Title THẾ ĐIỆN CỰC - NGUỒN ĐIỆN- GDPT 2018.pdf ✅

NGUYỄN KHẮC HẬU – 0397172230 - KẾ THỪAVÀ PHÁT TRIỂN GDPT 2018 NGUYỄN KHẮC HẬU BIÊN SOẠN ÔN THI 2024-2025 PIN ĐIỆN – ĐIỆN PHÂN A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT I. THẾ ĐIỆN CỰC VÀ NGUỒN ĐIỆN HÓA HỌC. I.1 Cặp oxi hóa – khử - Xét một quá trình có ion kim loại Mn+ đóng vai trò là chất oxi hóa và một quá trình kim loại M đóng vai trò là chất khử như sau: n+ n+ M + ne M M M + ne   - Trong trường hợp trên, chất oxi hóa (dạng oxi hóa) Mn+và chất khử (dạng khử). M thuộc cùng một nguyên tố kim loại. Quá trình trên được viết gọn như sau: n+ Daïng oxi hoùa Daïng khöû M + ne M - Dạng oxi hóa và dạng khử của cùng một nguyên tố kim loại tạo nên cặp oxi hóa – khử của kim loại đó. I.2. Thế điện cực chuẩn 1. Điện cực Ứng với mỗi cặp oxi hóa – khử có thể thiết lập một điện cực, tại đó tồn tại cân bằng giữa dạng oxi hóa và dạng khử. 2. Thế điện cực chuẩn Thế điện cực của cặp oxi hóa – khử của kim loại trong điều kiện chuẩn (nồng độ ion kim loại trong dung dịch là 1M, nhiệt độ 250 C) được gọi là thế điện cực chuẩn của kim loại, kí hiệu là o Oxi hoùa/khöû E . Đơn vị thường sử dụng của thế điện cực là volt (V) Bằng cách quy ước thế điện cực chuẩn của hydrogen bằng 0. + 2 + 0 2 2H /H 2H + 2e H E =0 (V) - Giá trị thế điện cực chuẩn càng nhỏ thì dạng khử có tính khử càng mạnh, dạng oxi hóa có tính oxi hóa càng yếu - Giá trị thế điện cực chuẩn càng lớn thì dạng khử có tính khử càng yếu, dạng oxi hóa có tính oxi hóa càng mạnh.
NGUYỄN KHẮC HẬU – 0397172230 - KẾ THỪAVÀ PHÁT TRIỂN GDPT 2018 NGUYỄN KHẮC HẬU BIÊN SOẠN ÔN THI 2024-2025 3. Ý nghĩa của thế điện cực chuẩn a) So sánh tính khử, tính oxi hóa giữa các cặp oxi hóa – khử 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. Trên cơ sở so sánh giá trị thế điện cực chuẩn, các cặp oxi hóa – khử M+ /M được sắp xếp thành dãy theo chiều tăng dần thế điện cực chuẩn, thường gọi là dãy điện hóa của kim loại b) Dự đoán chiều phản ứng giữa hai cặp oxi hóa – khử - Chiều của phản ứng giữa hai cặp oxi hóa – khử có thể dự đoán được từ việc so sánh giá trị thế điện cực chuẩn - Chất khử của cặp oxi hóa – khử có thế điện cực nhỏ hơn tác dụng với chất oxi hóa cặp oxi hóa – khử có thế điện cực lớn hơn, tạo ra dạng oxi hóa và dạng khử tương ứng - Chất khử của cặp oxi hóa – khử đứng trước tác dụng với chất oxi hóa của cặp oxi hóa – khử đứng sau, tạo ra dạng oxi hóa và dạng khử tương ứng. Hai cách dự đoán trên được minh họa thông qua quy tắc α I.3. Pin điện hóa 1. Phản ứng oxi hóa – khử và dòng điện Phản ứng oxi hóa – khử luôn kèm theo sự chuyển electron từ chất khử sang chất oxi hóa. Nếu các quá trình oxi hóa, quá trình lhử xảy ra trên hai điện cực và electron được truyền từ chất khử sang chất oxi hóa qua dây dẫn thì năng lượng của phản ứng hóa học sẽ chuyển thành năng lượng điện. 2. Pin Galvani - Pin Galvani là pin điện hóa có cấu tạo gồm hai điện cực, mỗi điện cực ứng với một cặp oxi hóa – khử và thường nối với nhau qua cầu muối. - Sức điện động của pin đo ở điều kiện chuẩn gọi là sức điện động chuẩn. Sức điện động chuẩn có thể xác định dựa vào thế điện cực chuẩn của các cặp oxi hóa – khử tương ứng: o o o Pin Cathode anode E = E - E I.4. Một số loại pin khác Acquy là nguồn điện được sử dụng phổ biến trong các phương tiện giao thông, thiết bị lưu điện, phát điện. - Pin nhiên liệu: hoạt động dựa trên phản ứng oxi hóa – khử giữa nhiên liệu và chất oxi hóa. Pin nhiên liệu phổ biến hiện nay là pin hydrogen. Ưu điểm của pin nhiên liệu là nhiên liệu được bổ sung liên tục nên thời gian hoạt động của pin không bị hạn chế. Nhược điểm của pin nhiên liệu là công nghiệp chưa được phổ biến và giá thành cao. - Pin mặt trời bao gồm nhiều tế bào quang điện làm biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện. Ưu điểm tạo được nguồn năng lượng xanh, thân thiện với môi trường, chi phí không quá cao, sử dụng lâu dài tuy nhiên, pin mặt trời cần được lắp đặt trên không gian rộng để pin tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời. Loại pin này khó di chuyển. II. ĐIỆN PHÂN II.1. Hiện tượng điện phân 1. Khái niệm - Điện phân là một quá trình oxi hóa – khử xảy ra tại các điện cực khi có dòng điện một chiều với hiệu điện thế đủ lớn đi qua chất điện li nóng chảy hoặc dung dịch chất điện li.
NGUYỄN KHẮC HẬU – 0397172230 - KẾ THỪAVÀ PHÁT TRIỂN GDPT 2018 NGUYỄN KHẮC HẬU BIÊN SOẠN ÔN THI 2024-2025 - Phản ứng oxi hóa – khử xảy ra trong quá trình điện phân là phản ứng không tự xảy ra mà phải nhờ tác động của điện năng để gây ra phản ứng đó. - Các chất tham gia vào quá trình điện phân có thể ở trạng thái nóng chảy (điện phân nóng chảy) hoặc dung dịch (điện phân dung dịch). Trong quá trình điện phân, dưới tác dụng của điện phân, các ion âm sẽ di chuyển về điện cực dương, các ion dương sẽ di chuyển về điện cực âm. - Theo quy ước chung, đối với cả pin điện và bình điện phân, tại cathode xảy ra quá trình khử và tại anode xảy ra quá trình oxi hóa. Do vậy, trong điện phân cathode là cực âm, anode là cực dương. 2. Nguyên tắc điện phân - Khi bình điện phân chứa nhiều chất oxi hóa và chất khử, các quá trình xảy ra tại anode và cathode tuân theo thứ tự sau: + Tại anode, chất khử mạnh hơn sẽ bị oxi hóa trước + Tại cathode, chất oxi hóa mạnh hơn sẽ bị khử trước - Ở điều kiện chuẩn, độ mạnh yếu của các chất oxi hóa và chất khử được so sánh dựa vào giá trị thế điện cực chuẩn hoặc vị trí cặp oxi hóa – khử trong dãy điện hóa Thứ tự điện phân tại cathode: Au3+ > Ag+ > Hg2+ > Cu2+ > H+ > H2O. II.2. Ứng dụng của phương pháp điện phân 1. Sản xuất kim loại - Trong công nghiệp, một số kim loại trung bình và yếu được sản xuất bằng phương pháp điện phân dung dịch. 2. Tinh chế kim loại - Từ nguồn kim loại thô (kim loại phế liệu hoặc sau quá trình nhiệt luyện, thủy luyện), các kim loại như Zn, Ni, Co, Cu, Ag, Au,... được tinh chế bằng phương pháp điện phân. 3. Mạ điện - Phương pháp điện phân được sử dụng trong mạ điện, trong đó ion kim loại bị khử, tạo thành lớp kim loại rắn bao phủ trên bề mặt kim loại cần mạ nhằm trang trí bề mặt hoặc chống sự ăn mòn. - Trong kĩ thuật mạ điện, các kim loại mạ thường là chromium, nickel, đồng, vàng, bạc, platium,...
NGUYỄN KHẮC HẬU – 0397172230 - KẾ THỪAVÀ PHÁT TRIỂN GDPT 2018 NGUYỄN KHẮC HẬU BIÊN SOẠN ÔN THI 2024-2025 B. BÀI TẬP PHẦN I. CÂU TRẮC NGHIỆM NHIỀU PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN NHẬN BIẾT Câu 1. [NKH-2024]. Cách biểu diễn cặp oxi hóa khử nào sau đây chưa chính xác? A. Al3+/Al. B. Cu2+/Cu. C. Zn2+/Zn. D. H2/ 2H+ . Câu 2. [NKH-2024]. Cách biểu diễn cặp oxi hóa khử nào sau đây chưa chính xác? A. Ag+ /Ag. B. Mg2+/Mg. C. Fe2+/Fe3+ . D. 2H+ / H2. Câu 3. [NKH-2024]. Cách biểu diễn cặp oxi hóa khử nào sau đây là đúng? A. Mn/Mn2+ . B. Fe2+/Fe. C. Fe2+/Fe3+ . D. H2/ 2H+ . Câu 4. [NKH-2024]. Cách biểu diễn cặp oxi hóa khử nào sau đây chưa đúng? A. Fe3+/Fe2+ . B. [Ag(NO3)2] + /Ag. C. AgCl/Ag. D. Sn2+/ Sn4+ . Câu 5. [SGK-KNTT]. Cho đinh sắt (iron) tác dụng với dung dịch hydrochloric acid, thu được muối iron (II) chloride và khí hydrogen. Phương trình ion thu gọn của phản ứng trên là A. 2+ Fe Fe + 2e  . B. + 2 2H + 2e H  C. 2+ 2 Fe + 2H Fe + H   . D. 3+ 2 2Fe + 6H 2Fe + 3H   . Câu 6. [SGK-KNTT]. Cho đinh sắt (iron) tác dụng với dung dịch hydrochloric acid, thu được muối iron (II) chloride và khí hydrogen. Cặp oxi hóa khử trong phản ứng trên là A. Fe2+/ Fe. B. Fe3+/ Fe2+ C. Fe3+/Fe. D. Cl2/2Cl- . Câu 7. [SGK-KNTT]. Cho đinh sắt (iron) tác dụng với dung dịch hydrochloric acid, thu được muối iron (II) chloride và khí hydrogen. Cặp oxi hóa khử trong phản ứng trên là A. Fe3+/ Fe2+ . B. 2H+ / H2. C. Fe3+/Fe. D. Cl2/2Cl- . Câu 8. [NKH-2024]. Cho đinh kẽm (zinc) tác dụng với dung dịch hydrochloric acid, thu được muối zinc chloride và khí hydrogen. Cặp oxi hóa khử trong phản ứng trên là A. Zn2+/ Zn. B. H2/ 2H+ . C. Fe2+/Fe. D. Cl2/2Cl- . Câu 9. [NKH-2024]. Điện cực kim loại ở điều kiện chuẩn có nồng độ ion kim loại bằng A. 0,1M. B. 1M. C. 2M. D. 0,01M. Câu 10. [NKH-2024]. Cho sơ đồ điện cực kim loại sau: Cân bằng nào sau đây mô tả đúng điện cực theo sơ đồ trên? A. 2+ Zn + 2e Zn . B. 2 O + 4e 2O 2   . C. 2+ Cu + 2e Cu . D. 2 2H + 2e H   . Câu 11. [NKH-2024]. Cho sơ đồ điện cực kim loại sau: