Câu 22THPT
Tiến hành hai thí nghiệm độc lập về pin điện hóa và điện phân như sau:
Thí nghiệm 1: Một nhóm học sinh lắp đặt một pin điện hóa Zn–Cu ở trạng thái chuẩn: nồng độ mỗi dung dịch muối Zn(NO₃)₂ và Cu(NO₃)₂ là 1M (25°C), nối bằng cầu muối.
Thí nghiệm: Tại một phòng thí nghiệm công nghiệp, người ta tiến hành điện phân 200 mL dung dịch AgNO₃ 1M sử dụng nguồn điện một chiều có điều chỉnh áp. Để quá trình điện phân diễn ra có hiệu quả và tốc độ đáng kể, người ta đo được điện áp thực tế cần đặt vào hai điện cực graphite (tro) là 2,5 V.
Biết thế điện cực chuẩn: V; V; V
Tiến hành hai thí nghiệm độc lập về pin điện hóa và điện phân như sau:
Thí nghiệm 1: Một nhóm học sinh lắp đặt một pin điện hóa Zn–Cu ở trạng thái chuẩn: nồng độ mỗi dung dịch muối Zn(NO₃)₂ và Cu(NO₃)₂ là 1M (25°C), nối bằng cầu muối.
Thí nghiệm: Tại một phòng thí nghiệm công nghiệp, người ta tiến hành điện phân 200 mL dung dịch AgNO₃ 1M sử dụng nguồn điện một chiều có điều chỉnh áp. Để quá trình điện phân diễn ra có hiệu quả và tốc độ đáng kể, người ta đo được điện áp thực tế cần đặt vào hai điện cực graphite (tro) là 2,5 V.
Biết thế điện cực chuẩn: V; V; V
Thí nghiệm 1: Một nhóm học sinh lắp đặt một pin điện hóa Zn–Cu ở trạng thái chuẩn: nồng độ mỗi dung dịch muối Zn(NO₃)₂ và Cu(NO₃)₂ là 1M (25°C), nối bằng cầu muối.
Thí nghiệm: Tại một phòng thí nghiệm công nghiệp, người ta tiến hành điện phân 200 mL dung dịch AgNO₃ 1M sử dụng nguồn điện một chiều có điều chỉnh áp. Để quá trình điện phân diễn ra có hiệu quả và tốc độ đáng kể, người ta đo được điện áp thực tế cần đặt vào hai điện cực graphite (tro) là 2,5 V.
Biết thế điện cực chuẩn: V; V; V
Các mệnh đề Đúng / Sai:
a)
Suất điện động chuẩn của pin điện hóa (Zn–Cu) ở thí nghiệm 1 là 1,10 V.
b)
Trong thí nghiệm 2, nếu muốn nồng độ Ag⁺ giảm đi 0,1 M, cần duy trì dòng điện ổn định 1,93 A từ nguồn điện công nghiệp trong thời gian đúng 1000 giây.
c)
Giả sử ta kết hợp 2 hệ thống: sử dụng nguồn điện pin điện hóa Zn-Cu để điện phân dung dịch AgNO₃, khi đó, điện cực Zn của pin sẽ được nối với anode của bình điện phân; và điện cực Cu của pin sẽ được nối với cathode của bình điện phân.
d)
Nếu thay thế nguồn điện công nghiệp trong thí nghiệm 2 bằng chính pin điện hóa được lắp đặt ở thí nghiệm 1 để làm nguồn cung cấp điện, quá trình điện phân Ag⁺ sẽ không thể diễn ra ở tốc độ có ý nghĩa thực tiễn.
Đáp án chính thức: a:Đ,b:Đ,c:S,d:Đ
Hướng dẫn giải chi tiết
a) Đúng: V.
b) Đúng: mol; C; giây.
c) Sai: cực âm của nguồn (Zn) phải nối với cathode của bình điện phân, cực dương của nguồn (Cu) nối với anode của bình điện phân.
d) Đúng: pin Zn-Cu chỉ cung cấp 1,10 V, thấp hơn nhiều so với 2,5 V cần thiết.
a) Pin Zn-Cu: V
→ đúng
b) Lượng Ag cần điện phân:
n = 0,2 × 0,1 = 0,02 (mol)
Phản ứng cathode: Ag + 1e → Ag
Số mol electron: n = 0,02 mol
Điện lượng: Q = n × F = 0,02 × 96500 = 1930 (C).
(giây)
→ đúng
c) Trong pin Zn-Cu:
- Zn bị oxi hóa → cực âm (anode) của pin.
- Cu bị khử → cực dương (cathode) của pin.
Trong bình điện phân AgNO:
Cần đặt cực dương của nguồn vào anode của bình điện phân (để oxi hóa),
cực âm của nguồn vào cathode của bình điện phân (để khử Ag).
Pin Zn-Cu có:
Zn là cực âm (của nguồn)
Cu là cực dương (của nguồn)
Vậy:
Cực âm của nguồn (Zn) nối với cathode của bình điện phân.
Cực dương của nguồn (Cu) nối với anode của bình điện phân.
Đề nói: Zn nối với anode, Cu nối với cathode → Sai.
d) Thí nghiệm 2, để quá trình điện phân diễn ra có hiệu quả, tốc độ đáng kể, cần một điện áp thực tế là 2,5 V. Trong khi đó, pin Zn-Cu chỉ cung cấp một suất điện động chuẩn là 1,10 V.
Vì điện áp cung cấp (1,10 V) thấp hơn rất nhiều so với điện áp cần thiết (2,5 V), nên quá trình điện phân sẽ diễn ra cực kỳ chậm hoặc không thể đạt được hiệu quả về mặt thực tiễn → đúng
b) Đúng: mol; C; giây.
c) Sai: cực âm của nguồn (Zn) phải nối với cathode của bình điện phân, cực dương của nguồn (Cu) nối với anode của bình điện phân.
d) Đúng: pin Zn-Cu chỉ cung cấp 1,10 V, thấp hơn nhiều so với 2,5 V cần thiết.
a) Pin Zn-Cu: V
→ đúng
b) Lượng Ag cần điện phân:
n = 0,2 × 0,1 = 0,02 (mol)
Phản ứng cathode: Ag + 1e → Ag
Số mol electron: n = 0,02 mol
Điện lượng: Q = n × F = 0,02 × 96500 = 1930 (C).
(giây)
→ đúng
c) Trong pin Zn-Cu:
- Zn bị oxi hóa → cực âm (anode) của pin.
- Cu bị khử → cực dương (cathode) của pin.
Trong bình điện phân AgNO:
Cần đặt cực dương của nguồn vào anode của bình điện phân (để oxi hóa),
cực âm của nguồn vào cathode của bình điện phân (để khử Ag).
Pin Zn-Cu có:
Zn là cực âm (của nguồn)
Cu là cực dương (của nguồn)
Vậy:
Cực âm của nguồn (Zn) nối với cathode của bình điện phân.
Cực dương của nguồn (Cu) nối với anode của bình điện phân.
Đề nói: Zn nối với anode, Cu nối với cathode → Sai.
d) Thí nghiệm 2, để quá trình điện phân diễn ra có hiệu quả, tốc độ đáng kể, cần một điện áp thực tế là 2,5 V. Trong khi đó, pin Zn-Cu chỉ cung cấp một suất điện động chuẩn là 1,10 V.
Vì điện áp cung cấp (1,10 V) thấp hơn rất nhiều so với điện áp cần thiết (2,5 V), nên quá trình điện phân sẽ diễn ra cực kỳ chậm hoặc không thể đạt được hiệu quả về mặt thực tiễn → đúng