Title Bài 10 Thế điện cực chuẩn của kim loại.pdf ✅

1 BÀI 10: THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN CỦA KIM LOẠI A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT I. Cặp oxi hóa – khử của kim loại -Nhắc lại một số kiến thức: +Chất khử là chất nhường electron, số oxi hóa sẽ tăng sau phản ứng hóa học. +Chất oxi hóa là chất nhận electron, số oxi hóa sẽ giảm sau phản ứng hóa học. +Quá trình khử (sự khử) là quá trình thu electron. +Quá trình oxi hoá (sự oxi hoá) là quá trình nhường electron. +Vì thế, chất khử sẽ tham gia quá trình oxi hóa, chất oxi hóa sẽ tham gia quá trình khử. +Kim loại dễ dàng nhường electron để tạo thành ion kim loại. Ngược lại, ion kim loại dễ dàng nhận electron để tạo thành kim loại. -Đối với một kim loại, ta có quá trình tổng quát: M n+ + ne M M n+: dạng oxi hóa M: dạng khử M n+/M: cặp oxi hóa khử của kim loại (oxh/kh) Vd: Ag+ /Ag. Cu2+/ Cu, Fe2+/Fe, Fe3+/Fe2+. Nếu mở rộng khái niệm, ta cũng có: Cl2/2Cl– , MnO2/Mn2+ . II. Thế điện cực chuẩn của kim loại 1. Thế điện cực chuẩn -Thế điện cực của cặp oxi hóa – khử của kim loại (đơn vị là Volt – V) trong điều kiện chuẩn (nồng độ ion kim loại trong dung dịch là 1M, nhiệt độ 25oC) được gọi là thế điện cực chuẩn của kim loại (hay thế khử chuẩn của kim loại, kí hiệu là o Eoxh/kh . -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. 2. Bảng thế điện cực chuẩn của kim loại và ứng dụng -Bảng thế điện cực chuẩn của kim loại có thể được sắp xếp thành một dãy như sau (còn được gọi là dãy điện hóa của kim loại): Tính oxi hóa của ion kim loại tăng dần Li+ K + Ba2+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Mn2+ Zn2+ Cr2+ Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ 2H+ Cu2+ Fe3+ Hg2+ Ag+ Pt2+ Au3+ Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H2 Cu Fe2+ Hg Ag Pt Au Tính khử của kim loại tăng dần -Cách nhớ: Lắm khi bạn cần nàng may áo màu kẽm cần phải nhìn sang phố hỏi cửa (Fe3+/Fe2+) hàng á phi âu. -Ý nghĩa: (1) So sánh tính oxi hóa và tính khử giữa các cặp oxi hóa – khử -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. -Nếu m n o o X /X Y /Y E E    thì tính khử: X > Y; tính oxi hóa: Xm+ < Yn+ . (2) Dự đoán chiều phản ứng oxi hóa – khử -Nguyên tắc chung: Chất oxi hóa mạnh hơn + Chất khử mạnh hơn  Chất khử yếu hơn + Chất oxi hóa yếu hơn -Quy tắc alpha:
2 B. BÀI TẬP VẬN DỤNG  CÂU HỎI BÀI HỌC Câu 1. [CD - SGK] Cho hai phản ứng sau: Zn (s) + Cu2+ (aq)  Zn2+ (aq) + Cu (s) (1) Cu (s) + 2Ag+ (aq)  Cu2+ (aq) + 2Ag (s) (2) Hãy xác định chất oxi hóa, chất khử trong mỗi phản ứng trên. Hướng dẫn giải Phản ứng (1): Chất oxi hóa: Cu2+; Chất khử: Zn. Phản ứng (2): Chất oxi hóa Ag+ ; Chất khử: Cu. Câu 2. [CD - SGK] Viết các cặp oxi hóa – khử của các kim loại trong hai phản ứng (1) và (2) ở trên. Hướng dẫn giải Phản ứng (1): Zn2+/Zn và Cu2+/Cu. Phản ứng (2): Cu2+/Cu và Ag+ /Ag. Câu 3. [CD - SGK] Hãy viết cặp oxi hóa – khử của các kim loại trong dãy sau: Hướng dẫn giải Mg2+/Mg; Al3+/Al; Zn2+/Zn; Fe2+/Fe; Fe3+/Fe; Fe3+/Fe2+; Sn2+/Sn; Pb2+/Pb; 2H+ /H2; Cu2+/Cu; Ag+ /Ag; Au3+ /Au Câu 3. [CD - SGK] So sánh thế điện cực chuẩn của cặp oxi hóa – khử Fe2+/Fe và Pb2+/Pb. Từ đó, so sánh tính oxi hóa của Fe2+ và Pb2+; tính khử của Fe và Pb. Hướng dẫn giải Ta có: 2 2 0 0 / / ( 0,440 ) ( 0,126 ) Fe Fe Pb Pb E V E V      =>Tính oxi hóa của Pb2+ mạnh hơn Fe2+. Tính khử của Fe mạnh hơn Pb. Câu 4. [CD - SGK] Hãy sắp xếp dãy các ion sau theo chiều tăng dần tính oxi hóa: Na+ , Zn2+, Au3+, Ni2+ , H + . Hướng dẫn giải Chiều tăng dần tính oxi hóa: Na+ < Zn2+ < Ni2+ < H+ < Au3+ . Câu 5. [CD - SGK] Phản ứng nào sau đây có thể xảy ra ở điều kiện chuẩn? Giải thích. a) Cu (s) + Fe3+ (aq)  b) Ag (s) + Sn2+ (aq)  Hướng dẫn giải a) Ta có: 2 3 2 0 0 / / (0,340 ) (0, 771 ) Cu Cu Fe Fe E V E V     nên Fe3+ có tính oxi hóa mạnh hơn Cu2+ và Cu có tính khử mạnh hơn Fe2+ nên ở điều kiện chuẩn phản ứng (a) có thể xảy ra: Cu (s) + Fe3+ (aq)  Fe2+ (aq) + Cu2+ (aq) b) Ta có: 2 0 0 / / (0,799 ) ( 0,138 ) Ag Ag Sn Sn E V E V     nên Ag+ có tính oxi hóa mạnh hơn Sn2+ và Sn có tính khử mạnh hơn Ag nên ở điều kiện chuẩn phản ứng (b) không xảy ra.  CÂU HỎI CUỐI BÀI Câu 1. [CD - SGK] Kim loại M tan được trong dung dịch HCl 1M ở 25oC tạo muối MCln và H2. Hãy so sánh giá trị thế điện cực chuẩn của cặp Mn+/M và 2H+ /H2. Giải thích. Hướng dẫn giải Ta có phản ứng: 2M + 2nHCl  2MCln + nH2
3 M có tính khử mạnh hơn H2 và Mn+ có tính oxi hóa yếu hơn H+ nên 2 0 0 / 2 / (0 ) M M H H E E V    Câu 2. [CD - SGK] Cho các cặp oxi hóa – khử sau: a) Mg2+/Mg và Cu2+/Cu. b) Zn2+/Zn và Fe2+/Fe. c) Ag+ /Ag và Au3+/Au. Viết các phương trình hóa học của phản ứng theo chiều tự diễn biến từ các cặp oxi hóa – khử tương ứng đã cho. Hướng dẫn giải a) Mg (s) + Cu2+ (aq)  Mg2+ (aq) + Cu (s) b) Zn (s) + Fe2+ (aq)  Zn2+ (aq) + Fe (s) c) 3Ag (s) + Au3+ (aq)  3Ag+ (aq) + Au (s) Câu 3. [CD - SGK] Thế điện cực chuẩn của cặp M+ /M (M là kim loại) bằng -3,040 V. Những phát biểu liên quan đến cặp oxi hóa – khử M + /M nào sau đây là đúng? a) M là kim loại có tính khử mạnh. b) Ion M+ có tính oxi hóa yếu. c) M là kim loại có tính khử yếu. d) Ion M+ có tính oxi hóa mạnh. Hướng dẫn giải Đúng: a, b. Sai: c, d. Câu 4. [CD - SGK] Chromium (Cr) thường được sử dụng để mạ lên kim loại do Cr tạo được lớp phủ sáng bóng. Hãy cho biết thiết bị kim loại được mạ Cr có bền trong môi trường là dung dịch Fe(NO3)2 không. Giải thích. Cho biết thế điện cực chuẩn của cặp Cr2+/Cr là -0,910 V. Hướng dẫn giải Ta có: 2 2 0 0 / / ( 0,440 ) ( 0,910 ) Fe Fe Cr Cr E V E V      nên các thiết bị kim loại mạ Cr sẽ không bền trong môi trường là dung dịch Fe(NO3)2 do xảy ra phản ứng: Cr (s) + Fe2+ (aq)  Cr2+ (aq) + Fe (s)  CÂU HỎI SÁCH BÀI TẬP Câu 1. [CD – SBT] Điền từ hoặc cụm từ thích hợp vào chỗ trống trong mỗi câu sau. a. Dạng oxi hóa và dạng khử của cùng một ...(1)... kim loại tạo nên cặp ...(2)... của kim loại đó. Dạng oxi hóa là dạng ...(3)... electron và dạng khử là dạng ...(4)... electron. b. Trong phản ứng: Zn(s) + Ni2+(aq)  Zn2+(aq) + Ni(s) , chất oxi hóa là ...(1)..., chất khử là ...(2)... Cặp oxi hóa-khử của nguyên tố kim loại Ni là ...(3)... và cặp oxi hóa khử của kim loại Zn là ...(4)... Hướng dẫn giải a. (1) nguyên tố. (2) oxi hóa – khử. (3) nhận. (4) nhường. b. (1) Ni2+. (2) Zn. (3) Ni2+/Ni. (4) Zn2+/Zn. Câu 2. [CD – SBT] Những phát biểu nào sau đây về phản ứng Ce4+ + 2I-  I2 + Ce3+ là đúng? a. Phương trình trên đã cân bằng b. Chất oxi hóa là Ce4+, chất khử là I- . c. Cặp oxi hóa – khử của kim loại cerium là Ce4+/Ce, của iodine là I2/2I- d. Phương trình hóa học của phản ứng là 2Ce4+ + 2I-  I2 + 2Ce3+ . Hướng dẫn giải a. Sai vì tổng điện tích 2 vế chưa bằng nhau. b. Đúng c. Sai vì cặp oxi hóa – khử của cerium là Ce4+/Ce3+ d. Đúng Câu 3. [CD – SBT] Điền từ hoặc cụm từ thích hợp vào chỗ trống trong mỗi câu sau:
4 a) Thế điện cực chuẩn của cặp oxi hóa – khử càng lớn thì tính oxi hóa của dạng oxi hóa càng ...(1)... và tính khử của dạng khử càng ...(2)... Ngược lại, cặp oxi hóa – khử nào có thế điện cực chuẩn càng ...(3)... thì tính khử của dạng khử càng ...(4)... và tính oxi hóa của dạng oxi hóa càng ...(5)... b) Thế điện cực chuẩn (Eo ) của cặp oxi hóa – khử Fe2+/Fe và của cặp Cu2+/Cu lần lượt là -0,440V và 0,340V. Ion Fe2+ có tính ...(1)... yếu hơn ion Cu2+ và Fe có tính ...(2)... mạnh hơn Cu. Vậy ở điều kiện chuẩn, ...(3)... có thể khử ...(4)... về ...(5)... nhưng ion Fe2+ không thể ...(6)... được Cu. Hướng dẫn giải a. (1) mạnh. (2) yếu. (3) nhỏ. (4) mạnh. (5) yếu. b. (1) oxi hóa. (2) khử. (3) Fe. (4) Cu2+. (5) Cu. (6) oxi hóa. Câu 4. [CD – SBT] Dựa vào bảng 10.1, sách hóa học 12 bộ Cánh diều, chỉ ra những phát biểu nào sau đây là không đúng? (a) Cu2+ có tính oxi hóa mạnh hơn Fe3+ và Cu có tính khử mạnh hơn Fe2+ . (b) Zn có tính khử mạnh hơn Pb và Zn2+ có tính oxi hóa yếu hơn Pb2+ . (c) Những kim loại có thế điện cực chuẩn âm đều khử được H+ thành H2 và phản ứng được trong dung dịch HCl, (d) Trong dãy hoạt động hóa học, những kim loại đứng trước có thế điện cực chuẩn lớn hơn thế điện cực chuẩn của những kim loại đứng sau. (e) Kẽm có thể khử các ion Fe2+ và Ni2+ về kim loại Fe và Ni nhưng không thể khử ion Al3+ về kim loại Al. Hướng dẫn giải a. Sai vì Cu2+ có tính oxi hóa yếu hơn Fe3+ b. Đúng c. Đúng d. Sai , những kim loại đứng trước có thế điện cực nhỏ hơn. e. Đúng Câu 5. [CD – SBT] Dự đoán những phản ứng nào sau đây có thể tự xảy ra ở điều kiện chuẩn. (a) Zn(s) + Sn2+(aq)  (b) Ag+ (aq) + Fe(s)  (c) Fe(s) + Mg2+(aq)  (d) Au(s) + Cu2+(aq)  Hướng dẫn giải (a) Zn(s) + Sn2+(aq)  Zn2+ (aq) + Sn (s) (b) Ag+ (aq) + Fe(s)  Fe2+ (aq) + Ag (s) Câu 6. [CD – SBT] Dự đoán hiện tượng nào sau đây sẽ xảy ra khi dùng một chiếc thìa bằng đồng khuấy vào cốc chứa dung dịch aluminium nitrate. A. Chiếc thìa bị phủ một lớp nhôm. B. Một hỗn hợp đồng và nhôm được tạo thành. C. Dung dịch trở nên xanh. D. Không biến đổi hóa học nào xảy ra. Hướng dẫn giải a. Sai b. Sai c. Sai d. Đúng Câu 7. [CD – SBT] Cho các cặp oxi hóa – khử: Al3+/Al; Cr3+/Cr; Co2+/Co; Sn4+/Sn và Cl2 (g)/2Clvới các thế khử chuẩn lần lượt là -1,676 V; -0,740 V; -0,280 V; 0,150 V và 1,360 V. Trong các chất tương ứng với các cặp oxi hóa – khử trên, hãy chỉ ra: a. Chất có tính khử mạnh nhất b. Chất có khả năng khử Cr3+ (aq) thành Cr (s) ở điều kiện chuẩn