Giải SBT Hóa học 12 CTST Bài 12: Thế điện và nguồn điện hóa học có đáp án

Tính khử của các kim loại giảm dần theo thứ tự từ trái sang phải:

K >Na >Mg> Al >Zn> Fe >Cu >Ag.

Dựa vào dãy thế điện cực chuẩn ta có sắp xếp sau: 

Ag⁺ > Fe³⁺ > Cu²⁺ > Fe²⁺ > Al³⁺ > Mg²⁺ > Na⁺

Đáp án đúng là:

Phương trình hoá học của phản ứng:

- Với Al:

Al + 3Fe³⁺ → Al³⁺ + 3Fe²⁺

2Al + 3Cu²⁺  → 2Al³⁺ + 3Cu

Al + 3Ag⁺  → Al³⁺ + 3Ag

- Với Mg:

Mg + 2Fe³⁺ → Mg²⁺ + 2Fe²⁺

Mg + Cu²⁺  → Mg²⁺ + Cu

Mg + 2Ag⁺  → Mg²⁺ + 2Ag

- Với Fe:

Fe + 2Fe³⁺ → 3Fe²⁺

Fe + Cu²⁺  → Fe²⁺ + Cu

Fe + 2Ag⁺  → Fe²⁺ + 2Ag

Fe²⁺ + Ag⁺  → Fe³⁺  + Ag

- Với Cu: 

Cu + 2Fe³⁺ → 2Fe²⁺ + Cu²⁺

Cu + 2Ag⁺  → Cu²⁺ + 2Ag

a) Chất tan trong X gồm: MgCl₂, FeCl₂ và FeCl₃ dư.

Giải thích:

Mg + 2FeCl₃ → MgCl₂ + 2FeCl₂

b) Chất tan trong Y gồm: Fe(NO₃)₃ và AgNO₃ dư

Giải thích:

Fe + 2Ag⁺  → Fe²⁺ + 2Ag

Fe²⁺ + Ag⁺  → Fe³⁺  + Ag

c) Công thức của hai muối trong Z là: Mg(NO₃)₂ và Al(NO₃)₃ 

Giải thích:

Mg + Cu²⁺  → Mg²⁺ + Cu

2Al + 3Cu²⁺  → 2Al³⁺ + 3Cu

Dung dịch Z chứa 2 muối nên Cu²⁺ hết, chất tan trong Z gồm: Mg(NO₃)₂ và Al(NO₃)₃ 

Trong các hoạt động của pin điện hóa Al-Zn nồng độ của các ion Al³⁺ tăng dần, nồng độ của các ion Zn²⁺ giảm dần trong dung dịch.

Các cặp oxi hóa – khử của những kim loại trên theo chiều tăng dần tính oxi hóa của cation tăng dần từ trái sang phải là: Zn²⁺/Zn, Co²⁺/Co, Pb²⁺/Pb.

  E⁰ (Cu - X) = 0,46V > 0 → Tính khử của X < Cu.

  E⁰ (Y - Cu) = 2,71V > E⁰ (Z - Cu) = 0,78V > 0 → Tính khử của Y > Z > Cu.

 ⇒ Tính khử tăng dần theo chiều X, Cu, Z, Y.

Chất khử của cặp oxi hoá - khử có thế điện cực nhỏ hơn tác dụng với chất oxi hoá của cặp oxi hoá - khử có thế điện cực lớn hơn, tạo ra dạng oxi hoá và dạng khử tương ứng mà:

+  $E_{F{e}^{2+}/Fe}^o=-0,44V$<  $E_{C{u}^{2+}/Cu}^o=0,34V$nên ion Cu²⁺ oxi hóa được kim loại Fe theo phản ứng:

Fe + Cu²⁺ → Fe²⁺ + Cu  (thỏa mãn quy tắc α)

+  $E_{F{e}^{2+}/Fe}^o=-0,44V$<  $E_{A{g}^{+}/Ag}^o=0,80V$ nên ion Ag⁺ oxi hóa được kim loại Fe theo phản ứng:

Fe + 2Ag⁺ → Fe²⁺ + 2Ag  (thỏa mãn quy tắc α)

- Cathode của pin điện hoá: Cu, anode của pin điện hoá: Zn.

Vậy sức điện động chuẩn của pin là:

$\begin{array}{l}{E}_{pin(Zn-Cu)}^o=E_{Z{n}^{2+}/Zn}^o-E_{C{u}^{2+}/Cu}^o=1,1V\\ \Rightarrow E_{Z{n}^{2+}/Zn}^o=0,34-1,1=-0,76V.\end{array}$

Vậy thế điện cực chuẩn của Zn²⁺/Zn là – 0,76V.

a) Pb(NO₃)₂ + Cu(NO₃)₂ phản ứng không xảy ra, không hiện tượng.

b) Phản ứng xảy ra:

Pb + Cu(NO₃)₂  → Pb(NO₃)₂ + Cu

Hiện tượng: Màu xanh lam của dung dịch nhạt dần, đồng thời có kết tủa màu đỏ bám ngoài lá chì. 

c) Pb(NO₃)₂ + Cu phản ứng không xảy ra, không hiện tượng.

d) Phản ứng xảy ra theo thứ tự

          Zn + Cu(NO₃)₂ → Zn(NO₃)₂ + Cu

          Zn + Pb(NO₃)₂  → Zn(NO₃)₂ + Pb

Hiện tượng: Màu xanh lam của dung dịch nhạt dần, đồng thời có lớp kim loại bám ngoài lá kẽm.

Theo thứ tự dãy điện hoá M²⁺/M;  Y²⁺/Y;  X²⁺/X;  Z²⁺/Z

- Cho M vào các dung dịch chứa X²⁺, Y²⁺, Z²⁺ _. Có 3 phản ứng

          M + Z²⁺ → M²⁺ + Z

          M + Y²⁺ → M²⁺ + Y

          M + X²⁺ → M²⁺ + X

- Cho X vào các dung dịch chứa M²⁺, Y²⁺, Z²⁺_. Có 1 phản ứng

          X + Z²⁺ → X²⁺ + Z

- Cho Y vào các dung dịch chứa M²⁺, X²⁺, Z²⁺_. Có 2 phản ứng

          Y + X²⁺ → Y²⁺ + X

          Y + Z²⁺ → Y²⁺ + Z

-Cho Z vào các dung dịch chứa M²⁺, X²⁺, Y²⁺_.  Không có phản ứng nào xảy ra.

Hai muối trong dung dịch X là Zn(NO₃)₂  và Fe(NO₃)_2.   

Chất rắn Y bao gồm Ag và Fe dư (do Zn có tính khử mạnh hơn Fe nên ưu tiên phản ứng trước).