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

(AI giải đề cho tôi)
Pin Galvani: cathode là cặp có $E^0$ lớn hơn (Cu${}^{2+}$/Cu, $E_1^0=+0,340$ V), anode là Zn${}^{2+}$/Zn ($E_2^0=-0,762$ V). Sức điện động chuẩn $E_{pin}^0=E_{cathode}^0-E_{anode}^0=E_1^0-E_2^0=0,340-(-0,762)=1,102$ V. Vậy công thức đúng là $E_{pin}^0=E_1^0-E_2^0$, khớp đáp án A được đánh dấu trong tài liệu.

(AI giải đề cho tôi)
Pin Galvani: Cu là cực dương (bị khử), Zn là cực âm (bị oxi hóa). Sức điện động chuẩn $E_{pin}^0=E_{cựcextdương}^0-E_{cựcext\hat{a}m}^0=E_1^0-E_2^0=0,340-(-0,762)=1,102\text{ V}>0$, hợp lệ. Vậy công thức là $E_{pin}^0=E_1^0-E_2^0$.

(AI giải đề cho tôi)
Trong pin Galvani, Zn là cực âm (bị oxi hóa), Cu là cực dương (bị khử). Sức điện động chuẩn: $E_{pin}^o=E_{cựcextdương}^o-E_{cựcext\hat{a}m}^o=E_1^o-E_2^o=0,340-(-0,762)=1,102V>0$, nên pin hoạt động được. Vậy công thức đúng là $E_{pin}^o=E_1^o-E_2^o$.

Khi phóng điện:
Tại anode: $L{i}_x{C}_6\to C_6+xL{i}^{+}+xe$; tại cathode: $L{i}_{1-x}M{n}_2{O}_4+xL{i}^{+}+xe\to LiM{n}_2{O}_4$.

Khi nạp điện:
Tại anode: $LiM{n}_2{O}_4\to L{i}_{1-x}M{n}_2{O}_4+xL{i}^{+}+xe$; tại cathode: $C_6+xL{i}^{+}+xe\to L{i}_x{C}_6$.
a) Khi phóng điện, tại anode: $L{i}_x{C}_6\to C_6+xL{i}^{+}+xe$.
b) Trong $LiM{n}_2{O}_4$: gọi số oxi hoá Mn là $a$ thì $1+2a-8=0\Rightarrow a=+3,5$. Trong $L{i}_{1-x}M{n}_2{O}_4$: $(1-x)+2b-8=0\Rightarrow b=3,5+\frac{x}{2}>3,5$. Vậy số oxi hoá Mn trong $L{i}_{1-x}M{n}_2{O}_4$ cao hơn trong $LiM{n}_2{O}_4$ → Đúng. (Kết luận suy ra từ dữ kiện đề bài và phương trình điện cực ở trang 197; nguồn không in lời giải riêng cho nhận định này.)
c) Khi phóng điện, tại anode: $L{i}_x{C}_6\to C_6+xL{i}^{+}+xe$. Với $x=0,3$: $L{i}_{0,3}{C}_6\to C_6+0,3L{i}^{+}+0,3e$, nên 1 mol $L{i}_{0,3}{C}_6$ cung cấp 0,3 mol electron → Đúng. (Kết luận suy ra từ phương trình điện cực ở trang 197; nguồn không in lời giải riêng cho nhận định này.)
d) Khi nạp điện, tại anode: $LiM{n}_2{O}_4\to L{i}_{1-x}M{n}_2{O}_4+xL{i}^{+}+xe$.

(AI giải đề cho tôi)
Pin Li-ion: khi phóng điện, anode (Li_xC6) bị oxi hoá giải phóng Li+ và electron; khi nạp điện, phản ứng nghịch, electrode LiMn2O4 trở thành anode và bị oxi hoá. a) Đúng: khi phóng, tại anode Li_xC6 → xLi+ + C6 + xe− (oxi hoá). b) Đúng: số oxi hoá Mn trong LiMn2O4 là +3,5; trong Li1−xMn2O4 là (7+x)/2 > 3,5 với x > 0. c) Đúng: mỗi Li+ giải phóng tương ứng 1 electron, nên 1 mol Li0,3C6 cung cấp 0,3 mol electron. d) Đúng: khi nạp điện, phản ứng nghịch, tại anode xảy ra oxi hoá LiMn2O4 → Li1−xMn2O4 + xLi+ + xe−.
a) (AI giải đề cho tôi)
Khi phóng điện, anode là Li_xC6, bị oxi hoá: Li_xC6 → xLi+ + C6 + xe−.
b) (AI giải đề cho tôi)
Mn trong LiMn2O4 có số oxi hoá +3,5; trong Li1−xMn2O4 là (7+x)/2, cao hơn khi x > 0.
c) (AI giải đề cho tôi)
Mỗi Li+ tách khỏi Li_xC6 giải phóng 1 electron, nên x = 0,3 cho 0,3 mol electron mỗi mol Li_xC6.
d) (AI giải đề cho tôi)
Khi nạp điện, phản ứng chạy nghịch; tại anode xảy ra oxi hoá LiMn2O4 thành Li1−xMn2O4 và xLi+.

(AI giải đề cho tôi)
Sức điện động chuẩn $E_{pin}^0=E_{cathode}^0-E_{anode}^0$. Pin X-Fe: $E^0=0,323$ V, Fe làm cathode nên $E_{Fe}^0-E_X^0=0,323>0$ → X mạnh hơn Fe. Pin Y-Fe: $E^0=1,916$ V, Fe làm cathode nên $E_{Fe}^0-E_Y^0=1,916>0$ → Y mạnh hơn Fe (và mạnh hơn X vì hiệu lớn hơn). Pin Fe-Z: $E^0=0,78$ V, Fe làm anode nên $E_Z^0-E_{Fe}^0=0,78>0$ → Z yếu hơn Fe. Vậy dãy giảm dần tính khử: Y > X > Fe > Z.

(AI giải đề cho tôi)
Kim loại bên trái là anode, tức kim loại có tính khử mạnh hơn. E°(T-X)=2,46 V ⇒ T khử mạnh hơn X; E°(T-Y)=2,00 V ⇒ T > Y; E°(Z-Y)=0,90 V ⇒ Z > Y. Vậy T mạnh nhất, X yếu nhất, Z > Y: X < Y < Z < T. Khớp đáp án B.

(AI giải đề cho tôi)
Pin galvanic Zn–Cu trong dung dịch H2SO4 loãng. Khi chưa nối dây dẫn, Zn phản ứng trực tiếp với H2SO4: Zn + 2H+ → Zn2+ + H2↑, kẽm hòa tan và khí hydrogen thoát ra trên thanh kẽm → A đúng. Khi nối dây dẫn, tạo pin galvanic: Zn là anode bị oxi hóa (Zn → Zn2+ + 2e), Cu là cathode, tại cathode H+ bị khử thoát khí H2 (2H+ + 2e → H2↑), không có Cu2+ trong dung dịch nên không thể có phản ứng Cu2+ + 2e → Cu. Do đó B đúng (kẽm ăn mòn nhanh hơn), C đúng, D sai.

(AI giải đề cho tôi)
Trong pin điện, electron đi ra từ anode qua mạch ngoài; trong bình điện phân, electron đi vào cathode. Theo hình, electron (mạch trên) chảy từ điện cực phải của pin sang điện cực trái của bình điện phân, và trở về qua mạch dưới. Do đó: điện cực trái của pin nhận electron → cathode; điện cực phải của pin nhả electron → anode; điện cực trái của bình điện phân nhận electron → cathode; điện cực phải của bình điện phân → anode. Thứ tự từ trái sang phải: cathode, anode, cathode, anode.

(AI giải đề cho tôi)
Khi acquy phóng điện, phản ứng $Pb+Pb{O}_2+2H_{2}S{O}_4\to 2PbS{O}_4+2H_{2}O$ xảy ra và giải phóng điện năng (nguồn điện). Khi sạc, phản ứng nghịch đảo xảy ra nhưng phải tiêu thụ điện năng từ nguồn ngoài. Cả hai đều là phản ứng oxi hoá - khử (loại D), đều xảy ra ở nhiệt độ thường (loại A), tốc độ không phải điểm khác cơ bản (loại B).

(Theo đáp án nguồn, đáp án D được tô vàng trong tài liệu)
- Khi chưa nối dây dẫn: Zn tác dụng trực tiếp với dung dịch H${}_2$SO${}_4$ loãng, thanh kẽm bị hòa tan và khí H${}_2$ thoát ra tại bề mặt thanh kẽm → A đúng.
- Khi nối dây dẫn: tạo thành pin Zn–Cu, kim vôn kế lệch. Zn hoạt động hơn Cu nên là anode bị oxi hóa: Zn → Zn${}^{2+}$ + 2e (C đúng), kẽm bị ăn mòn nhanh hơn (nội dung chính của B đúng).
- Thanh đồng là cathode, nhưng trong dung dịch H${}_2$SO${}_4$ loãng không có ion Cu${}^{2+}$; tại cathode, H${}^{+}$ bị khử: 2H${}^{+}$ + 2e → H${}_2$↑. Do đó quá trình khử "Cu${}^{2+}$ + 2e → Cu" không xảy ra → D là kết luận không đúng, phù hợp đáp án nguồn.

(AI giải đề cho tôi)
Khi acquy phóng điện, phản ứng hóa học xảy ra trong pin và giải phóng điện năng (nguồn điện). Khi sạc điện, phản ứng nghịch đảo xảy ra và tiêu thụ điện năng (dung dịch điện phân). Cả hai đều là phản ứng oxi hóa - khử, đều xảy ra ở nhiệt độ thường, nên A, B, D sai. Đáp án C.

(AI giải đề cho tôi)
Pin Cu–Ag: Cu hoạt động mạnh hơn Ag nên Cu là cực âm (anode): Cu → Cu²⁺ + 2e; Ag là cực dương (cathode): Ag⁺ + e → Ag.
a) Sai: Cu²⁺ sinh ra ở anode ở lại dung dịch CuSO₄, không di chuyển sang dung dịch AgNO₃; qua cầu muối, ion dương NH₄⁺ di chuyển về phía cathode để duy trì trung hòa điện.
b) Đúng: Cu tan tạo Cu²⁺ nên nồng độ Cu²⁺ tăng, màu xanh dung dịch CuSO₄ đậm dần.
c) Đúng: Ag kém hoạt động hơn Cu nên Ag là cực dương, nơi xảy ra quá trình khử Ag⁺ + e → Ag.
d) Đúng: electron di chuyển từ cực âm (Cu) qua dây dẫn ngoài đến cực dương (Ag).
a) Sai vì ion Cu${}^{2+}$ không chuyển từ dung dịch CuSO${}_4$ sang dung dịch AgNO${}_3$.
b) (AI giải đề cho tôi)
Đúng: điện cực Cu tan theo Cu → Cu²⁺ + 2e, nồng độ Cu²⁺ tăng nên màu xanh dung dịch CuSO₄ đậm dần.
c) (AI giải đề cho tôi)
Đúng: Ag kém hoạt động hơn Cu nên Ag là cực dương (cathode), nơi khử Ag⁺ + e → Ag.
d) (AI giải đề cho tôi)
Đúng: electron di chuyển từ cực âm (Cu) qua dây dẫn ngoài đến cực dương (Ag).

(AI giải đề cho tôi)
Pin Zn-C: Zn là cực âm (anode, bị oxi hóa: Zn → Zn²⁺ + 2e⁻), C là cực dương (cathode, xảy ra quá trình khử). A đúng. B sai vì ở điện cực âm xảy ra quá trình oxi hóa, không phải khử. C sai vì pin hoạt động phát sinh dòng điện. D sai vì dòng electron chạy từ cực âm (Zn) ra ngoài mạch đến cực dương (C).

(AI giải đề cho tôi)
Pin Zn-C: Zn là điện cực âm (anode, bị oxi hóa: Zn → Zn²⁺ + 2e⁻), C (thanh carbon) là điện cực dương (cathode, xảy ra quá trình khử). Do đó A đúng. B sai vì ở cực âm xảy ra quá trình oxi hóa Zn, không phải khử. C sai vì pin hoạt động phát sinh dòng điện. D sai vì dòng electron chạy từ cực âm (Zn) ra cực dương (C) qua mạch ngoài.

(AI giải đề cho tôi)
Pin nhiên liệu có ưu điểm: nhiên liệu bổ sung liên tục (A), hoạt động lâu (B), sản phẩm sạch như H2O (D). Nhược điểm duy nhất là giá thành cao do dùng điện cực chất xúc tác đắt tiền (Pt). Đáp án C, khớp đáp án tô vàng trong nguồn.

a) Sai: Tại anode (cực âm, Pb), Pb bị oxi hoá ($Pb\to P{b}^{2+}+2e$) tạo thành PbSO${}_4$, không phải bị khử.
b) Sai: Tại cathode (cực dương, PbO${}_2$), PbO${}_2$ bị khử ($P{b}^{4+}\to P{b}^{2+}$) tạo thành PbSO${}_4$, không phải bị oxi hoá.
c) Đúng: PbSO${}_4$ sinh ra bám vào các điện cực, làm khối lượng điện cực tăng.
d) Đúng: $H_{2}S{O}_4$ tham gia phản ứng và bị tiêu thụ, nên nồng độ giảm.
a) Sai: Tại anode (cực âm, Pb), Pb bị oxi hoá ($Pb\to P{b}^{2+}+2e$) tạo thành PbSO${}_4$, không phải bị khử.
b) Sai: Tại cathode (cực dương, PbO${}_2$), PbO${}_2$ bị khử ($P{b}^{4+}\to P{b}^{2+}$) tạo thành PbSO${}_4$, không phải bị oxi hoá.
c) Đúng: PbSO${}_4$ sinh ra bám vào các điện cực, làm khối lượng điện cực tăng.
d) Đúng: $H_{2}S{O}_4$ tham gia phản ứng và bị tiêu thụ, nên nồng độ giảm.

(AI giải đề cho tôi)
Pin Mg–Cu với nước máy: Mg mạnh hơn Cu nên Mg bị oxi hóa làm anode (cực âm), Cu là cathode (cực dương). Tại cathode: 2H2O + 2e → H2 + 2OH⁻. a) Sai vì trong pin Galvani anode là cực âm, cathode là cực dương (mệnh đề ghi ngược). b) Đúng: tại Cu (cathode) nước bị khử giải phóng H2. c) Sai: Mg bị oxi hóa Mg → Mg²⁺ + 2e nên khối lượng điện cực Mg giảm, không tăng. d) Đúng: nước muối có độ dẫn điện tốt hơn nước máy, pin vẫn hoạt động (thậm chí hiệu quả hơn).
a) (AI giải đề cho tôi)
Mg là anode nhưng trong pin Galvani anode là cực âm; Cu là cathode (cực dương). Mệnh đề ghi ngược dấu cực.
b) (AI giải đề cho tôi)
Tại cathode Cu xảy ra quá trình khử: 2H2O + 2e → H2↑ + 2OH⁻, giải phóng khí hydrogen.
c) (AI giải đề cho tôi)
Mg bị oxi hóa thành Mg²⁺ tan vào dung dịch (Mg → Mg²⁺ + 2e), khối lượng điện cực Mg giảm.
d) (AI giải đề cho tôi)
Nước muối dẫn điện tốt hơn nước máy nên pin Mg–Cu vẫn hoạt động bình thường.

Ảnh nguồn gạch chân đáp án C (nhãn A cũng có dấu gạch chân trong ảnh nguồn, xem ghi chú xung đột). Trong pin điện hóa Zn – Cu, do $E_{Z{n}^{2+}/Zn}^0=-0,762V<E_{C{u}^{2+}/Cu}^0=0,34V$ nên Zn bị oxi hóa, đóng vai trò anode (cực âm). A sai theo nguồn: Zn${}^{2+}$ có $E^0$ nhỏ nhất nên thực chất là ion có tính oxi hóa yếu nhất — phát biểu này đúng về mặt hóa học, nhưng đáp án chính thức theo nguồn là C (xung đột nguồn). B sai: Cu không khử được Fe${}^{3+}$ ($E_{C{u}^{2+}/Cu}^0<E_{F{e}^{3+}/F{e}^{2+}}^0$) và không khử được Zn${}^{2+}$. D sai: suất điện động chuẩn $E_{pin}^0=0,34-(-0,762)=1,102V\ne 0,41V$.

Anode (-): $Mg\to M{g}^{2+}+2e$ (quá trình oxi hóa).
Cathode (+): $2H_{2}O+2e\to H_2+2O{H}^{-}$ (quá trình khử).
a) Sai. Anode là cực âm, cathode là cực dương.
b) Đúng.
c) Sai. Mg tan nên khối lượng giảm.
d) Đúng. Nước muối (dẫn điện tốt hơn nước máy) sẽ tăng khả năng dẫn điện của dung dịch, giúp pin hoạt động hiệu quả hơn.
a) Sai. Anode là cực âm, cathode là cực dương.
b) Đúng.
c) Sai. Mg tan nên khối lượng giảm.
d) Đúng. Nước muối (dẫn điện tốt hơn nước máy) sẽ tăng khả năng dẫn điện của dung dịch, giúp pin hoạt động hiệu quả hơn.