Luyện tập Thế điện cực chuẩn của kim loại CD

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_Na⁺/Na = –2,713 V

E^o_Al³⁺/Al = –1,676 V

E^o_Cu²⁺/Cu =  0,340 V

E^o_Mg²⁺/Mg = –2,356 V

Có phản ứng hóa học xảy ra khi: E^o_Ni²⁺/Ni < E^o_oxh/khử

→ Dựa vào bảng thế điện cực chuẩn ta thấy các dung dịch CuSO₄ và Pb(NO₃)₂ xảy ra phản ứng.

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.

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.

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

         Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

mol: 0,2               →                0,2

m_Cu = 0,2.64 = 12,8 gam

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 = 0,025 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.

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

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

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.

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.

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.

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⁺.

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.

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

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⁺.