bởi HNO 3 làm nồng độ
ion I-, dẫn đến nồng độ ion Ag+ tăng (trong môi trường axit ion Ag + khơng tham gia q trình tạo phức
hiđroxo), nên E(-) tăng. Vì vậy suất điện động của pin giảm, đến lúc nào đó có thể đổi chiều dịng điện.
Câu 7. THPT Chu Văn An- Hà Nội
Cho

= 0,8V;

= -0,15V;

= 1,26V;

= -0,037V;

= -0,440V.
Hãy:
1. a. Thiết lập một sơ đồ pin để xác định tích số tan của AgI. Viết các phương trình phản ứng xảy ra trên
mỗi điện cực và trong pin.
b. Tính độ tan (s) tại 25oC của AgI trong nước.
2. a. Lập pin điện trong đó xảy ra sự oxi hoá ion Fe 2+ thành ion Fe3+ và ion Au3+ bị khử thành ion Au+. Viết
các phương trình phản ứng xảy ra trên mỗi điện cực và trong pin.
b. Tính sức điện động chuẩn của pin và hằng số cân bằng của phản ứng xảy ra trong pin này.
Hướng dẫn giải:
1. a. Để xác định tích số tan KS của AgI, cần thiết lập sơ đồ pin có các điện cực Ag làm việc thuận nghịch
với Ag+. Điện cực Ag nhúng trong dung dịch nào có [Ag+] lớn hơn sẽ đóng vai trị catot. Vậy sơ đồ pin
như sau:
(-) Ag │ I-(aq), AgI(r) ║ Ag+(aq) │ Ag(r) (+)
Hoặc:

(-) Ag, AgI(r) │ I-(aq) ║ Ag+(aq) │ Ag(r) (+)

Phản ứng ở cực âm:
Ag(r) + I−(aq)
Phản ứng ở cực dương:
Ag+(aq) + e

Phản ứng xảy ra trong pin: Ag+(aq) + I-(aq)
Trong đó K S-1 = K 11 .K2 = 10

( E 0 + -E 0
Ag /Ag AgI/Ag,I-

AgI(r) + e
Ag(r)
AgI(r)
) / 0,059

≈ 1,0.1016

K 11
K2
K S-1

(1)
KS = 1,0.10−16.

b. Gọi S là độ tan của AgI trong nước ngun chất, ta có:
AgI↓
Ag+ + IKS = 10-16
S
S
Vì q trình tạo phức hidroxo của Ag+ khơng đáng kể, I- là anion của axit mạnh HI, nên
S = KS =1,0.10-8 M
2. Theo qui ước: q trình oxi hóa Fe2+ xảy ra trên anot, quá trình khử Au3+ xảy ra trên catot, do đó điện cực Pt
nhúng trong dung dịch Fe3+, Fe2+ là anot, điện cực Pt nhúng trong dung dịch Au3+, Au+ là catot:
(-)

Pt │ Fe3+(aq), Fe2+(aq) ║ Au3+(aq), Au+(aq) │ Pt

(+)

Phản ứng ở cực âm:
2x Fe2+(aq)
Fe3+(aq) + e
K 11
Phản ứng ở cực dương:
Au3+(aq) + 2e
Au+(aq)
K2
3+
2+
Phản ứng trong pin: Au (aq) + 2Fe (aq)
Au+(aq) + 2Fe3+(aq) K
(2)
1 2
2( E 0 3+  -E 0 3+ 2+ ) / 0,059
K = (K 1 ) .K2 = 10 Au /Au Fe /Fe
Trong đó thế khử chuẩn của cặp Fe3+/Fe2+ được tính (hoặc tính theo hằng số cân bằng) như sau:
8


Fe3+ + 3e
Fe
E01= -0,037 V, G01= -3FE01
Fe2+ + 2e
Fe

E02= -0,440 V,
G02= - 2F E02
Fe3+ + e
Fe2+ E03
G03= - F E03
Có: G03 = G01- G02
E03 = 0,77 V
→ K = (K 11 )2.K2 = 102(1,260,77) / 0,059 = 1016,61
Ở điều kiện tiêu chuẩn, sức điện động chuẩn của pin trên sẽ là:
E0pin =

-

= 0,49 V

Câu 7: (Phản ứng oxihóa - khử. Điện hóa) lớp 10 chun Hồng Văn Thụ- Hồ Bình
Dung dịch X thu được sau khi trộn 100ml dung dịch KMnO4 0,04M, 50ml dung dịch H2SO42M,
50ml dung dịch FeBr20,2M.
1. Tính thành phần cân bằng của hệ.
2. Tính thế của điện cực Pt nhúng vào dung dịch X.
3. Thiết lập sơ đồ pin, tính sức điện động của pin điện được ghép bởi điện cực Pt nhúng vào dung
dịch X và điện cực calomen bão hòa. Viết phản ứng xảy ra khi pin hoạt động.
E o MnO 4 / Mn2 1,51V
E o Hg 2 Cl 2 / 2 Hg , 2Cl  0,244V
Cho E o Fe 3 / Fe 2 0,77V
K a ( HSO4 ) 10  2
E o Br2 / 2 Br  1,085V
Hướng dẫn giải:
1. Thành phần cân bằng của hệ
Nồng độ ban đầu của các chất sau khi trộn

100.0,04
50.0,2
50.2
CKMnO4 
0,02 M ; CFeBr2 
0,05 M ; CH 2 SO4 
0,5M
200
200
200
 Nồng độ các ion : H+ : 0,5M ; HSO : 0,5M ; K+ : 0,02M ; MnO : 0,02M
Fe2+ : 0,05M ; Br- : 0,1M
0
0
0
Do EFe 3 / Fe 2  EBr2 / 2 Br   EMnO4 / Mn 2 nên các phản ứng xảy ra theo thứ tự :
5 Fe2   MnO4  8 H  5 Fe3   Mn2   4 H 2O(1) K 10.
bđ 0,05
sau -

0,02
0,01

0,5
0,42 0,05

5(1,51  0,77)
1062,5  n
0,0592

0,01

2 MnO4  10Br   16 H   2 Mn 2   5Br2  8 H 2O(2) K ' 10.

10(1,51  1,085)
1071,8 
0,0592

bđ 0,01 0,01 0,42
0,01
sau 0,05 0,34 0,02 0,025
Nồng độ các chất sau phản ứng (2) là :
[Fe3+] = 0,05 ; [Mn2+] = 0,02M ; [K+] = 0,02M
[H+] = 0,34M ; [Br2] = 0,025M; [HSO] = 0,5M; [Br-] = 0,05M
K a 2 10 2
Xét cân bằng: HSO  H+ + SO
C
0,5
0,34
0,5-x
0,34+x x
x(0,34  x)
Ka 
10 2  x 0,0137
0,5  x
Vậy nồng độ các chất tại trạng thái cân bằng là:
[Fe3+] : 0,05M; [Mn2+] : 0,02M; [K+] : 0,02M; [H+] : 0,3537M
[Br2] : 0,025M; [SO] : 0,0137M; [HSO] : 0,4863M; [Br-] : 0,05M
9

b) Thế của điện cực Pt nhúng vào dung dịch X được tính theo cặp Br2/2BrTừ bán phương trình
Br2 + 2e  2Br0,0592 [ Br2 ]
0,0592 0,025
0
EBr / 2 Br  EBr
lg
1,085 
lg
1,115(V )
 

2
/
2
Br
2
2
2
[ Br ]
2
(0,05) 2
3. Vì thế của điện cực Pt nhúng vào dung dịch X = 1,115V > Ecal= 0,244V
Nên: + Điện cực Pt là điện cực dương
+ Điện cực calomen là cực âm
Sơ đồ pin như sau :
(-) Hg/Hg2Cl2/dd KCl bão hòa // dd x / Pt (+)
Phản ứng xảy ra khi pin hoạt động :
Tại cực (-) 2Hg + 2Cl-  Hg2Cl2 + 2e
Tại cực (+) Br2 + 2e  2Br2Hg + 2Cl- + Br2  Hg2Cl2 + 2BrSức điện động của pin: Epin = EPt  Ecal 1,115  0,244 0,871(V )

Câu 7 (2 điểm): chuyên 10 Hải Dương
1. Trộn hai thể tích bằng nhau của 2 dung dịch SnCl 2 0,100M với FeCl3 0,100M. Xác định nồng độ
của ion Sn2+ và Sn4+ ; Fe2+ và Fe3+. Khi cân bằng ở 25oC. Tính thế của các cặp oxi hoá - khử khi cân bằng.
2. Nhúng một sợi Ag vào dung dịch Fe 2(SO4)3 2,5.10-2M. Xác định nồng độ Fe2+ , Fe3+ và Ag+ khi
cân bằng ở 25oC. Tính thế của các cặp oxi hoá - khử khi cân bằng.
0
Cho E Sn 4 

Sn

2

0,15V ; E 0 3+ 2  0, 77V ; E 0   0,80V ;
Ag / Ag
Fe / Fe

Hướng dẫn giải:
1. Tính lại nồng độ CSn 2  C Fe3  0, 05M
Sn 2  2Fe3 ��
�Sn 4  2Fe 2
C0 0,05

0,05

[] 0,05 – x

0,05 – 2x

x

K  10

2E 6
 1021 rất lớn
0, 059

2x

Vì K rất lớn phản ứng coi như hoàn toàn 2x  0,05
2+]
��
Sn 2 �
Sn 4 �
�
� �
�
� 0, 025M ; [Fe = 0,05M

0, 025.  0, 05 
 10 21
2
0, 025.y
2

�
Fe3 �
�
� y � K 

=> y = 1,58 . 10-12M = [Fe3+]

� E CB  0, 77  0, 059lg

1,58.1012
0, 059 0, 025
 0,15 
lg
 0,15V
0, 05
2
0, 025

10


3 ��
� Ag  Fe 2
2. Ag  Fe ��
�

C0

0,05

[]

0,05 – x

x

K1 = 10 E

o

/ 0 , 059

= 0,31

0,8  0,059 lg 4,38.10  2 0,72V

x

x2
 0,31
0,05  x
2
�x�
Ag  �
Fe 2 �
�
� �
�
� 4,38.10 M

 Fe  6.10
3

3

M

 E CB 0,77  0,059 lg

6.10  3
4,38.10  2

11