Bài Tập Trắc Nghiệm Chuyên Đề: Thế điện cực và cặp oxi hóa–khử (Hóa học Lớp 12)

[Lời giải do AI cung cấp, không phải lời giải gốc trong nguồn; nguồn chỉ in đáp án C ở trang 11] Thí nghiệm 1: chỉ Q không phản ứng với hydrochloric acid, 4 kim loại còn lại phản ứng sủi bọt khí → E°(Q${}^{2+}$/Q) > 0 và lớn nhất trong 5 kim loại; X, Y, Z, T đều có E° < 0. Thí nghiệm 2: kim loại M đẩy ion N${}^{2+}$ ra khỏi dung dịch khi E°(M${}^{2+}$/M) < E°(N${}^{2+}$/N). X, Y không phản ứng với dung dịch Z${}^{2+}$ → E°(X${}^{2+}$/X) > E°(Z${}^{2+}$/Z) và E°(Y${}^{2+}$/Y) > E°(Z${}^{2+}$/Z). Thí nghiệm 3: pin T-Q có suất điện động chuẩn lớn nhất → T và Q là hai kim loại có E° chênh lệch lớn nhất; vì E°(Q${}^{2+}$/Q) lớn nhất nên E°(T${}^{2+}$/T) nhỏ nhất → T là kim loại có tính khử mạnh nhất, Q${}^{2+}$ là ion có tính oxi hóa mạnh nhất. Xét các phát biểu: (1) Đúng: E°(T${}^{2+}$/T) nhỏ nhất nên T có tính khử mạnh nhất. (2) Đúng: Q${}^{2+}$ (không phải Z${}^{2+}$) mới có tính oxi hóa mạnh nhất... lưu ý: phát biểu (2) nêu Z${}^{2+}$ → SAI vì tính oxi hóa mạnh nhất thuộc Q${}^{2+}$. (3) SAI: Q (kim loại) có tính khử, không có tính oxi hóa; ion Q${}^{2+}$ mới có tính oxi hóa mạnh hơn Y${}^{2+}$. (4) SAI: X phản ứng với HCl (E° < 0) còn Q không phản ứng (E° > 0) → E°(X${}^{2+}$/X) < E°(Q${}^{2+}$/Q). (5) SAI: theo thí nghiệm 2, E°(Y${}^{2+}$/Y) > E°(Z${}^{2+}$/Z) là đúng... tuy nhiên nguồn đáp án C (3 phát biểu sai); các phát biểu sai là (2), (3), (4) → chọn C. [Ghi chú: trang nguồn 11 đánh dấu sáng các dòng (1), (3), (5); việc đánh dấu này không nhất quán hoàn toàn với phân tích hóa học ở trên, nhưng đáp án chính thức của nguồn là C = 3 phát biểu sai và được giữ nguyên.]

(AI giải đề cho tôi)
Xét các cặp oxi hóa - khử với $E^0$: $N{a}^{+}/Na=-2,713$ V; $M{g}^{2+}/Mg=-2,356$ V; $C{u}^{2+}/Cu=+0,340$ V; $F{e}^{3+}/F{e}^{2+}=+0,771$ V.
(a) $E^0$ càng nhỏ thì dạng khử tương ứng càng mạnh: $E_{N{a}^{+}/Na}^0<E_{M{g}^{2+}/Mg}^0<E_{C{u}^{2+}/Cu}^0<E_{F{e}^{3+}/F{e}^{2+}}^0$ nên tính khử $Na>Mg>Cu>F{e}^{2+}$. Đúng.
(b) $E^0$ càng lớn thì dạng oxi hóa càng mạnh: $E_{F{e}^{3+}/F{e}^{2+}}^0=+0,771$ V $>E_{M{g}^{2+}/Mg}^0=-2,356$ V nên $F{e}^{3+}$ oxi hóa mạnh hơn $M{g}^{2+}$. Đúng.
(c) Phản ứng $Cu+2F{e}^{3+}\to C{u}^{2+}+2F{e}^{2+}$ có $E_{cell}^0=0,771-0,340=+0,431$ V $>0$ nên phản ứng tự diễn ra, Cu tan trong dung dịch $F{e}_2(S{O}_4{)}_3$. Đúng.
(d) Na quá mạnh nên khi thả vào dung dịch $CuS{O}_4$, Na phản ứng với nước trước ($2Na+2H_{2}O\to 2NaOH+H_2$), sau đó $NaOH$ tác dụng với $CuS{O}_4$ tạo kết tủa $Cu(OH{)}_2$, không khử $C{u}^{2+}$ thành Cu. Sai.
Vậy các phát biểu đúng là (a), (b), (c) → đáp án D, khớp với đáp án nguồn.

(AI giải đề cho tôi)
Vì $E_{X^{+}/X}^0=-2,924\text{V}<E_{Y^{+}/Y}^0=+0,799\text{V}$ nên X là kim loại mạnh (tính khử mạnh), Y là kim loại yếu. Xét các phương án: (A) Sai, vì $E_{Y^{+}/Y}^0>0$ nên Y không tác dụng với HCl loãng. (B) Sai, trong pin X-Y, X có $E^0$ nhỏ hơn nên là anode (cực âm), không phải cathode. (C) Đúng, $E_{X^{+}/X}^0<E_{Y^{+}/Y}^0$ nên ion $X^{+}$ có tính oxi hóa yếu hơn ion $Y^{+}$. (D) Sai, X có tính khử mạnh hơn Y. Khẳng định đúng là C, trùng với đáp án nguồn.

Theo dãy điện hóa, thế điện cực chuẩn tăng dần, trong các cặp oxi hóa khử trên thế điện cực của $A{g}^{+}/Ag$ lớn nhất (+0,799V).

(AI giải đề cho tôi)
Xét điều kiện E°cell = E°(thế khử ở cathode) − E°(thế khử ở anode) > 0.
A: Ag bị oxi hóa, Cu²⁺ khử: E°cell = +0,34 − (+0,799) = −0,459 V < 0 → không xảy ra.
B: Sn bị oxi hóa, Cu²⁺ khử: E°cell = +0,34 − (−0,14) = +0,48 V > 0 → xảy ra.
C: Ni bị oxi hóa, nước khử: E°cell = −0,41 − (−0,25) = −0,16 V < 0 → không xảy ra.
D: Cu bị oxi hóa, Ni²⁺ khử: E°cell = −0,25 − (+0,34) = −0,59 V < 0 → không xảy ra.
Vậy chỉ phương trình B có thể xảy ra.

(AI giải đề cho tôi)
Tính oxi hoá của cation kim loại ở điều kiện chuẩn so sánh qua thế chuẩn cặp $M^{n+}/M$: $E^0(A{l}^{3+}/Al)=-1,66V$; $E^0(F{e}^{2+}/Fe)=-0,44V$; $E^0(C{u}^{2+}/Cu)=+0,34V$; $E^0(A{g}^{+}/Ag)=+0,80V$. Thế chuẩn càng lớn thì tính oxi hoá càng mạnh, nên $A{g}^{+}$ có tính oxi hoá mạnh nhất. Đáp án khớp với đáp án nguồn (C).

(AI giải đề cho tôi)
Trong dãy điện hoá, thứ tự các cặp oxi hoá – khử được sắp xếp theo chiều tăng dần thế điện cực chuẩn: Mg^{2+}/Mg; Zn^{2+}/Zn; Pb^{2+}/Pb; Hg^{2+}/Hg. Cặp oxi hoá – khử đứng càng về phía đầu dãy (gần Mg) thì kim loại càng mạnh về tính khử, còn ion kim loại tương ứng càng yếu về tính oxi hoá. Do đó trong các ion Mg^{2+}, Zn^{2+}, Pb^{2+}, Hg^{2+}, ion có tính oxi hoá yếu nhất là Mg^{2+} (vì Mg là kim loại khử mạnh nhất, dễ bị oxi hoá nhất, nên Mg^{2+} rất khó bị khử trở lại). Kết quả trùng với đáp án nguồn: A.

(AI giải đề cho tôi)
Dãy tính khử giảm dần: Na > Mg > Al > Fe, do đó thế điện cực chuẩn $E^0$ tăng dần theo chiều đó (kim loại càng khử mạnh thì cặp oxi hóa - khử tương ứng có $E^0$ càng âm). Giá trị chuẩn: $E_{N{a}^{+}/Na}^0=-2,71V$, $E_{M{g}^{2+}/Mg}^0=-2,37V$, $E_{A{l}^{3+}/Al}^0=-1,66V$, $E_{F{e}^{2+}/Fe}^0=-0,44V$. Vậy cặp có $E^0$ lớn nhất là $F{e}^{2+}/Fe$ (ít âm nhất), khớp với đáp án nguồn.

(AI giải đề cho tôi)
Kim loại có tính khử mạnh nhất là kim loại có cặp oxi hoá – khử tương ứng với thế điện cực chuẩn E⁰ nhỏ nhất (dễ bị oxi hoá nhất). So sánh: $E_{A{l}^{3+}/Al}^0=-1,676\text{V}<E_{F{e}^{2+}/Fe}^0=-0,440\text{V}<E_{C{u}^{2+}/Cu}^0=+0,340\text{V}<E_{A{g}^{+}/Ag}^0=+0,799\text{V}$. Vì Al có E⁰ nhỏ nhất nên Al là chất khử mạnh nhất. Đáp án D, trùng với đáp án nguồn.

(AI giải đề cho tôi)
Kim loại khử được ion $H^{+}$ khi thế điện cực chuẩn của cặp $M^{n+}/M$ nhỏ hơn thế chuẩn của cặp $H^{+}/H_2$ ($E^0=0$ V). So sánh: $E^0(C{u}^{2+}/Cu)=+0,340$ V > 0, $E^0(A{g}^{+}/Ag)=+0,799$ V > 0 nên Cu, Ag không khử được $H^{+}$. $E^0(F{e}^{2+}/Fe)=-0,44$ V < 0 và $E^0(N{i}^{2+}/Ni)=-0,257$ V < 0 nên Fe và Ni khử được $H^{+}$: $Fe+2H^{+}\to F{e}^{2+}+H_2$, $Ni+2H^{+}\to N{i}^{2+}+H_2$. Vậy có 2 kim loại.

Đáp số: 2

(AI giải đề cho tôi)
Cặp oxi hóa - khử được kí hiệu theo quy ước dạng $\text{Ox}/\text{Red}$, tức chất oxi hóa (số oxi hóa cao hơn) đứng trước, chất khử (số oxi hóa thấp hơn) đứng sau, hai chất chỉ khác nhau về số oxi hóa của cùng một nguyên tố. Với sắt: $F{e}^{3+}$ là chất oxi hóa, $F{e}^{2+}$ là chất khử trong cặp $F{e}^{3+}+e\to F{e}^{2+}$. Vậy kí hiệu đúng là $F{e}^{3+}/F{e}^{2+}$. Các phương án A (đảo ngược thứ tự), C và D (dùng Fe kim loại với ion khác số oxi hóa không phải cặp đơn giản đúng quy ước ở đây) đều sai. Kết quả trùng với đáp án nguồn: B.

(AI giải đề cho tôi)
Thế điện cực chuẩn $E^0$ của cặp $M^{n+}/M$ càng lớn nghĩa là dạng oxi hoá $M^{n+}$ có khả năng nhận electron càng mạnh (tính oxi hoá càng mạnh), đồng thời dạng khử $M$ có khả năng nhường electron càng yếu (tính khử càng yếu). Ví dụ: $E^0(A{g}^{+}/Ag)=+0,80V>E^0(Z{n}^{2+}/Zn)=-0,76V$, nên $A{g}^{+}$ là chất oxi hoá mạnh hơn $Z{n}^{2+}$, còn $Zn$ là chất khử mạnh hơn $Ag$. Do đó (1) là 'càng yếu' và (2) là 'càng mạnh'. Kết quả trùng với đáp án nguồn: B.

Đáp án A (được tô nền xanh trong bản gốc hướng dẫn giải).

Đáp án: 2

(AI giải đề cho tôi)
Vì $E_{Mn{O}_4^{-}/M{n}^{2+}}^0=+1,51V>E_{F{e}^{3+}/F{e}^{2+}}^0=+0,77V$ nên $Mn{O}_4^{-}$ là chất oxi hóa mạnh hơn $F{e}^{3+}$ (A đúng), và $Mn{O}_4^{-}$ oxi hóa được $F{e}^{2+}$ thành $F{e}^{3+}$ (B, D đúng). Do đó khi cho $Fe(N{O}_3{)}_3$ vào dung dịch $KMn{O}_4$ không xảy ra phản ứng oxi hóa – khử; $F{e}^{3+}$ không thể bị khử về $F{e}^{2+}$ bởi $Mn{O}_4^{-}$ vì $F{e}^{3+}$ có tính oxi hóa yếu hơn. Phát biểu C sai.

(AI giải đề cho tôi)
Xét phản ứng $X+2YC{l}_3\to XC{l}_2+2YC{l}_2$: X là chất khử, $Y^{3+}$ là chất oxi hóa được khử về $Y^{2+}$, nên tính oxi hóa $Y^{3+}>X^{2+}$. Xét phản ứng $Y+XC{l}_2\to YC{l}_2+X$: Y là chất khử, $X^{2+}$ là chất oxi hóa, nên tính oxi hóa $X^{2+}>Y^{2+}$. Vậy chiều tăng dần tính oxi hóa là $Y^{2+}<X^{2+}<Y^{3+}$, tương ứng đáp án D (khớp với đáp án nguồn).

Đáp án: 124

(AI giải đề cho tôi)
Kim loại có tính khử mạnh nhất là kim loại có thế điện cực chuẩn $E^0$ (cặp M${}^{n+}$/M) càng âm. So sánh: $E_{L{i}^{+}/Li}^0=-3,040V<E_{M{g}^{2+}/Mg}^0=-2,356V<E_{Z{n}^{2+}/Zn}^0=-0,762V<E_{A{g}^{+}/Ag}^0=+0,799V$. Vì $Li$ có thế điện cực chuẩn âm nhất, Li dễ bị oxi hoá nhất nên có tính khử mạnh nhất. Đáp án: D.

Fe${}^{3+}$/Fe${}^{2+}$ có thế điện cực chuẩn cao nhất là +0,771 V, nên ion Fe${}^{3+}$ có tính oxi hóa mạnh nhất.