Bài Tập Trắc Nghiệm Chuyên Đề: Pin điện hóa (Hóa học Lớp 12)

Pin NiCad tạo ra năng lượng điện do sự tương tác thuận nghịch của cadmium (Cd) với nickel oxyhydroxide (NiO${}_2$) và nước, tạo thành cadmium hydroxide Cd(OH)${}_2$ và nickel hydroxide Ni(OH)${}_2$. Pin NiCad được sản xuất với điện cực dương là một lưới/lá thép được phủ một lớp nickel dioxide trộn với vật liệu dẫn điện, điện cực âm là một lưới thép phủ cadmium xốp, dung dịch của chất điện li giống như thạch (thường là KOH). Một pin điện hoá NiCad có thể sạc hàng trăm lần trước khi hết hạn sử dụng.
Cho thế điện cực chuẩn của các cặp Cd(OH)${}_2$/Cd và NiO${}_2$/Ni(OH)${}_2$ trong môi trường kiềm lần lượt là -0,67 V và +0,49 V. Khối lượng riêng của Cd là 8,65 g/cm${}^3$.

Một pin Galvani có cấu tạo như sau:

Trong đó, Màng bán thấm chỉ cho nước và các anion đi qua. Biết rằng thể tích của các dung dịch đều là 0,50 L và nồng độ chất tan là 1,00 M. Cho biết: $E_{Z{n}^{2+}/Zn}^0=-0,763$ V; $E_{C{u}^{2+}/Cu}^0=+0,340$ V.
Phát biểu nào sau đây là sai?

Cho suất điện động chuẩn của các pin điện hoá: $E^0(X\text{-}Y)=0,78$ V; $E^0(X\text{-}Z)=1,24$ V; $E^0(T\text{-}Y)=0,47$ V (X, Y, Z, T là bốn kim loại). Khẳng định nào sau đây là sai?

Cho 3 pin Galvani đơn giản được thiết lập như sau:



Cho nguyên tử khối: Zn = 65,38 amu; Cu = 63,546 amu và Fe = 55,845 amu.

Cho các thế điện cực chuẩn: $E_{F{e}^{2+}/Fe}^0=-0,44V$; $E_{C{u}^{2+}/Cu}^0=+0,34V$; $E_{A{g}^{+}/Ag}^0=+0,80V$
Xét hai pin điện hóa ở điều kiện chuẩn:
- Pin (I): gồm hai điện cực Fe${}^{2+}$/Fe và Cu${}^{2+}$/Cu.
- Pin (II): gồm hai điện cực Cu${}^{2+}$/Cu và Ag${}^{+}$/Ag.

Tại 25°C, một pin điện hoá được thiết lập bởi một điện cực Ni nhúng trong dung dịch $Ni(N{O}_3{)}_2$ 1,0 M và một điện cực Cu nhúng trong dung dịch $Cu(N{O}_3{)}_2$ 0,4 M (mô tả như hình vẽ).

[Hình cần kiểm tra lại: p5_f1]

- Khi pin bắt đầu hoạt động, dưới tác dụng của điện trường trong dung dịch điện li, các ion A và B di chuyển ngược chiều nhau về các điện cực.
- Thế điện cực chuẩn của các cặp oxi hoá – khử như sau: $E_{C{u}^{2+}/Cu}^0=+0,34V$ và $E_{N{i}^{2+}/Ni}^0=-0,257V$
- Biết rằng thế điện cực của một cặp oxi hoá – khử ở nồng độ bất kì được tính theo phương trình Nernst:

$$E=E^0+\frac{0,059}{n}\lg \frac{[Oxih\acute{o}a]}{[Kh\tilde{u}]}$$

Acquy chì là loại pin sạc lâu đời nhất, có nguyên tắc hoạt động như pin điện hóa. Cực dương làm từ Pb được phủ PbO${}_2$ và cực âm làm từ Pb nguyên chất dạng xốp, hai điện cực cùng nhúng vào dung dịch H${}_2$SO${}_4$ nồng độ 38%. Phản ứng xảy ra khi acquy xả điện là
$$\text{Pb (s)}+{\text{PbO}}_2\text{ (s)}+2{\text{H}}_2{\text{SO}}_4\text{ (aq)}\to 2{\text{PbSO}}_4\text{ (s)}+2{\text{H}}_2\text{O (l)}$$
Biết rằng PbSO${}_4$ sinh ra từ điện cực nào đều bám hết vào điện cực đó.
Phát biểu nào sau đây đúng?

Acquy chì được sử dụng phổ biến trong nhiều phương tiện giao thông như xe máy, ô tô. Acquy chì có cấu tạo như hình vẽ dưới đây:



[Hình cần kiểm tra lại: p4_f2]

Phản ứng xảy ra khi acquy xả điện:
$$Pb(s)+Pb{O}_2(s)+2H_{2}S{O}_4(aq)\to 2PbS{O}_4(s)+2H_{2}O(l)$$
Biết rằng PbSO${}_4$ sinh ra từ điện cực nào đều bám hết vào điện cực đó.

Các kim loại X, Y, Z, T được đánh số thứ tự lần lượt từ 1 đến 4. Cho các pin điện hoá và suất điện động chuẩn tương ứng:

Sắp xếp các kim loại (ứng với các số) theo chiều giảm dần tính khử từ trái sang phải. (ví dụ 1324, 4321)

Tiến hành thí nghiệm theo các bước sau:
Bước 1. Cho vào cốc thủy tinh 30 mL dung dịch H${}_2$SO${}_4$ 0,5 M.
Bước 2. Cho một lá nhôm và một lá đồng vào cốc sao cho chúng không tiếp xúc với nhau. Để yên khoảng 1 phút.
Bước 3. Dùng dây dẫn điện nối lá nhôm với lá đồng với một vôn kế (như hình vẽ).

Biết: $E_{A{l}^{3+}/Al}^0=-1,676V$; $E_{2H^{+}/H_2}^0=0,0V$; $E_{C{u}^{2+}/Cu}^0=+0,340V$.

Sử dụng thông tin cho dưới đây để trả lời các câu 17 – 18:
Một nhóm học sinh làm thí nghiệm chế tạo pin điện hóa bằng quả chanh với điện cực bằng Zn và Cu để làm một bóng led sáng rõ được như hình ảnh sau:

Giả thiết để bóng led sáng rõ cần hiệu điện thế tối thiểu là 1,5V, sức điện động đo được của mỗi đơn vị pin trên (tính cho 1 nửa quả chanh) trong điều kiện thí nghiệm là 0,45V.
Cho các phát biểu sau về pin điện hóa và thí nghiệm về pin điện hóa nêu trên:
(a) Các lá kim loại Zn đóng vai trò anode còn lá Cu là cathode.
(b) Tại cực âm xảy ra sự oxi hóa Zn còn tại cực dương xảy ra sự khử ion Cu${}^{2+}$.
(c) Cần tối thiểu 4 đơn vị pin ghép nối tiếp để bóng led sáng rõ.
(d) Các cặp oxi hóa – khử chủ yếu tham gia phản ứng xảy ra trong pin trên là Zn${}^{2+}$/Zn và Cu${}^{2+}$/Cu.
Số phát biểu đúng là

Cho nước cốt chanh ta có pH ≈ 2,3 còn nước cam có pH ≈ 3,4. Làm thí nghiệm về pin điện hóa như trên lần lượt với quả chanh và quả cam trong cùng điều kiện. Sức điện động của pin tỷ lệ thuận với nồng độ ion H${}^{+}$. Cho các nhận định sau:
(1) Sức điện động làm từ quả chanh lớn hơn làm từ quả cam.
(2) Để pin hoạt động hiệu quả hơn nên bóp quả chanh để các các tép chanh vỡ ra thuận lợi cho sự dẫn điện.
(3) Quá trình chủ yếu xảy ra tại cực dương của pin là $2H^{+}+2e\to H_2$.
(4) Nếu giữ nguyên các lá Zn, thay các lá Cu bằng Sn thì bóng led sẽ sáng rõ hơn.
Nhận định sai là

Một pin Galvani Zn – Cu có cấu tạo như sau:

Trong đó, màng bán thấm chỉ cho nước và các anion đi qua. Biết rằng thể tích của các dung dịch đều là 0,50 L và nồng độ chất tan trong dung dịch là 1,00 M. Cho biết $E_{Z{n}^{2+}/Zn}^0=-0,763V$; $E_{C{u}^{2+}/Cu}^0=+0,340V$.

Cho sức điện động chuẩn của các pin điện hoá: $E_{pin(T-X)}^0$ = 2,46V; $E_{pin(T-Y)}^0$ = 2,00V; $E_{pin(Z-Y)}^0$ = 0,96V (với X, Y, Z, T là 4 kim loại, kim loại ở bên trái trong kí hiệu pin đóng vai trò anode). Dãy sắp xếp các kim loại theo chiều tăng dần tính khử là

Cho các pin điện hoá và suất điện động chuẩn tương ứng:

Cho biết: Điện lượng mà pin đã cung cấp: q = n${}_e$.F, trong đó: q là điện lượng (C hay As), n${}_e$ là số mol electron đi qua dây dẫn.

Cho các pin điện hoá và sức điện động chuẩn tương ứng:

(X, Y, Z là ba kim loại.)
Dãy các kim loại xếp theo chiều tăng dần tính khử từ trái sang phải là

Pin nhiên liệu sử dụng ethanol được đặc biệt quan tâm do có nguồn nhiên liệu sinh học dồi dào. Phản ứng xảy ra khi một pin ethanol oxygen phóng điện ở 25 °C trong dung dịch chất điện li là potassium hydroxide như sau: C${}_2$H${}_5$OH(l) + 3O${}_2$ (g) → 2CO${}_2$(g) + 3H${}_2$O(l)
Một pin ethanol – oxygen được dùng để thắp sáng 7 bóng đèn LED, mỗi bóng có công suất là 3 W (3 J/s) liên tục trong t giờ, tiêu thụ hết 34,5 gam ethanol với hiệu suất quá trình oxi hoá ethanol là 70%. Cho biết nhiệt tạo thành chuẩn của các chất:

Giá trị của t bằng bao nhiêu? (Làm tròn kết quả đến hàng phần mười).

Cho các giá trị thế điện cực chuẩn (E°) của các cặp oxi hóa – khử sau: $E_{M{g}^{2+}/Mg}^0=-2,37V$; $E_{C{u}^{2+}/Cu}^0=+0,34V$; $E_{Z{n}^{2+}/Zn}^0=-0,76V$; $E_{A{g}^{+}/Ag}^0=+0,80V$

Xét hai pin Galvani: Pin (I) gồm cặp Mg²⁺/Mg và Zn²⁺/Zn; Pin (II) gồm cặp Zn²⁺/Zn và Cu²⁺/Cu. Các pin đều hoạt động ở điều kiện chuẩn.

Acquy chì là một nguồn điện thứ cấp quen thuộc, đóng vai trò khởi động động cơ và cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện trên xe máy, ô tô. Về cấu tạo, acquy chì gồm một điện cực là kim loại Pb và điện cực còn lại là Pb có phủ PbO₂ nhưng trong dung dịch H₂SO₄ nồng độ khoảng 40%, khối lượng riêng (tỉ trọng) của dung dịch sulfuric acid bên trong acquy phụ thuộc vào nồng độ của nó.
Khi acquy phóng điện, quá trình xảy ra tại các điện cực như sau:
Loại cực (-): Pb(s) + HSO₄⁻(aq) → PbSO₄(s) + H⁺(aq) + 2e
Tại cực (+): PbO₂(s) + HSO₄⁻(aq) + 3H⁺(aq) + 2e → PbSO₄(s) + 2H₂O(l)
Khi sạc điện cho acquy, phản ứng điện hóa xảy ra theo chiều ngược lại với phản ứng khi acquy phóng điện. (Biết điện lượng được tính theo công thức: q = I.t = nₑ.F; F = 96500 C/mol, không làm tròn kết quả các phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng phần trăm).
Cho các phát biểu sau:
(1) Quá trình sạc điện cho acquy bản chất là quá trình chuyển điện năng thành hóa năng dự trữ.
(2) Khi acquy phóng điện, ở anode xảy ra quá trình oxi hóa Pb.
(3) Để một acquy có dung lượng phóng điện tối đa là 60 Ah (ampe-giờ) thì khối lượng PbO₂ tối thiểu cần có ở điện cực dương là 534,96 gam.
(4) Phản ứng hóa học xảy ra khi sạc điện cho acquy là:
$$Pb(s)+Pb{O}_2(s)+2HS{O}_4^{-}(aq)+2H^{+}(aq)\to 2PbS{O}_4(s)+2H_{2}O(l)$$
(5) Để kiểm tra sơ bộ tình trạng sạc điện của acquy, người ta đo tỉ trọng của dung dịch bên trong acquy, khi tỉ trọng tăng so với lúc đầu chứng tỏ acquy đang được sạc điện.
Các phát biểu đúng gồm những phát biểu nào? (Liệt kê theo thứ tự từ nhỏ đến lớn, ví dụ 123; 234;...).

Một nhóm học sinh tìm hiểu sự ảnh hưởng của nồng độ kim loại tại điện cực tới sức điện động của pin điện. Giả thuyết của nhóm học sinh đưa ra: “Nồng độ của ion kim loại trong dung dịch của bất kì điện cực nào giảm đều làm cho thế điện cực của điện cực đó giảm, dẫn đến sức điện động của pin giảm”. Để kiểm tra giả thuyết này, nhóm học sinh thiết lập một pin điện như hình bên dưới:
[Hình cần kiểm tra lại: p4_f2]
Khi pha loãng dung dịch AgNO${}_3$ tới nồng độ 0,5 M ở điện cực (2) và giữ nguyên nồng độ CuSO${}_4$ ở điện cực (1) thì thấy giá trị trên vôn kế giảm. Biết thế điện cực chuẩn của các điện cực:
$$A{g}^{+}(aq)+1e\to Ag(s)E_{A{g}^{+}/Ag}^0=+0,8V$$
$$C{u}^{2+}(aq)+2e\to Cu(s)E_{C{u}^{2+}/Cu}^0=+0,34V$$