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

(AI giải đề cho tôi)
Pin Ni–H2 gồm cực Ni trong NiSO4 và cực chuẩn hydro (Pt trong HCl, H2 1 bar). Vì E°(Ni2+/Ni) = -0,257 V < E°(H+/H2) = 0 V nên Ni là anode bị oxi hoá: Ni → Ni2+ + 2e; ở cathode (Pt) xảy ra khử H+: 2H+ + 2e → H2. Vậy A đúng. B sai: trong cầu muối, anion Cl- di chuyển về phía anode (dung dịch NiSO4), cation K+ di chuyển về phía cathode (dung dịch HCl). C sai: sức điện động chuẩn E° = 0 - (-0,257) = +0,257 V, không phải âm. D sai: khối lượng điện cực Ni giảm dần do bị oxi hoá tan, khối lượng Pt không đổi.

(AI giải đề cho tôi)
Trong pin Al–Cu, Al là cực âm (bị oxi hóa) vì $E_{A{l}^{3+}/Al}^0=-1,66V<E_{C{u}^{2+}/Cu}^0=+0,34V$. Sức điện động chuẩn: $E_{pin}^0=E_{cathode}^0-E_{anode}^0=E_{C{u}^{2+}/Cu}^0-E_{A{l}^{3+}/Al}^0=0,34-(-1,66)=+2,00V$. Kết quả khớp với đáp án D trong tài liệu.

Hướng dẫn giải:

Từ các điện cực $\Rightarrow$ Tính khử X > Y; T > X; Z > X

$E_{T-X}^0<E_{Z-X}^0$ $\to$ Tính khử Z > T.

Vậy Z > T > X > Y $\to$ 3412

(AI giải đề cho tôi)
Trong pin Galvani Zn-Cu, Zn là cực âm (bị oxi hóa), Cu là cực dương. Sức điện động chuẩn: $E_{pin}^0=E_{C{u}^{2+}/Cu}^0-E_{Z{n}^{2+}/Zn}^0=0,340-(-0,763)=1,103\text{V}$. Kết quả trùng với đáp án D được tô sáng trong tài liệu gốc.

(AI giải đề cho tôi)
Bước 2: Al tác dụng trực tiếp với H2SO4 loãng (2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2↑) nên Al bị ăn mòn hóa học; Cu không tác dụng với H2SO4 loãng nên không bị ăn mòn → c) Đúng.
Bước 3: Khi nối dây dẫn, tạo cặp pin điện hóa. Vì dung dịch không có Cu2+, cặp oxi hóa - khử là Al/H+ (không phải Al/Cu): Al là anode (bị oxi hóa), điện cực H+/H2 trên bề mặt lá đồng là cathode. Suất điện động chuẩn của pin Al–H+ là E0 = 0 - (-1,676) = 1,676 V, không phải 1,336 V (giá trị 1,336 V chỉ đúng nếu cathode là Cu2+/Cu, tức 0,340 - (-1,676) = 2,016 V cũng không khớp; 1,336 V không tương ứng với cặp phản ứng thực tế) → a) Sai.
Tại cathode (lá đồng) xảy ra 2H+ + 2e → H2↑ nên có khí thoát ra ở lá đồng; tuy nhiên lá nhôm vẫn tiếp tục phản ứng trực tiếp với H2SO4 (ăn mòn hóa học) nên cũng có khí H2 thoát ra ở lá nhôm → b) Sai.
Trong pin, Al là anode (bị ăn mòn) và Cu là cathode (nơi khử H+), không phải Al là cathode và Cu là anode → d) Sai.
a) (AI giải đề cho tôi)
Pin thực tế là Al/H+ (không có Cu2+ trong dung dịch), EMF = 0 - (-1,676) = 1,676 V ≠ 1,336 V.
b) (AI giải đề cho tôi)
Khí H2 thoát ra ở lá đồng (cathode) do 2H+ + 2e → H2↑, nhưng lá nhôm vẫn phản ứng trực tiếp với H2SO4 nên cũng có khí thoát ra.
c) (AI giải đề cho tôi)
Al tác dụng với H2SO4 loãng (2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2↑) nên bị ăn mòn hóa học; Cu không phản ứng với H2SO4 loãng.
d) (AI giải đề cho tôi)
Trong pin Al là anode (bị oxi hóa) và Cu là cathode (nơi khử H+ thành H2), phát biểu ngược vai trò nên sai.

(AI giải đề cho tôi)
Pin Galvani, acquy và pin nhiên liệu đều hoạt động dựa trên năng lượng của các phản ứng hóa học (phản ứng oxi hóa - khử tạo dòng điện). Pin mặt trời chuyển hóa trực tiếp năng lượng ánh sáng thành điện năng nhờ hiệu ứng quang điện, không dựa vào phản ứng hóa học. Vậy đáp án là B.

a) Đúng. b) Sai. c) Sai. d) Sai.
a) a. Đúng
b) b. Sai
c) c. Sai
d) d. Sai

(AI giải đề cho tôi)
Xét từng phát biểu: (a) Đúng. Zn hoạt động hóa học mạnh hơn Cu nên Zn bị oxi hóa, đóng vai trò anode (cực âm); Cu là cathode (cực dương). (b) Sai. Trong pin điện hóa, cực âm là anode xảy ra quá trình oxi hóa Zn → Zn${}^{2+}$ + 2e; còn tại cực dương (cathode) xảy ra quá trình khử, nhưng trong pin chanh không có ion Cu${}^{2+}$ (dung dịch là axit citric), quá trình khử chủ yếu là 2H${}^{+}$ + 2e → H${}_2$. Phát biểu (b) vừa sai về chiều quá trình vừa sai về bản chất phản ứng. (c) Đúng. Số đơn vị pin tối thiểu ghép nối tiếp: $n=\frac{1,5}{0,45}\approx 3,33\Rightarrow$ cần 4 đơn vị. (d) Sai. Trong pin chanh, các cặp oxi hóa – khử tham gia phản ứng chủ yếu là Zn${}^{2+}$/Zn và H${}^{+}$/${\mathrm{H}}_2$ (phản ứng: Zn + 2H${}^{+}$ → Zn${}^{2+}$ + H${}_2$), không có cặp Cu${}^{2+}$/Cu vì không có ion Cu${}^{2+}$ trong quả chanh. Vậy có 2 phát biểu đúng là (a) và (c).

(AI giải đề cho tôi)
Pin quả chanh: cực âm Zn bị oxi hóa, cực dương Cu nơi khử H+. Xét các nhận định: (1) Đúng, vì pH chanh ≈ 2,3 < pH cam ≈ 3,4 nên [H+] chanh lớn hơn, sức điện động tỷ lệ thuận với [H+] nên pin chanh có sức điện động lớn hơn. (2) Đúng, bóp vỡ tép chanh giải phóng nước cốt, tăng tiếp xúc và khả năng dẫn điện ion, pin hoạt động hiệu quả hơn. (3) Đúng, tại cực dương (cathode) quá trình khử chủ yếu là $2H^{+}+2e\to H_2$ (không có ion Cu²⁺ trong môi trường axit của quả chanh). (4) Sai, vì Sn kém hơn Cu trong dãy hoạt động hóa học (E°(Sn²⁺/Sn) = −0,14 V < E°(Cu²⁺/Cu) = +0,34 V), thay Cu bằng Sn làm hiệu điện thế giữa hai cực Zn–Sn nhỏ hơn, sức điện động giảm nên bóng led sáng yếu hơn, không sáng rõ hơn. Vậy nhận định sai là (4).

(AI giải đề cho tôi)
Trong pin Galvani, cực âm là cặp có thế chuẩn nhỏ hơn (Zn²⁺/Zn, bị oxi hóa), cực dương là cặp có thế chuẩn lớn hơn (Ag⁺/Ag, bị khử). Sức điện động chuẩn: $E_{pin}^o=E_{cathode}^o-E_{anode}^o=E_1^o-E_2^o=0,799-(-0,763)=+1,562V>0$, nên phản ứng $Zn+2A{g}^{+}\to Z{n}^{2+}+2Ag$ tự diễn biến. Vậy công thức đúng là $E_{pin}^o=E_1^o-E_2^o$, khớp đáp án A của đề.

(AI giải đề cho tôi)
Pin mặt trời chuyển đổi năng lượng ánh sáng (quang năng) thành điện năng nhờ hiệu ứng quang điện ở tế bào quang điện (silicon), không dựa vào phản ứng hoá học. Các nguồn còn lại đều dựa vào phản ứng hoá học: acquy (phản ứng điện phân - Pb/PbO${}_2$/H${}_2$SO${}_4$), pin nhiên liệu (phản ứng oxi hoá - khử của H${}_2$, CH${}_4$...), pin Galvani (phản ứng oxi hoá - khử tự diễn ra tại hai điện cực).

a) Sai, số mol Zn hao mòn 0,05 mol; t = $\frac{n_{e}F}{I}$ = $\frac{0,\mathrm{05.2.96500}}{0,02}$ ≈ 134 giờ.
b) Đúng. Khối lượng Zn giảm là 0,05x65 = 3,25 gam; Khối lượng Cu tăng là 0,05 x64 = 3,2 gam.
c) Sai, anion $S{O}_4^{2-}$ di chuyển qua màng để cân bằng điện tích trong dung dịch.
d) Đúng.
a) Sai, số mol Zn hao mòn 0,05 mol; t = $\frac{n_{e}F}{I}$ = $\frac{0,\mathrm{05.2.96500}}{0,02}$ ≈ 134 giờ.
b) Đúng. Khối lượng Zn giảm là 0,05x65 = 3,25 gam; Khối lượng Cu tăng là 0,05 x64 = 3,2 gam.
c) Sai, anion $S{O}_4^{2-}$ di chuyển qua màng để cân bằng điện tích trong dung dịch.
d) Đúng.

Đáp số: 2,1
$E_{Pin}^0$ = -0,257 - (-2,356) = 2,099V

(Đáp án được tô sáng: B)

(AI giải đề cho tôi)
Pin quả chanh: Zn hoạt động hơn Cu nên Zn là cực âm, bị oxi hóa: $Zn(s)\to Z{n}^{2+}(aq)+2e$. Cực dương là lá Cu, nơi các cation trong dịch quả chanh (chủ yếu $H^{+}$ từ axit citric) nhận electron bị khử: $2H^{+}(aq)+2e\to H_2(g)$. Trong quả chanh không có ion $C{u}^{2+}$ nên phương án A không xảy ra. Đáp án khớp với đáp án nguồn (C).

Đáp án: 17,6
Phản ứng tổng: $2H_2+O_2\to 2H_{2}O$, nên 1 mol $H_2$ giải phóng 285,84 kJ.
Điện năng tạo ra mỗi ngày: $490000\times 3,6\times 10^6=1,764\times 10^{12}$ J.
Hiệu suất 70% $\Rightarrow$ năng lượng phản ứng cần:
$$E=\frac{1,764\times 10^{12}}{0,7}=2,52\times 10^{12}\text{J}$$
$$n=\frac{2,52\times 10^{12}}{285,84\times 10^3}\approx 8,82\times 10^6\text{mol}$$
$m=8,82\times 10^6\times 2=1,764\times 10^7$ g = 17,6 tấn

a) Đúng
b) Đúng
c) Đúng
d) Sai
a) Đúng
b) Đúng
c) Đúng
d) Sai

a) đúng
$n_{\mathrm{EC}({\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_4{\mathrm{O}}_3)}=\frac{4}{88}(\mathrm{mol})\Rightarrow Q_{\mathrm{toa}}=\frac{4}{88}.1100=50\mathrm{kJ}\Rightarrow$ cell pin hấp thụ được $50.\frac{20}{100}=10\mathrm{kJ}=10000\mathrm{J}$. Theo giả thuyết khi hấp thụ: 1 J thì 1 gam cell pin tăng thêm $1^{\circ }\mathrm{C}$. Vậy: 10000 J thì 40 gam cell pin tăng thêm $\frac{10000}{40}=250^{\circ }\mathrm{C}$
b) sai. $2\mathrm{LiCo}{\mathrm{O}}_2\to \mathrm{L}{\mathrm{i}}_2\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3$; $2.9874$; $m_{L{i}_{2}C{O}_3}=1.10^3.\frac{60}{100}.\frac{74}{2.98}.\frac{90}{100}=203,877551$ kg
c) đúng
d) sai nồng độ $L{i}^{+}$ trong dung dịch chất điện li không đổi
a) a) đúng
$n_{\mathrm{EC}({\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_4{\mathrm{O}}_3)}=\frac{4}{88}(\mathrm{mol})\Rightarrow Q_{\mathrm{toa}}=\frac{4}{88}.1100=50\mathrm{kJ}\Rightarrow$ cell pin hấp thụ được $50.\frac{20}{100}=10\mathrm{kJ}=10000\mathrm{J}$

Theo giả thuyết khi hấp thụ: 1 J thì 1 gam cell pin tăng thêm $1^{\circ }\mathrm{C}$

Vậy: 10000 J thì 40 gam cell pin tăng thêm $\frac{10000}{40}=250^{\circ }\mathrm{C}$
b) b) sai
$2\mathrm{LiCo}{\mathrm{O}}_2\to \mathrm{L}{\mathrm{i}}_2\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3$

$2.9874$

$1.10^3.\frac{60}{100}\Rightarrow 1.10^3.\frac{60}{100}.\frac{74}{2.98}$ kg

$m_{L{i}_{2}C{O}_3}=1.10^3.\frac{60}{100}.\frac{74}{2.98}.\frac{90}{100}=203,877551$ kg
c) c) đúng
d) d) sai nồng độ $L{i}^{+}$ trong dung dịch chất điện li không đổi

a) Đúng – Vi khuẩn mang gene kháng Tetracycline → sống và sinh trưởng bình thường trong môi trường có Tetracycline. b) Đúng – Nuôi trong môi trường có Tetracycline là cách chọn lọc dòng mang DNA tái tổ hợp. c) Đúng – Vi khuẩn mang gene ngoại lai thu được nhờ công nghệ gene, chứa DNA tái tổ hợp. d) Sai – Gene kháng Tetracycline không giúp kháng các kháng sinh khác.
a) Đúng – Vi khuẩn mang gene kháng Tetracycline → sống và sinh trưởng bình thường trong môi trường có Tetracycline.
b) Đúng – Nuôi trong môi trường có Tetracycline là cách chọn lọc dòng mang DNA tái tổ hợp.
c) Đúng – Vi khuẩn mang gene ngoại lai thu được nhờ công nghệ gene, chứa DNA tái tổ hợp.
d) Sai – Gene kháng Tetracycline không giúp kháng các kháng sinh khác.