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)
(1) Sai: Cu không khử được Fe${}^{2+}$ vì $E_{C{u}^{2+}/Cu}^0>E_{F{e}^{2+}/Fe}^0$, Cu là chất khử yếu hơn Fe. (2) Đúng: thạch cao nung ($2CaS{O}_4\cdot H_{2}O$) dùng đúc tượng, bó bột, làm phấn. (3) Sai: $S{O}_3+H_{2}O\to H_{2}S{O}_4$, chỉ tạo 1 axit. (4) Đúng: $Al(OH{)}_3$ lưỡng tính, tác dụng với cả NaOH và HCl. (5) Đúng: CuSO${}_4$ khan hóa trắng xanh khi gặp nước. Vậy có 3 phát biểu đúng.

(AI giải đề cho tôi)
So sánh khả năng nhận electron (tính oxi hóa) của các ion kim loại dựa trên thế điện cực chuẩn: $E^0(A{g}^{+}/Ag)=+0,80V$; $E^0(F{e}^{2+}/Fe)=-0,44V$; $E^0(Z{n}^{2+}/Zn)=-0,76V$; $E^0(C{a}^{2+}/Ca)=-2,87V$. Thế điện cực chuẩn càng lớn thì ion có tính oxi hóa càng mạnh. Vậy $A{g}^{+}$ có tính oxi hóa mạnh nhất (ví dụ $A{g}^{+}$ oxi hóa được Cu, còn $C{a}^{2+}$, $Z{n}^{2+}$, $F{e}^{2+}$ hầu như không có tính oxi hóa trong điều kiện thường). Đáp án khớp với đáp án nguồn 55B.

(AI giải đề cho tôi)
Tính oxi hóa của cation kim loại tăng khi kim loại có thế điện cực chuẩn cao. So sánh: Ca²⁺ và Zn²⁺ (kim loại hoạt động mạnh, E° rất âm) và Fe²⁺ (E° = −0,44 V) có tính oxi hóa yếu; Ag⁺ có E°(Ag⁺/Ag) = +0,80 V cao nhất, dễ khử về kim loại Ag nhất nên Ag⁺ có tính oxi hóa mạnh nhất. Khẳng định khớp đáp án nguồn (B).

Chọn đáp án A. Ta có dãy điện hóa. Theo dãy điện hóa thì tính oxi hóa của các ion kim loại trong dãy tăng dần $\Rightarrow$ Chọn A.

Chọn đáp án D. Ta có: $E_{C{a}^{2+}/Ca}^0>E_{A{l}^{3+}/Al}^0>E_{F{e}^{2+}/Fe}^0>E_{C{u}^{2+}/Cu}^0>E_{A{g}^{+}/Ag}^0$. $\Rightarrow$ tính oxi hóa: $A{g}^{+}>C{u}^{2+}>F{e}^{2+}>A{l}^{3+}>C{a}^{2+}\Rightarrow$ chọn D.

(AI giải đề cho tôi)
Phản ứng xảy ra khi E°cell = E°(oxi hóa bị khử) - E°(khử bị oxi hóa) > 0. Xét C: Cu + Fe²⁺ → Fe + Cu²⁺, E°cell = E°(Fe²⁺/Fe) - E°(Cu²⁺/Cu) = -0,440 - 0,340 = -0,780 V < 0 nên phản ứng không tự xảy ra → sai. Các phương án A, B, D đều có E°cell > 0 (A: 0,340-(-0,440)=0,780 V; B: 0,799-(-1,676)=2,475 V; D: -0,440-(-0,763)=0,323 V) nên đều đúng.

(AI giải đề cho tôi)
Kim loại phản ứng được với dung dịch HCl (điều kiện chuẩn) khi thế điện cực chuẩn của cặp M^{n+}/M nhỏ hơn thế của cặp 2H^+/H_2 (E° = 0 V), vì khi đó phản ứng M + nH^+ → M^{n+} + (n/2)H_2 có E°_cell > 0. So sánh: Zn (−0,763 V) < 0, Fe (−0,440 V) < 0, Ni (−0,257 V) < 0 nên Zn, Fe, Ni đều phản ứng được với HCl; Cu (0,340 V) > 0 nên Cu không phản ứng. Vậy có 3 kim loại phản ứng được.

(AI giải đề cho tôi)
Kim loại phản ứng được với dung dịch HCl ở điều kiện chuẩn khi thế điện cực chuẩn của cặp M${}^{n+}$/M nhỏ hơn thế chuẩn của cặp 2H${}^{+}$/H${}_2$ (E° = 0 V), tức là kim loại có tính khử mạnh hơn H${}_2$. So sánh: Zn (E° = −0,763 V < 0) phản ứng được; Fe (E° = −0,440 V < 0) phản ứng được; Ni (E° = −0,257 V < 0) phản ứng được; Cu (E° = 0,340 V > 0) không phản ứng. Vậy có 3 kim loại (Zn, Fe, Ni) phản ứng được với dung dịch HCl. Kết quả khớp với đáp án nguồn A.

(AI giải đề cho tôi)
Xét phản ứng (1): $X+2X^{3+}\to 3X^{2+}$. Ở đây $X^{3+}$ oxi hoá $X$ thành $X^{2+}$, tức $X^{3+}$ là chất oxi hoá mạnh hơn nên tính oxi hoá: $X^{3+}>X^{2+}$.
Xét phản ứng (2): $X^{2+}+Y^{+}\to X^{3+}+Y$. Ở đây $Y^{+}$ nhận electron (bị khử, là chất oxi hoá) còn $X^{2+}$ nhường electron (bị oxi hoá, là chất khử). Chất oxi hoá mạnh hơn chất oxi hoá của chất khử tương ứng, nên tính oxi hoá: $Y^{+}>X^{2+}$.
Kết hợp: $X^{2+}<X^{3+}$ và $X^{2+}<Y^{+}$, chiều tăng dần tính oxi hoá là $X^{2+},X^{3+},Y^{+}$, khớp với phương án C (đúng theo đáp án nguồn trang 6).

(AI giải đề cho tôi)
Cu tan khi có chất oxi hoá có E° > E°(Cu2+/Cu) = 0,340 V. HCl: E°(H+/H2)=0 < 0,340 nên Cu không tan. ZnCl2, NiCl2: Zn2+, Ni2+ có E° âm, không oxi hoá được Cu. FeCl3: Fe3+/Fe2+ có E° = 0,771 V > 0,340 V, phản ứng Cu + 2Fe3+ → Cu2+ + 2Fe2+ xảy ra, nên Cu hoà tan trong dung dịch FeCl3 1 M.

(AI giải đề cho tôi)
Cu tan khi cation có E° lớn hơn E°(Cu2+/Cu)=0,340 V. HCl: E°(H+/H2)=0 < 0,340 V nên không phản ứng; ZnCl2: E°(Zn2+/Zn)=-0,763 V; NiCl2: E°(Ni2+/Ni)=-0,257 V, đều không oxi hoá được Cu. FeCl3: E°(Fe3+/Fe2+)=0,771 V > 0,340 V nên Fe3+ oxi hoá Cu: Cu + 2Fe3+ → Cu2+ + 2Fe2+. Vậy Cu hoà tan trong dung dịch FeCl3 1 M, khớp đáp án nguồn (Câu 17: D).

(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 cặp $Mn{O}_4^{-}/M{n}^{2+}$ có thế chuẩn lớn hơn, tức $Mn{O}_4^{-}$ là chất oxi hóa mạnh hơn $F{e}^{3+}$ (A đúng). Do đó $Mn{O}_4^{-}$ oxi hóa được $F{e}^{2+}$ thành $F{e}^{3+}$ theo phản ứng $Mn{O}_4^{-}+5F{e}^{2+}+8H^{+}\to M{n}^{2+}+5F{e}^{3+}+4H_{2}O$ (B, D đúng). Phát biểu C sai vì khi cho $Fe(N{O}_3{)}_3$ vào dung dịch $KMn{O}_4$, sắt đã ở số oxi hóa cao nhất +3 nên không thể bị oxi hóa thêm; chiều $F{e}^{3+}+1e\to F{e}^{2+}$ là quá trình khử (nhận electron), không phải quá trình oxi hóa, và giữa $F{e}^{3+}$ với $Mn{O}_4^{-}$ không có phản ứng oxi hóa – khử nào xảy ra.

(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). Phát biểu C sai vì khi cho $Fe(N{O}_3{)}_3$ vào dung dịch $KMn{O}_4$ không có phản ứng oxi hóa – khử; hơn nữa quá trình $F{e}^{3+}+1e\to F{e}^{2+}$ là quá trình khử (nhận electron), không phải quá trình oxi hóa. Đáp án cần chọn là phát biểu sai: C.

(AI giải đề cho tôi)
Từ (1): X khử X³⁺ về X²⁺ nên X³⁺ là chất oxi hoá mạnh hơn X²⁺ (X³⁺ > X²⁺). Từ (2): X²⁺ + Y⁺ → X³⁺ + Y, Y⁺ nhận electron (chất oxi hoá), X²⁺ nhường electron (chất khử), nên Y⁺ > X³⁺. Vậy chiều tăng tính oxi hoá: X²⁺ < X³⁺ < Y⁺ → đáp án C, khớp đáp án nguồn.

Tính oxi hóa tăng dần theo dãy: $K^{+}C{a}^{2+}N{a}^{+}M{g}^{2+}A{l}^{3+}Z{n}^{2+}F{e}^{2+}N{i}^{2+}S{n}^{2+}P{b}^{2+}{H}^{+}C{u}^{2+}A{g}^{+}A{u}^{3+}$

(AI giải đề cho tôi)
Phản ứng tự diễn ra khi E⁰ (chất oxi hóa) > E⁰ (chất khử). A: Fe khử Cu²⁺, E⁰(Cu²⁺/Cu)=0,340 > E⁰(Fe²⁺/Fe)=-0,440 → đúng. B: Al khử Ag⁺, 0,799 > -1,676 → đúng. C: Cu khử Fe²⁺, E⁰(Fe²⁺/Fe)=-0,440 < E⁰(Cu²⁺/Cu)=0,340 → không thể xảy ra, phản ứng SAI. D: Zn khử Fe²⁺, -0,440 > -0,763 → đúng.

(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.

(AI giải đề cho tôi)
Tính oxi hóa của ion kim loại càng mạnh khi thế điện cực chuẩn $E^0$ của cặp oxi hóa – khử tương ứng càng cao. Sắp xếp theo $E^0$ tăng dần: $Z{n}^{2+}(-0,76V)<F{e}^{2+}(-0,44V)<P{b}^{2+}(-0,13V)<C{u}^{2+}(+0,34V)<A{g}^{+}(+0,80V)$. Ion có tính oxi hóa yếu hơn $A{g}^{+}$ nhưng mạnh hơn $P{b}^{2+}$ phải thỏa $-0,13V<E^0<+0,80V$; trong ba ion đã cho, chỉ $C{u}^{2+}$ ($+0,34V$) thỏa điều kiện này. LƯU Ý MÂU THUẪN NGUỒN: đáp án nguồn (trang 68, Câu 9) là A, nhưng theo bảng $E^0$, $F{e}^{2+}$ ($-0,44V$) và $Z{n}^{2+}$ ($-0,76V$) đều có tính oxi hóa yếu hơn $P{b}^{2+}$ ($-0,13V$), nên về mặt hóa học đáp án đúng phải là D ($C{u}^{2+}$). Theo quy định, đáp án nguồn được giữ nguyên là A và mâu thuẫn này được ghi nhận.

(AI giải đề cho tôi)
Phản ứng xảy ra thuận khi $E_{cell}^0=E_{catot}^0-E_{anot}^0>0$.
(1) $E^0=0,771-(-0,763)=1,534V>0$: thuận.
(2) $E^0=0,771-(-0,257)=1,028V>0$: thuận.
(3) $E^0=0,771-0,340=0,431V>0$: thuận.
(4) $E^0=0,799-0,771=0,028V>0$: thuận.
Cả 4 phản ứng đều xảy ra theo chiều thuận ở điều kiện chuẩn, đáp án B (khớp đáp án nguồn).

(AI giải đề cho tôi)
Thế điện cực chuẩn của kim loại được xác định bằng cách lập pin với điện cực hydrogen chuẩn (SHE), có thế quy ước bằng 0 V. Đáp án khớp với bảng đáp án nguồn (Câu 8: C).