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

(AI giải đề cho tôi)
Pin Galvani tạo bởi hai cặp Ag+/Ag (E°₁ = +0,799 V) và Zn²⁺/Zn (E°₂ = –0,763 V). Trong pin, Ag⁺ có thế chuẩn lớn hơn nên làm cực dương (được khử), Zn làm cực âm (bị oxi hóa). Suất điện động chuẩn của pin được tính: $E_{pin}^o=E_{cựcextdương}^o-E_{cựcext\hat{a}m}^o=E_1^o-E_2^o=0,799-(-0,763)=1,562V>0$, phù hợp điều kiện pin hoạt động. Vậy công thức đúng là $E_{pin}^o=E_1^o-E_2^o$, tương ứng phương án A (cũng khớp với đáp án gạch chân trong tài liệu nguồn).

(AI giải đề cho tôi) Trong pin Galvani, Ag⁺/Ag có thế chuẩn lớn hơn nên làm cực dương (cực âm là Zn²⁺/Zn). Do đó $E_{\text{pin}}^{\circ }=E_{\text{cực dương}}^{\circ }-E_{\text{cực aˆm}}^{\circ }=E_1^{\circ }-E_2^{\circ }=0,799-(-0,763)=1,562$ V.

Sức điện động chuẩn lớn nhất của pin Mg-Ag (E° = 0,8 – (-2,36) = 3,16V)

a) Đúng, trong 3 nồng độ KOH ở trên thì nồng độ 6M là tối ưu nhất, thể hiện qua 2 thông số là dung lượng ban đầu lớn và dung lượng bị hao hụt sau 50 lần sạc – xả nhỏ, hiệu suất Coulombic cao.
Hiệu suất Coulombic = Tổng lượng điện tích do pin sản sinh khi xả / Tổng lượng điện tích đưa vào pin khi sạc (trong cùng 1 chu kỳ sạc – xả).
b) Đúng, pin với KOH 6M có hiệu suất cao nhất (92%), dung lượng duy trì tốt sau 50 chu kỳ (giảm 40 mAh, so với mức giảm 60 và 90 mAh ở nồng độ 2M và 10M).
c) Sai, cực âm xảy ra quá trình oxi hóa Zn và cực dương xảy ra quá trình khử MnO₂ (Mn⁴⁺).
Anode: Zn + 2OH⁻ → Zn(OH)₂ + 2e
Cathode: MnO₂ + H₂O + e → MnO(OH) + OH⁻
d) Đúng
a) Đúng, trong 3 nồng độ KOH ở trên thì nồng độ 6M là tối ưu nhất, thể hiện qua 2 thông số là dung lượng ban đầu lớn và dung lượng bị hao hụt sau 50 lần sạc – xả nhỏ, hiệu suất Coulombic cao.
Hiệu suất Coulombic = Tổng lượng điện tích do pin sản sinh khi xả / Tổng lượng điện tích đưa vào pin khi sạc (trong cùng 1 chu kỳ sạc – xả).
b) Đúng, pin với KOH 6M có hiệu suất cao nhất (92%), dung lượng duy trì tốt sau 50 chu kỳ (giảm 40 mAh, so với mức giảm 60 và 90 mAh ở nồng độ 2M và 10M).
c) Sai, cực âm xảy ra quá trình oxi hóa Zn và cực dương xảy ra quá trình khử MnO₂ (Mn⁴⁺).
Anode: Zn + 2OH⁻ → Zn(OH)₂ + 2e
Cathode: MnO₂ + H₂O + e → MnO(OH) + OH⁻
d) Đúng

(AI giải đề cho tôi) Gọi E°(Zn²⁺/Zn) − E°(Cu²⁺/Cu) = −1,10 V và E°(Mg²⁺/Mg) − E°(Zn²⁺/Zn) = −1,61 V. Cộng hai biểu thức: E°(Mg²⁺/Mg) − E°(Cu²⁺/Cu) = −2,71 V. Sức điện động pin Mg - Cu: E°pin = E°(Cu²⁺/Cu) − E°(Mg²⁺/Mg) = 2,71 V. Khớp với hướng dẫn giải của nguồn: Lấy (1) + (2): E°pin(Mg-Cu) = E°(Cu²⁺/Cu) − E°(Mg²⁺/Mg) = 2,71.

Thể diện cực chuẩn:

$E_{Z{n}^{2+}/Zn}^{°}$ = -0,763 V.

$E_{P{b}^{2+}/Pb}^{°}$ = -0,126 V.

Cặp có thế điện cực lớn hơn là $P{b}^{2+}/Pb$, nên cathode là Pb.
Cặp Zn là anode.

Sức điện động chuẩn của pin:
$E_{pin}^{°}=E_{cathode}^{°}-E_{anode}^{°}$ = (-0,126) - (-0,763) = 0,637 V.

Làm tròn đến hàng phần trăm: **0,64 V**.

Đáp án: **0,64**.

Pin Galvani cần có hai điện cực, dây dẫn ngoài và cầu muối để duy trì sự trung hòa điện tích trong hai dung dịch. Thiếu cầu muối thì pin không hoạt động bền.

(AI giải đề cho tôi)
Trong pin Galvani, cathode là cặp có thế chuẩn lớn hơn (Cu2+/Cu, E1° = +0,340 V), anode là cặp có thế chuẩn nhỏ hơn (Zn2+/Zn, E2° = -0,763 V). Suất điện động chuẩn của pin được tính bằng công thức: E°pin = E°cathode - E°anode = E1° - E2°. Thay số: E°pin = +0,340 - (-0,763) = +1,103 V > 0, pin hoạt động được. Vậy công thức đúng là E°pin = E1° - E2°, khớp với đáp án D trong đề.

(AI giải đề cho tôi)
Sơ đồ mô tả hai beaker chứa dung dịch ZnSO4 1,0 M (cực Zn) và CuSO4 1,0 M (cực Cu), hai điện cực nối với bóng đèn qua dây dẫn điện. Để tạo thành pin Galvani (pin Daniell) hoạt động, cần nối hai dung dịch bằng cầu muối để hoàn thành mạch điện bên trong, duy trì tính trung hòa điện của hai dung dịch (ion di chuyển giữa hai nửa pin). Vậy dụng cụ cần bổ sung là cầu muối. Đáp án A, trùng với đáp án nguồn (12A).

Đáp số 0,64.
$E_{pin}^o$ = - 0,126 - ( - 0,763) = 0,637 ≈ 0,64 V.

Trong pin Zn–Cu, Zn là anode, xảy ra quá trình oxi hoá:
Zn → Zn${}^{2+}$ + 2e
Cu là cathode, xảy ra quá trình khử:
Cu${}^{2+}$ + 2e → Cu
Câu hỏi hỏi bán phản ứng tại cathode nên chọn phản ứng khử Cu${}^{2+}$.
→ Đáp án A. Cu${}^{2+}$ + 2e → Cu.

(AI giải đề cho tôi)
Trong pin Galvani Zn-Cu, Zn hoạt động hoá mạnh hơn Cu nên bị oxi hoá: $Zn\to Z{n}^{2+}+2e^{-}$. Điện cực nơi xảy ra quá trình oxi hoá là anode, và trong pin (nguồn điện) anode là cực âm. Do đó Zn là anode, nơi oxi hoá, cực âm của pin.

(AI giải đề cho tôi)
Trong pin Galvani Zn-Cu, Zn có thế điện cực thấp hơn nên bị oxi hóa: $Zn\to Z{n}^{2+}+2e^{-}$. Điện cực xảy ra quá trình oxi hóa là anode; trong pin Galvani, anode là cực âm (electron tích tụ tại đây và đi ra mạch ngoài). Do đó Zn là anode, nơi oxi hóa, cực âm của pin. Đáp án B, trùng với đáp án gạch chân trong tài liệu.

(AI giải đề cho tôi)
Suất điện động chuẩn của pin bằng hiệu điện thế chuẩn giữa hai cực: $E_{pin}^0=E_{cathode}^0-E_{anode}^0$ (cực có $E^0$ lớn hơn là cathode dương).
- Pin Zn-Pb: $-0,126-(-0,763)=0,637$ V.
- Pin Pb-Cu: $0,340-(-0,126)=0,466$ V.
- Pin Zn-Cu: $0,340-(-0,763)=1,103$ V.
- Pin Al-Zn: $-0,763-(-1,676)=0,913$ V.
So sánh: $1,103>0,913>0,637>0,466$ V, nên pin Zn-Cu có suất điện động chuẩn lớn nhất. Khớp với đáp án được đánh dấu trong tài liệu nguồn.

(AI giải đề cho tôi)
Suất điện động chuẩn của pin = $E^0$ cathode $-$ $E^0$ anode (cặp có $E^0$ lớn hơn làm cathode).
- Pin Zn-Pb: $-0,126-(-0,763)=0,637$ V.
- Pin Pb-Cu: $+0,340-(-0,126)=0,466$ V.
- Pin Zn-Ag: $+0,80-(-0,763)=1,563$ V.
- Pin Pb-Ag: $+0,80-(-0,126)=0,926$ V.
Pin Zn-Ag có suất điện động chuẩn lớn nhất (1,563 V).

(AI giải đề cho tôi)
Sức điện động chuẩn của pin = E°(cathode) − E°(anode), với cặp có E° lớn hơn làm cathode.
- Pin Zn-Pb: −0,126 − (−0,763) = 0,637 V.
- Pin Pb-Cu: 0,340 − (−0,126) = 0,466 V.
- Pin Zn-Cu: 0,340 − (−0,763) = 1,103 V.
- Pin Al-Zn: −0,763 − (−1,676) = 0,913 V.
So sánh: 1,103 V > 0,913 V > 0,637 V > 0,466 V, nên pin Zn-Cu có sức điện động chuẩn lớn nhất.

$$\stackrel{0}{\mathrm{Pb}}(\text{s})+\stackrel{+4}{{\text{PbO}}_2}(\text{s})+2{\text{H}}_2{\text{SO}}_4(\text{aq})\to 2\stackrel{+2}{{\text{PbSO}}_4}(\text{s})+2{\text{H}}_2\text{O}(\text{l})$$
Khi acquy xả điện: Pb (s) + PbO${}_2$ (s) + 2H${}_2$SO${}_4$ (aq) → 2PbSO${}_4$ (s) + 2H${}_2$O (l)
Anode (+): Pb(s) + SO${}_4^{2-}$(aq) → PbSO${}_4$(s) + 2e (Sự oxi hóa Pb; cặp oxi hóa – khử: PbSO${}_4$/Pb + SO${}_4^{2-}$)
Cathode (-): PbO${}_2$(s) + 4H${}^{+}$(aq) + SO${}_4^{2-}$(aq) + 2e → PbSO${}_4$(s) + 2H${}_2$O(l) (Sự khử PbO${}_2$; cặp oxi hóa – khử PbO${}_2$ + 4H${}^{+}$ + SO${}_4^{2-}$/PbSO${}_4$ + 2H${}_2$O)
a) Đúng.
b) Đúng.
c) Đúng.
Ở anode: Pb (207) tan ra, PbSO₄ (303) bám vào ⇒ Làm tăng khối lượng anode.
Cathode: PbO₂ (239) tan ra, PbSO₄ (303) bám vào ⇒ Làm tăng khối lượng cathode.
d) ??? Cần nói rõ trong cặp oxi hóa – khử nào? và xét tất cả các nguyên tử.
Đối với cặp oxi hóa khử trong acquy này thì nguyên tử H và O không thay đổi ⇒ SAI.
a) Đúng.
b) Đúng.
c) Đúng. Ở anode: Pb (207) tan ra, PbSO₄ (303) bám vào ⇒ Làm tăng khối lượng anode. Cathode: PbO₂ (239) tan ra, PbSO₄ (303) bám vào ⇒ Làm tăng khối lượng cathode.
d) Sai. Cần nói rõ trong cặp oxi hóa – khử nào? và xét tất cả các nguyên tử. Đối với cặp oxi hóa khử trong acquy này thì nguyên tử H và O không thay đổi ⇒ SAI.

(Nguồn: Hướng dẫn giải, trang 8)
Khi acquy xả điện: Pb (s) + PbO₂ (s) + 2H₂SO₄ (aq) → 2PbSO₄ (s) + 2H₂O (l) (số oxi hoá Pb: 0, +4, +2).
Anode (+): Pb(s) + SO₄²⁻(aq) → PbSO₄(s) + 2e (Sự oxi hoá Pb; cặp oxi hoá – khử: PbSO₄/Pb + SO₄²⁻).
Cathode (−): PbO₂(s) + 4H⁺(aq) + SO₄²⁻(aq) + 2e → PbSO₄(s) + 2H₂O(l) (Sự khử PbO₂; cặp oxi hoá – khử PbO₂ + 4H⁺ + SO₄²⁻/PbSO₄ + 2H₂O).
a) Đúng.
b) Đúng.
c) Đúng. Ở anode: Pb (207) tan ra, PbSO₄ (303) bám vào ⇒ làm tăng khối lượng anode. Cathode: PbO₂ (239) tan ra, PbSO₄ (303) bám vào ⇒ làm tăng khối lượng cathode.
d) Sai. Cần nói rõ trong cặp oxi hoá – khử nào? và xét tất cả các nguyên tử. Đối với cặp oxi hoá khử trong acquy này thì nguyên tử H và O không thay đổi ⇒ SAI.
a) (Nguồn: Hướng dẫn giải, trang 8)
Anode (+): $Pb(s)+S{O}_4^{2-}(aq)\to PbS{O}_4(s)+2e$ (Sự oxi hoá Pb; cặp oxi hoá – khử: $PbS{O}_4/Pb+S{O}_4^{2-}$). Cathode (−): $Pb{O}_2(s)+4H^{+}(aq)+S{O}_4^{2-}(aq)+2e\to PbS{O}_4(s)+2H_{2}O(l)$ (Sự khử $Pb{O}_2$; cặp oxi hoá – khử $Pb{O}_2+4H^{+}+S{O}_4^{2-}/PbS{O}_4+2H_{2}O$). Số oxi hoá Pb: 0 → +2 (anode) và +4 → +2 (cathode). a) Đúng.
b) (Nguồn: Hướng dẫn giải, trang 8)
b) Đúng. Acquy chì chứa chì và dung dịch $H_{2}S{O}_4$; việc thải bỏ và tái chế acquy cũ (đặc biệt ở các làng nghề tái chế thủ công) gây ô nhiễm môi trường và ngộ độc chì.
c) (Nguồn: Hướng dẫn giải, trang 8)
c) Đúng. Ở anode: Pb (207) tan ra, $PbS{O}_4$ (303) bám vào ⇒ làm tăng khối lượng anode. Ở cathode: $Pb{O}_2$ (239) tan ra, $PbS{O}_4$ (303) bám vào ⇒ làm tăng khối lượng cathode. Đồng thời $H_{2}S{O}_4$ bị tiêu thụ và sinh ra $H_{2}O$ nên nồng độ $H_{2}S{O}_4$ giảm.
d) (Nguồn: Hướng dẫn giải, trang 8)
d) Sai. Cần nói rõ trong cặp oxi hoá – khử nào và xét tất cả các nguyên tử. Đối với cặp oxi hoá – khử trong acquy này thì nguyên tử H và O không thay đổi số oxi hoá ⇒ SAI.

(AI giải đề cho tôi)
Theo quy ước viết kí hiệu pin điện hoá, điện cực âm (xảy ra phản ứng oxi hoá, còn gọi là anode) đặt bên trái và điện cực dương (xảy ra phản ứng khử, còn gọi là cathode) đặt bên phải. Vậy (1) là anode, (2) là cathode, tương ứng phương án B. Kết quả này trùng với đáp án nguồn (câu 15: B).

(AI giải đề cho tôi)
Pin được tạo bởi cặp Ag+/Ag (cathode, E° = +0,80 V) và cặp Ni2+/Ni (anode, E° = -0,26 V). Sức điện động chuẩn: E°pin = E°cathode - E°anode = 0,80 - (-0,26) = 1,06 V. Phản ứng pin: Ni + 2Ag+ → Ni2+ + 2Ag, E°pin > 0 nên phản ứng tự diễn biến. Vậy a = 1,06, khớp với đáp án nguồn (1,06).