Giải Câu hỏi 3 trang 86 SGK Hóa 12 Kết nối tri thức – Bài 17. Ôn tập chương 5. Tham khảo: Giữa hai cặp oxi hóa – khử, cặp có giá trị thế điện cực chuẩn nhỏ hơn thì dạng khử.
Câu hỏi/Đề bài:
Sức điện động chuẩn của pin điện hóa gồm hai điện cực M2+/M và Ag+/Ag bằng 1,056 V.
Trong số các kim loại Cu, Fe, Ni, Sn
a) Hãy cho biết kim loại nào phù hợp với M.
b) Lựa chọn kim loại M để- pin điện hoá có sức điện động chuẩn lớn nhất.
Cho biết:
|
Cặp oxi hóa – khử |
Fe2+/Fe |
Ni2+/Ni |
Sn2+/Sn |
Cu2+/Cu |
Ag+/Ag |
|
Thế điện cực chuẩn (V) |
-0,44 |
-0,257 |
-0,137 |
+0,34 |
+0,799 |
Hướng dẫn:
Giữa hai cặp oxi hóa – khử, cặp có giá trị thế điện cực chuẩn nhỏ hơn thì dạng khử có tính khử mạnh hơn, còn dạng oxi hóa có tính oxi hóa yếu hơn và ngược lại.
Khi pin điện hoá hoạt động: ở anode (cực âm) xảy ra quá trình oxi hoá; ở cathode (cực dương) xảy ra quá trình khử.
Sức điện động chuẩn của pin điện bằng thế điện cực chuẩn của cực dương (cathode) trừ thế điện cực chuẩn của cực âm (anode): \({\rm{E}}_{{\rm{pin}}}^{\rm{o}} = {\rm{E}}_{{\rm{cathode}}}^{\rm{0}} – {\rm{E}}_{{\rm{anode}}}^{\rm{0}}\)
Lời giải:
a) Ta thấy, thế điện cực chuẩn của các cặp oxi hóa – khử đã cho đều nhỏ hơn thế điện cực chuẩn của Ag+/Ag. Do đó, anode của pin là M và cathode của pin là Ag.
Ta có: \({\rm{E}}_{{\rm{pin}}}^{\rm{o}} = {\rm{E}}_{A{g^ + }/Ag}^{\rm{0}} – {\rm{E}}_{{M^{n + }}/M}^{\rm{0}} \Rightarrow {\rm{E}}_{{M^{n + }}/M}^{\rm{0}} = {\rm{E}}_{A{g^ + }/Ag}^{\rm{0}} – {\rm{E}}_{{\rm{pin}}}^{\rm{o}} = 0,799 – 1,056 = – 0,257{\rm{ }}({\rm{V}})\)
Þ Kim loại M là Ni.
c) Vì \({\rm{E}}_{{\rm{pin}}}^{\rm{o}} = {\rm{E}}_{A{g^ + }/Ag}^{\rm{0}} – {\rm{E}}_{{M^{n + }}/M}^{\rm{0}}\) nên để \({\rm{E}}_{{\rm{pin}}}^{\rm{o}}\)lớn nhất thì \({\rm{E}}_{{M^{n + }}/M}^{\rm{0}}\)phải nhỏ nhất.
Þ Kim loại M là Fe thì pin điện hoá có sức điện động chuẩn lớn nhất.