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

(AI giải đề cho tôi)
Kim loại phản ứng với nước khi $E_{M^{n+}/M}^0<E_{2H_{2}O/H_2+2O{H}^{-}}^0=-0,42$ V (phản ứng tự diễn ra: $E_{cell}^0>0$). So sánh: Na ($-2,71$ V), Mg ($-2,36$ V), Al ($-1,68$ V) đều nhỏ hơn $-0,42$ V nên phản ứng được với nước. Riêng Cu có $E^0=+0,34$ V $>-0,42$ V nên $E_{cell}^0=-0,42-0,34=-0,76$ V $<0$, phản ứng không tự xảy ra. Vậy kim loại không phản ứng với nước ở điều kiện chuẩn là Cu.

(AI giải đề cho tôi)
Xét điều kiện chuẩn: A đúng vì kim loại có $E^0$ < −0,40 V (Zn −0,76; Fe −0,44; Al −1,66) khử được Cd${}^{2+}$, tức 3 kim loại. B đúng vì $E^0$ càng nhỏ tính khử càng mạnh: Au (1,50) < Ag (0,80) < Cu (0,34) < Fe (−0,44) < Zn (−0,76) < Al (−1,66). D đúng vì suất điện động chuẩn lớn nhất là pin Al–Au: $1,50-(-1,66)=3,16$ V > 3,1 V. C sai: để Zn làm anode thì cặp cathode phải có $E^0$ > −0,76 V, gồm Cu, Fe, Au, Ag — tức 4 pin Galvani chứ không phải 3.

(AI giải đề cho tôi)
Xét thí nghiệm cho 3 lá kim loại Al, Fe, Cu vào dung dịch H2SO4 1 M (loãng).
a) Sai. Al và Fe đứng trước H trong dãy hoạt động hóa học nên phản ứng giải phóng H2: 2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2↑; Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2↑. Tuy nhiên Cu có E0(Cu2+/Cu) = +0,340 V > E0(H+/H2) = 0 V nên Cu không phản ứng với H2SO4 loãng, ống (3) không có khí thoát ra. Vậy không phải cả ba ống đều có khí thoát ra.
b) Đúng. Kim loại có thế điện chuẩn âm hơn (hoạt động hóa học mạnh hơn) phản ứng với axit nhanh hơn. Vì E0(Al3+/Al) = −1,676 V < E0(Fe2+/Fe) = −0,440 V nên Al hoạt động hơn Fe, tốc độ thoát khí ở ống (1) nhanh hơn ống (2).
c) Sai. Nếu thay bằng H2SO4 đặc, nguội: Al và Fe bị thụ động hóa (không phản ứng), còn Cu phản ứng với H2SO4 đặc nóng tạo SO2. Hiện tượng ở bước 2 thay đổi hoàn toàn (ống 1 và 2 hết hiện tượng, có thể xuất hiện khí SO2 ở ống 3 nếu đun nóng), nên hiện tượng không giữ nguyên.
d) Đúng. Thế điện chuẩn của Zn là −0,763 V, nằm giữa E0(Al3+/Al) = −1,676 V và E0(Fe2+/Fe) = −0,440 V. Do đó tính hoạt động hóa học: Al > Zn > Fe, nên tốc độ thoát khí khi thay Al bằng Zn sẽ chậm hơn ống chứa Al nhưng nhanh hơn ống chứa Fe. Đồng thời Zn đứng trước H nên vẫn phản ứng với H2SO4 loãng giải phóng H2: Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2↑.
Kết luận: a) Sai; b) Đúng; c) Sai; d) Đúng — phù hợp với đáp án nguồn (Câu 3: S, Đ, S, Đ).
a) (AI giải đề cho tôi)
Cu có E0 = +0,340 V > 0 V nên không phản ứng với H2SO4 loãng, ống (3) không có khí thoát ra; chỉ ống (1) và (2) có H2.
b) (AI giải đề cho tôi)
E0(Al3+/Al) = −1,676 V < E0(Fe2+/Fe) = −0,440 V nên Al hoạt động hơn Fe, phản ứng với axit nhanh hơn, tốc độ thoát khí ở ống (1) nhanh hơn ống (2).
c) (AI giải đề cho tôi)
Với H2SO4 đặc, nguội, Al và Fe bị thụ động hóa nên ngừng phản ứng, hiện tượng thay đổi; do đó hiện tượng ở bước 2 không giữ nguyên.
d) (AI giải đề cho tôi)
E0(Zn2+/Zn) = −0,763 V nằm giữa E0(Al) = −1,676 V và E0(Fe) = −0,440 V, nên tính hoạt động Al > Zn > Fe: tốc độ thoát khí ở ống Zn chậm hơn ống Al nhưng nhanh hơn ống Fe.

Hướng dẫn: d) Sai vì Na sẽ phản ứng với nước trước rồi mới phản ứng với CuSO4.