Các dạng bài tập Pin điện và điện phân lớp 12 (Chuyên đề dạy thêm Hóa 12)

Tài liệu Các dạng bài tập Pin điện và điện phân lớp 12 trong Chuyên đề dạy thêm Hóa học 12 gồm các dạng bài tập từ cơ bản đến nâng cao với phương pháp giải chi tiết và bài tập tự luyện đa dạng giúp Giáo viên có thêm tài liệu giảng dạy Hóa 12.

Các dạng bài tập Pin điện và điện phân lớp 12 (Chuyên đề dạy thêm Hóa 12)

Xem thử

Chỉ từ 300k mua trọn bộ Chuyên đề dạy thêm Hóa học 12 (sách mới) bản word có lời giải chi tiết:

• B1: gửi phí vào tk: 0711000255837 - NGUYEN THANH TUYEN - Ngân hàng Vietcombank (QR)
• B2: Nhắn tin tới Zalo VietJack Official - nhấn vào đây để thông báo và nhận giáo án

Dạng 1: Bài toán về sức điện động

LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI ♦ Thế điện cực chuẩn của một số cặp oxi hóa – khử: Cặp Oxi hóa – khử Na+/Na Mg2+/Mg Al3+/Al Zn2+/Zn Fe2+/Fe Ni2+/Ni Sn2+/Sn Pb2+/Pb $E_{M^{n+}/M}^0$(V) - 2,713 -2,356 -1,676 -0,672 -0,44 -0,257 -0,137 -0,126 Cặp Oxi hóa – khử 2H+/H2 Cu2+/Cu Fe3+/Fe2+ Ag+/Ag Hg2+/Hg Pt2+/Pt Au3+/Au   $E_{M^{n+}/M}^0$(V) 0,000 +0,34 +0,771 +0,799 +0,853 +1,188 +1,52   - Giá trị trên có thể sai khác do tham khảo các nguồn tài liệu khác nhau. Nếu đề bài cho giá trị thế điện cực chuẩn thì sử dụng giá trị cho ở đề bài. ♦ Sức điện động của pin điện hóa: $E_{pin}^0 = E_{cathode(+)}^0 - E_{anode(-)}^0 (E_{pin}^0 > 0)$

* Ví dụ minh họa

Câu 1. [KNTT - SGK] Cho pin điện hóa tạo bởi hai cặp oxi hóa – khử ở điều kiện chuẩn: Pb²⁺/Pb và Zn²⁺/Zn với thế điện cực chuẩn tương ứng là -0,126V và -0,762V.

(a) Xác định anode, cathode của pin điện.

(b) Viết quá trình xảy ra ở mỗi điện cực và phương trình hóa học của phản ứng xảy ra khi pin hoạt động.

(c) Xác định sức điện động chuẩn của pin.

Câu 2. [CD - SGK] Sử dụng bảng thế điện cực chuẩn, xác định sức điện động của pin Galvani tạo bởi các cặp oxi hoá khử sau, đồng thời chỉ ra điện cực dương, điện cực âm của pin trong mỗi trường hợp sau:

(a) Ni²⁺/Ni và Ag⁺/Ag

(b) Zn²⁺/Zn và 2H⁺/H₂

Câu 3. Cho biết thế điện cực chuẩn của cặp $E_{Z{n}^{2+}/Zn}^o$ = -0,763V và sức điện động chuẩn của pin Zn – X bằng 1,103 V. Hãy xác định thế điện cực chuẩn của cặp X²⁺/X biết rằng trong pin Zn – X thì Zn đóng vai trò làm anode.

Câu 4. [KNTT - SGK] Sức điện động chuẩn của pin điện hóa gồm hai điện cực M²⁺/M và Ag⁺/Ag bằng 1,056V. Trong số các kim loại Cu, Fe, Ni, Sn:

(a) Hãy cho biết kim loại nào phù hợp với M.

(b) Lựa chọn kim loại M để pin điện hóa có sức điện động chuẩn lớn nhất.

Cho biết:

Câu 5. [KNTT - SBT] Cho các pin điện hoá và sức điện động chuẩn tương ứng:

(X, Y, Z là ba kim loại)

Dãy các kim loại xếp theo chiều tăng dần tính khử từ trái sang phải là:

A. X, Cu, Z, Y.

B. Y, Z, Cu, X

C. Z, Y, Cu, X

D. X, Cu, Y, Z.

* Bài tập tự luyện

1. Trắc nghiệm nhiều lựa chọn

Câu 6. [CD - SGK] Cho: $E_{Z{n}^{2+}/Zn}^o$ = -0,763 V; $E_{N{i}^{2+}/Ni}^o$ = -0,257 V. Sức điện động chuẩn của pin Zn - Ni là

A. -0,506 V.

B. 0,506 V.

C. 0,465 V.

D. -0,465 V.

Câu 7. [CD - SGK] Cho: $E_{S{n}^{2+}/Sn}^o$ = -0,138 V; $E_{C{u}^{2+}/Cu}^o$ = 0,340 V. Sức điện động chuẩn của pin Sn – Cu là

A. 478 V

B. 0,334 V.

C. 0,478 V.

D. 334 V.

Câu 8. Cho: $E_{C{u}^{2+}/Cu}^{°}$ = 0,34 V; $E_{A{g}^{+}/Ag}^{°}$ = 0,80 V; $E_{M{g}^{2+}/Mg}^{°}$ = -2,37 V; $E_{Z{n}^{2+}/Zn}^{°}$ = -0,76 V. So sánh sức điện động của pin điện hóa Cu - Ag và Mg – Zn nào sau đây là đúng?

A. $E_{pinCu-Ag}^o=E_{pinMg-Zn}^o$

B. $E_{pinCu-Ag}^o>E_{pinMg-Zn}^o$

C. $E_{pinMg-Zn}^o=2.E_{pinCu-Ag}^o$

D. $E_{pinMg-Zn}^o-E_{pinCu-Ag}^o=\mathrm{1,15}V.$

Câu 9. [KNTT - SBT] Cho các cặp oxi hoá - khử và thế điện cực chuẩn tương ứng:

Pin có sức điện động lớn nhất là

A. Pin Zn -Cu.

B. Pin Fe-Cu.

C. Pin Cu-Ag.

D. Pin Fe-Ag.

Câu 10. [KNTT - SBT] Sức điện động chuẩn của pin điện hoá H₂–Cu (gồm hai điện cực ứng với hai cặp oxihoá – khử là 2H⁺/H₂ và Cu²⁺/Cu) đo được bằng vôn kế có điện trở vô cùng lớn là 0,340V. Từ đó, xác định được thế điện cực chuẩn của cặp Cu²⁺/ Cu là:

A. -0,340V.

B. 0,000V

C. 0,680 V.  

D. +0,340 V.

2. Trắc nghiệm trả lời ngắn

Câu 11. [KNTT - SBT] Một pin điện hoá được thiết lập từ hai điện cực tạo bởi hai cặp oxi hoá - khử là M²⁺/M và Ag⁺/Ag. Cho biết:

Cặp oxi hoá - khử	Fe2+/Fe	Ni2+/Ni	Sn2+/Sn	Cu2+/Cu	Ag+/Ag
Thế điện cực chuẩn (V)	-0,44	-0,257	-0,137	+0,340	+0,799

Nếu M là một trong số các kim loại: Fe, Ni, Sn, Cu thì sức điện động chuẩn lớn nhất của pin bằng bao nhiêu vôn? Kết quả làm tròn đến hàng phần trăm.

Câu 12. [KNTT - SBT] Cho các pin điện hoá và sức điện động chuẩn tương ứng:

Sức điện động chuẩn của pin Ni - Zn bằng bao nhiêu V? (Làm tròn kết quả đến phần trăm.)

Câu 13. [KNTT - SBT] Hai cặp oxi hoá - khử Ni²⁺/Ni và Cd²⁺/Cd tạo thành pin có sức điện động chuẩn là 0,146 V. Phản ứng xảy ra trong pin: Cd + Ni²⁺⟶Cd²⁺ + Ni, Thế điện cực chuẩn của cặp Cd²⁺/Cd có giá trị là bao nhiêu vôn? Làm tròn kết quả đấn hàng phần mười. (Cho biết: ở trạng thái chuẩn, pin Ni - Pb có sức điện động 0,131 V; E⁰_Pb2+/Pb = -0,126V

Dạng 2: Bài toán điện phân

LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI 1. Lý thuyết về điện phân ♦ Điện phân nóng chảy - Nguyên tắc khử ở cathode: Chất oxi hóa mạnh hơn bị khử trước. - Nguyên tắc oxi hóa ở anode: Chất khử mạnh hơn bị oxi hóa trước. ♦ Điện phân dung dịch - Nguyên tắc khử ở cathode: Chất oxi hóa mạnh hơn bị khử trước. - Nguyên tắc oxi hóa ở anode: Chất khử mạnh hơn bị oxi hóa trước. + Các anion chứa oxygen như SO42-, CO32-, NO3-, PO43-, ClO4- và F- coi như không bị điện phân. + Các ion còn lại điện phân theo thứ tự: I- → Br- → Cl- → H2O - Quá trình oxi hóa và khử H2O: H2O bị khử ở cathode H2O bị oxi hóa ở anode 2H2O + 2e → H2 + 2OH- 2H2O → O2 + 4H+ + 4e ♦ Điện lượng: $\text{Q}=\text{n}.\text{F}=\text{I}.\text{t}$ Trong đó: Q là điện lượng (C) , n là số mol electron đi qua dây dẫn, I là cường độ dòng điện A, t là thời gian (giây), F là hằng số Faraday (96500 C.mol-1). 2. Phương pháp giải bài tập điện phân - Sử dụng định luật bảo toàn e: $n_{enhường}=n_{enhận}=n_{etrao đổi}=\frac{It}{F}$ - mdd giảm = mkim loại + mkhí. - mcathode tăng = mkim loại sinh ra. - Khi điện phân dung dịch hỗn hợp nhiều chất thì viết quá trình điện phân tại các điện cực theo thứ tự và dựa vào giữ kiện đề bài như mol e trao đổi, mdd giảm, mcathode tăng, bắt đầu thoát khí, … để xác định xem phản ứng dừng lại ở đâu. - Khi điện phân tại các thời điểm khác nhau thì thời gian tỉ lệ thuận với mol e trao đổi: $\frac{t_1}{t_2}=\frac{n_{e\left(1\right)}}{n_{e\left(2\right)}}$

* Ví dụ minh họa

Câu 1. [KNTT - SBT] Điện phân dung dịch CuSO₄ với điện cực trơ. Sau một thời gian, ở cathode thu được 1,28 g Cu và ở anode có V mL khí O₂ (25^oC, 1 bar) bay ra. Giá trị của V là

A. 495,8

B. 124,0

C. 247,9

D. 743,7.

Câu 2. Điện phân lượng dư dung dịch CuSO₄ trong thời gian 193 phút bằng dòng điện 2,5A. Cho biết các công thức: $\text{Q}=\text{n}.\text{F}=\text{I}.\text{t}$, trong đó: Q là điện lượng (C), n là số mol electron đi qua dây dẫn, I là cường độ dòng điện A, t là thời gian (giây), F là hằng số Faraday 96500C.mol^-1.

Khối lượng Cu và O₂ thu được ở mỗi điện cực lần lượt là

A. 9,6 gam và 2,4 gam.

B. 9,6 gam và 3,2 gam.

C. 19,2 gam và 9,6 gam.

D. 19,2 gam và 3,2 gam.

Câu 3. [CD - SBT] Điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn với cường độ dòng điện 10A trong 2 giờ. Tính khối lượng dung dịch giảm sau khi điện phân, giả thiết chỉ có phản ứng điện phân dung dịch NaCl, bỏ qua lượng nước bay hơi. Cho biết các công thức:

$\text{Q}=\text{n}.\text{F}=\text{I}.\text{t}$ trong đó: Q là điện lượng (C), n là số mol electron đi qua dây dẫn, I là cường độ dòng điện A, t là thời gian (giây), F là hằng số Faraday 96500C.mol^-1..

Câu 4. (A.10): Điện phân (điện cực trơ) dung dịch X chứa 0,2 mol CuSO₄ và 0,12 mol NaCl bằng dòng điện có cường độ 2A. Thể tích khí (đkc) thoát ra ở anode sau 9650 giây điện phân là

A. 1,2395 lít.

B. 2,479 lít.

C. 1,9832 lít.

D. 4,958 lít.

Câu 5. (B.12): Điện phân dung dịch hỗn hợp gồm 0,1 mol FeCl₃, 0,2 mol CuCl₂ và 0,1 mol HCl (điện cực trơ). Khi ở cathode bắt đầu thoát khí thì ở anode thu được V lít khí (đkc). Biết hiệu suất của quá trình điện phân là 100%. Giá trị của V là

A. 6,1975.

B. 12,395.

C. 24,79.

D. 4,958.

Câu 6. Điện phân (điện cực trơ, có màng ngăn) 2 lít dung dịch gồm CuSO₄ và 0,01 mol NaCl đến khi cả 2 điện cực đều thoát ra 495,8 mL khí (đkc) thì ngừng điện phân. Giả sử nước bay hơi không đáng kể trong quá trình điện phân. Giá trị pH dung dịch sau điện phân là

A. 1,4.

B. 1,7.

C. 1,2.

D. 2,0.

Câu 7. (A.11): Hoà tan 13,68 gam muối MSO₄ vào nước được dung dịch X. Điện phân X (với điện cực trơ, cường độ dòng điện không đổi) trong thời gian t giây, được y gam kim loại M duy nhất ở cathode và 0,035 mol khí ở anode. Còn nếu thời gian điện phân là 2t giây thì tổng số mol khí thu được ở cả hai điện cực là 0,1245 mol. Giá trị của y là

A. 4,788.   

B. 4,480.

C. 1,680.

D. 3,920.

Câu 8. Trong công nghiệp, người ta tích hợp quá trình sản xuất xút (sodium hydroxide) với khí chlorine bằng phương pháp điện phân dung dịch sodium chloride có màng ngăn xốp. Một nhà máy với quy mô sản xuất 300 tấn xút mỗi ngày thì cần bao nhiêu m³ nước biển? Biết rằng nước biển có khối lượng riêng là 1030 kg/m³, C% của NaCl trong loại nước biển này là 3,5% và hiệu suất của toàn bộ quá trình đạt 80%.

Câu 9. [CD - SBT] Một loại quặng nhôm có chứa 40% khối lượng Al.

(a) Nhôm trong loại quặng trên ở dạng Al₂O₃, hỏi quặng trên chứa bao nhiêu phần trăm tạp chất.

(b) Để điện phân toàn bộ lượng Al₂O₃ nóng chảy thu được từ 1000 kg loại quặng trên bởi dòng điện một chiều có cường độ 10000 A thì về lí thuyết cần bao nhiêu giờ điện phân liên tục? Cho biết số mol electron n đi qua dây dẫn được tính theo công thức n = (I.t)/F.

Trong đó, I là cường độ dòng điện (A), t là thời gian (s), F là số Faraday (96500C.mol^-1).

Câu 10. [CD - SGK] Xét quá trình sản xuất nhôm được thực hiện theo phương pháp điện phân Al₂O₃ nóng chảy với điện cực than chì.

(a) Giải thích vì sao thực tế thành phần thể tích khí bay ra ở cực dương gồm CO (30% - 50%) và CO₂ (70% - 50%) mà không phải là O₂.

(b) Trung bình để sản xuất được 1 tấn Al thì lượng điện cực than chì bị tiêu hao do phản ứng oxi hoá là bao nhiêu? Giả thiết thành phần khí bay ra ở cực dương gồm 50% CO và 50% CO₂ về thể tích.

Câu 11. (B.13) Điện phân nóng chảy Al₂O₃ với các điện cực bằng than chì, thu được m kilogam Al ở cathode và 99,16 m³(đkc) hỗn hợp khí X ở anode. Tỉ khối của X so với H₂ bằng 16,7. Cho 1,2395 lít X (đkc) phản ứng với dung dịch Ca(OH)₂ dư, thu được 1,5 gam kết tủa. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m là

A. 144,0.

B. 104,4.

C. 82,8.

D. 115,2.

Câu 12. [CD - SBT] Cần mạ một lớp Ag lên một mặt của một chiếc đĩa tròn có bán kính 12 cm. Với độ dày lớp mạ là 0,01 mm, nếu được cung cấp nguồn điện một chiều có cường độ dòng điện I = 2 A trong thời gian t = 3 giờ thì có đủ để mạ theo yêu cầu trên không? Biết rằng khối lượng riêng của Ag là 10,5 g cm^-3, hiệu suất điện phân là 100%.

Câu 13. Muốn mạ đồng một tấm sắt có diện tích tổng cộng 200 cm², người ta dùng tấm sắt làm cathode của một bình điện phân đựng dung dịch CuSO₄ và anode là một thanh đồng nguyên chất, rồi cho dòng điện có cường độ I = 10 A chạy qua trong thời gian 2 giờ 40 phút 50 giây. Tìm bề dày lớp đồng bám trên mặt tấm sắt (mm). Cho biết đồng có khối lượng riêng D = 8,9.10³ kg/m³.

* Bài tập tự luyện

1. Trắc nghiệm nhiều lựa chọn

Câu 14. [KNTT - SBT] Điện phân 500 mL dung dịch CuSO₄ 0,2 M (điện cực trơ) cho đến khi ở cathode thu được 3,2 g kim loại thì thể tích khí (đkc) thu được ở anode là

A. 1,24 lít.

B. 2,48 lít.

C. 0,62 lít.

D. 3,72 lít.

Câu 15. [KNTT - SBT] Điện phân dung dịch M(NO₃)n (điện cực trơ, cường độ dòng điện không đổi), ở cathode chỉ thu được 5,4 g kim loại M và ở anode thu được 0,31 lít khí (đkc). Kim loại M là

A. Fe.

B. Cu.

C. Ag.

D. Pb.

................................

................................

................................

Xem thử

Xem thêm Chuyên đề dạy thêm Hóa học lớp 12 các chủ đề hay khác:

• Chủ đề 4: Xác định Polymer

• Chủ đề 5: Xác định tỷ lệ các monomer trong đồng trùng hợp, đồng trùng ngưng

• Chủ đề 6: Tính toán theo quá trình tổng hợp Polymer

• Chủ đề 1: Thế điện cực và nguồn điện hóa học

• Chủ đề 2: Điện phân

• Chủ đề 3: Ôn tập chương Pin điện và điện phân

---