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

Đáp số: 1,1

$$E_{pinZn-Pb}^0=E_{pinZn-Fe}^0+E_{pinFe-Pb}^0$$
$$E_{pinZn-Cu}^0=E_{pinZn-Pb}^0+E_{pinPb-Cu}^0=0,323+0,321+0,459=1,103V$$

Bảng đáp án của Đề 5 (trang 45 nguồn) ghi: 18B. Lưu ý: hướng dẫn giải in ngay dưới câu 18 trên trang 56 nguồn bị lỗi in ấn/lẫn nội dung (chứa công thức tính khối lượng soda $m_{soda}=\frac{86,57}{129,3}.106.\frac{100}{98,56}=72$ thuộc câu khác), nên không có lời giải hóa học hợp lệ cho câu này trong nguồn. Về mặt hóa học, các hiệu thế giữa các cặp X²⁺/X (−0,91 V), X³⁺/X²⁺ (−0,41 V), Y²⁺/Y (−0,76 V), T²⁺/T (−0,26 V) cho giá trị nhỏ nhất là 0,15 V (tương ứng phương án A), không khớp với đáp án B (0,67 V) trong bảng đáp án nguồn — mâu thuẫn này cần được ghi nhận.

(AI giải đề cho tôi)
Trong pin điện hoá, kim loại có tính khử mạnh hơn làm cực âm. Pin X–Y có suất điện động 0,32 V > 0 nên X khử mạnh hơn Y. Pin T–X có E° = 0,46 V > 0 nên T khử mạnh hơn X. Pin Z–X có E° = 1,24 V > 0 nên Z khử mạnh hơn X; so sánh Z–X (1,24 V) với T–X (0,46 V) cho thấy Z khử mạnh hơn T. Vậy thứ tự tính khử giảm dần: Z > T > X > Y. Với X = 1, Y = 2, Z = 3, T = 4, bộ 4 số là 3412.

a) m pin = 2,9 g → Li chiếm 5\% → mLi = 2,9 × 5\% = 0,145 g → nLi pin = 0,145/7 = 0,0207 mol = 20,7 mmol; m MnO₂ = 2,9. 30\% = 0,87 gam → n MnO₂ = 0,01 mol = 10 mmol; PTPƯ: Li + MnO₂ + H⁺ → Li⁺ + MnO₂H (10 mmol — 10 mmol) → n Li dư = 20,7 - 10 = 10,7 mmol → Đúng
b) Cực âm: Li → Li⁺ + e; Cực dương: MnO₂ + H⁺ + e → MnO₂H; Phương trình tổng: Li + MnO₂ + H⁺ → Li⁺ + MnO₂H → Đúng
c) Điện lượng cực đại: Q = nₑ.F = 10. 96500 = 965000 C = 965000 As = 268 mAh; Điện lượng thực tế: 225 mAh; Hiệu suất: H = 225/268 × 100 ≈ 83,94\% → Đúng
d) Điện lượng thực tế nhỏ hơn lý thuyết do: phản ứng chưa hoàn toàn; một phần chất phản ứng chưa tham gia; có hao phí năng lượng trong pin → Đúng
a) m pin = 2,9 g → Li chiếm 5\% → mLi = 2,9 × 5\% = 0,145 g → nLi pin = 0,145/7 = 0,0207 mol = 20,7 mmol
m MnO₂ = 2,9. 30\% = 0,87 gam → n MnO₂ = 0,01 mol = 10 mmol
PTNƯ: Li + MnO₂ + H⁺ → Li⁺ + MnO₂H
10 mmol — 10 mmol
→ n Li dư = 20,7 - 10 = 10,7 mmol → Đúng
b) Cực âm: Li → Li⁺ + e
Cực dương: MnO₂ + H⁺ + e → MnO₂H
Phương trình tổng: Li + MnO₂ + H⁺ → Li⁺ + MnO₂H → Đúng
c) Điện lượng cực đại: Q = nₑ.F = 10. 96500 = 965000 C = 965000 As = 268 mAh
Điện lượng thực tế: 225 mAh
Hiệu suất: H = 225/268 × 100 ≈ 83,94\% → Đúng
d) Điện lượng thực tế nhỏ hơn lý thuyết do: phản ứng chưa hoàn toàn; một phần chất phản ứng chưa tham gia; có hao phí năng lượng trong pin. → Đúng

(AI giải đề cho tôi)
Pin: Sn là cực âm (anode, E° thấp hơn), Cu là cực dương (cathode). Phản ứng: Sn + Cu²⁺ → Sn²⁺ + Cu.
a) Đúng. Electron chạy qua dây dẫn từ cực âm (Sn) sang cực dương (Cu).
b) Sai. Cu tăng 3,2 g = 0,05 mol → Sn tan 0,05 mol → m giảm = 0,05 × 118,8 = 5,94 g (không phải 5,59 g).
c) Sai. Trong cầu muối, cation K⁺ di chuyển về phía cathode (phía Cu) nên hạt A (đi về phía Cu) là K⁺; anion NO₃⁻ di chuyển về phía anode (phía Sn) nên hạt B là NO₃⁻. Đề phát biểu ngược lại.
d) Đúng. E°pin = E°(Cu²⁺/Cu) − E°(Sn²⁺/Sn) = 0,34 − (−0,138) = 0,478 V.
a) (AI giải đề cho tôi)
Sn là cực âm nên electron đi từ Sn qua dây dẫn sang Cu.
b) (AI giải đề cho tôi)
n(Cu) = 3,2/64 = 0,05 mol → m(Sn) giảm = 0,05 × 118,8 = 5,94 g ≠ 5,59 g.
c) (AI giải đề cho tôi)
Hạt A đi về phía Cu (cathode) nên là K⁺; hạt B đi về phía Sn (anode) nên là NO₃⁻.
d) (AI giải đề cho tôi)
E°pin = 0,34 − (−0,138) = 0,478 V.

X có tính khử yếu hơn Y ⇒ Trong pin điện hóa X đóng vai trò là cực dương và Y là cực âm
$E_{pin}^o=E_{(+)}^o-E_{(-)}^o$ ⇒ $0,78=0,34-a$ ⇒ $a=-0,44V$

a) Đúng: $E^0=0,34-(-0,76)=+1,10$ V.
b) Đúng: $n_{Ag}=0,02$ mol; $Q=0,02\times 96500=1930$ C; $t=\frac{1930}{1,93}=1000$ giây.
c) Sai: cực âm của nguồn (Zn) phải nối với cathode của bình điện phân, cực dương của nguồn (Cu) nối với anode của bình điện phân.
d) Đúng: pin Zn-Cu chỉ cung cấp 1,10 V, thấp hơn nhiều so với 2,5 V cần thiết.
a) Pin Zn-Cu: $E_{pinZn-cu}^0=E_{(Cu/C{u}^{2+})}^0-E_{(Zn/Z{n}^{2+})}^0=0,34-(-0,76)=+1,10$ V
→ đúng
b) Lượng Ag${}^{+}$ cần điện phân:
n${}_{Ag}$ = 0,2 × 0,1 = 0,02 (mol)
Phản ứng cathode: Ag${}^{+}$ + 1e → Ag
Số mol electron: n${}_e$ = 0,02 mol
Điện lượng: Q = n${}_e$ × F = 0,02 × 96500 = 1930 (C).
$t=\frac{q}{I}=\frac{1930}{1,93}=1000$ (giây)
→ đúng
c) Trong pin Zn-Cu:
- Zn bị oxi hóa → cực âm (anode) của pin.
- Cu bị khử → cực dương (cathode) của pin.
Trong bình điện phân AgNO${}_3$:
Cần đặt cực dương của nguồn vào anode của bình điện phân (để oxi hóa),
cực âm của nguồn vào cathode của bình điện phân (để khử Ag${}^{+}$).
Pin Zn-Cu có:
Zn là cực âm (của nguồn)
Cu là cực dương (của nguồn)
Vậy:
Cực âm của nguồn (Zn) nối với cathode của bình điện phân.
Cực dương của nguồn (Cu) nối với anode của bình điện phân.
Đề nói: Zn nối với anode, Cu nối với cathode → Sai.
d) Thí nghiệm 2, để quá trình điện phân diễn ra có hiệu quả, tốc độ đáng kể, cần một điện áp thực tế là 2,5 V. Trong khi đó, pin Zn-Cu chỉ cung cấp một suất điện động chuẩn là 1,10 V.
Vì điện áp cung cấp (1,10 V) thấp hơn rất nhiều so với điện áp cần thiết (2,5 V), nên quá trình điện phân sẽ diễn ra cực kỳ chậm hoặc không thể đạt được hiệu quả về mặt thực tiễn → đúng

Sức điện động chuẩn của pin: $$E_{\text{pin}}^0=E_{\text{cathode}}^0-E_{\text{anode}}^0=0,34-(-1,26)=1,60V$$ A đúng. Lượng Zn bị tiêu thụ: $$m_{Zn}=0,65\cdot 80\%=0,52\text{gam}$$ $$n_{Zn}=\frac{0,52}{65}=0,008\text{mol}$$ Ở anode: Zn → ZnO. Cứ 1 mol Zn chuyển thành 1 mol ZnO thì khối lượng tăng thêm 16 gam do thêm O. Vậy khối lượng anode tăng: 0,008 · 16 = 0,128 gam. C đúng. Ở cathode: Ag${}_2$O → 2Ag. Cứ 1 mol Ag${}_2$O chuyển thành 2 mol Ag thì khối lượng giảm 16 gam do mất O. Khối lượng cathode giảm: $$0,008\cdot 16=0,128\text{ gam}$$ B đúng. Số mol electron: $$n_e=2n_{Zn}=0,016\text{ mol}$$ Điện lượng: $$Q=n_{e}F=0,016\cdot 96500=1544C$$ Dòng điện: $$I=0,5mA=0,0005A$$ Thời gian: $$t=\frac{1544}{0,0005}=3088000s\approx 35,7\text{ ngaˋy}$$ Không phải 18 ngày. Chọn D.

a) Sai. Khi acquy phóng điện, H${}^{+}$ và HSO${}_4^{-}$ bị tiêu thụ, tạo thêm H${}_2$O, nên nồng độ H${}_2$SO${}_4$ giảm dần.
b) Đúng. Tại anode xảy ra oxi hóa Pb: Pb → Pb${}^{2+}$ + 2e, sau đó tạo PbSO${}_4$.
c) Sai. Ở anode Pb → PbSO${}_4$ (khối lượng tăng); ở cathode PbO${}_2$ → PbSO${}_4$ (khối lượng cũng tăng).
d) Đúng. q = 2.3600 = 7200 C; n(e) = 7200 : 96485 ≈ 0,07462 mol; n(Pb) = 0,03731 mol; m(Pb) = 0,03731.207 ≈ 7,72 gam.
Đáp án Câu 2: S Đ S Đ
a) Khi acquy phóng điện, H${}^{+}$ và HSO${}_4^{-}$ bị tiêu thụ, đồng thời tạo thêm H${}_2$O. Vì vậy nồng độ dung dịch H${}_2$SO${}_4$ giảm dần, không phải tăng dần. Kết luận: Sai.
b) Khi acquy phóng điện, tại anode xảy ra quá trình oxi hóa Pb: Pb → Pb${}^{2+}$ + 2e. Sau đó Pb${}^{2+}$ kết hợp với SO${}_4^{2-}$ tạo PbSO${}_4$. Kết luận: Đúng.
c) Khi phóng điện: Ở anode, Pb chuyển thành PbSO${}_4$ (M(Pb) = 207 g/mol, M(PbSO${}_4$) = 303 g/mol), khối lượng điện cực anode tăng do Pb biến thành PbSO${}_4$. Ở cathode, PbO${}_2$ cũng chuyển thành PbSO${}_4$ (M(PbO${}_2$) = 239 g/mol < 303 g/mol), khối lượng cathode cũng tăng. Do đó phát biểu trên là sai. Kết luận: Sai.
d) I = 2,0 A, t = 1 giờ = 3600 s. Điện lượng: q = I.t = 2.3600 = 7200 C. Số mol electron: n(e) = q : F = 7200 : 96485 ≈ 0,07462 mol. Khi nạp điện, Pb được tái tạo theo quá trình: PbSO${}_4$ + 2e → Pb + SO${}_4^{2-}$; cứ 2 mol electron tạo 1 mol Pb. n(Pb) = 0,07462 : 2 = 0,03731 mol. Khối lượng Pb tái tạo: m(Pb) = 0,03731.207 ≈ 7,72 gam. Kết luận: Đúng.

a) Sai, t=134 giờ.
b) Đúng.
c) Sai, anion $S{O}_4^{2-}$ di chuyển qua màng để cân bằng điện tích trong dung dịch.
d) Đúng.
a) Sai, t=134 giờ.
b) Đúng.
c) Sai, anion $S{O}_4^{2-}$ di chuyển qua màng để cân bằng điện tích trong dung dịch.
d) Đúng.

(AI giải đề cho tôi)
Trong pin, kim loại làm anode (bên trái) có tính khử mạnh hơn. Từ $E_{Pin(T-X)}^0=2,46V$: T là anode nên T khử hơn X. Từ $E_{Pin(T-Y)}^0=2,00V$: T khử hơn Y. Từ $E_{Pin(Z-Y)}^0=0,90V$: Z là anode nên Z khử hơn Y. So sánh X và Y: $E_{Pin(X-Y)}^0=E_{Pin(T-Y)}^0-E_{Pin(T-X)}^0=2,00-2,46=-0,46V<0$, nghĩa là X là cathode khi ghép với Y, do đó Y khử hơn X. Vậy dãy giảm dần tính khử: $T>Z>Y>X$, khớp đáp án D (đáp án nguồn cũng là D).

a) Sai, t = 53,6 giờ.
b) Sai vì suất điện động chuẩn của pin là 1,103V.
c) Sai.
d) Đúng, anion SO₄²⁻ di chuyển qua màng để cân bằng điện tích trong dung dịch.
a) Sai, t = 53,6 giờ.
b) Sai vì suất điện động chuẩn của pin là 1,103V.
c) Sai.
d) Đúng, anion SO₄²⁻ di chuyển qua màng để cân bằng điện tích trong dung dịch.

A. Đúng, Zn có tính khử mạnh hơn $H_2$ nên Zn là cực âm (anode) và điện cực hydrogen tiêu chuẩn là cực dương (cathode).
B. Đúng:
+ Tại anode: $Zn\to Z{n}^{2+}+2e$
+ Tại cathode: $2H^{+}+2e\to H_2$
C. Sai, $E^{\circ }Zn-H_2=E^{\circ }2H^{+}/H_2-E^{\circ }Z{n}^{2+}/Zn=0,76V$
$E^{\circ }2H^{+}/H_2=0\to E^{\circ }Z{n}^{2+}/Zn=-0,76V$
D. Đúng

a) Sai, bán phản ứng xảy ra ở cực âm (anode) là: $Zn+4O{H}^{-}\to Zn{O}_2^{2-}+2H_{2}O+2e$.
b) Đúng.
c) Đúng: m$A{g}_2$O = 0,4875.80\%.232/65 = 1,392 gam.
d) Sai: nZn = 0,4875.80\%/65 = 0,006; I = 0,03 mA = $3.10^{-5}$ A; ne = It/F $\to$ t = ne.F/I = 0,006.2.96500/($3.10^{-5}$) = 38600000s ≈ 447 ngày.
a) Sai, bán phản ứng xảy ra ở cực âm (anode) là:
$Zn+4O{H}^{-}\to Zn{O}_2^{2-}+2H_{2}O+2e$
b) Đúng
c) Đúng:
m$A{g}_2$O = 0,4875.80\%.232/65 = 1,392 gam
d) Sai
nZn = 0,4875.80\%/65 = 0,006; I = 0,03 mA = $3.10^{-5}$ A
ne = It/F $\to$ t = ne.F/I = 0,006.2.96500/($3.10^{-5}$) = 38600000s ≈ 447 ngày

a) Sai: các điện cực xốp đóng vai trò dẫn điện và làm bề mặt xúc tác, không bị tiêu hao; chất bị tiêu thụ là H${}_2$ và O${}_2$. b) Đúng: ne = 450 mol; q = 43425000 C; q thực tế = 26055000 C; t = 104220 s = 28,95 giờ. c) Sai: ion OH⁻ di chuyển qua dung dịch điện li hoặc màng trao đổi ion, không qua dây dẫn; dây dẫn là nơi electron chuyển động. d) Đúng: tại anode, $H_2+2O{H}^{-}\to 2H_{2}O+2e$, hydrogen bị oxi hóa.
a) Trong pin nhiên liệu, các điện cực xốp thường đóng vai trò dẫn điện và làm bề mặt xúc tác. Chúng không bị tiêu hao liên tục như chất phản ứng. Chất bị tiêu thụ là H${}_2$ và O${}_2$. Kết luận: Sai.
b) Khối lượng H${}_2$ là 0,450 kg = 450 g. Số mol H${}_2$: nH${}_2$ = 450 : 2 = 225 mol. Mỗi mol H${}_2$ nhường 2 mol electron, nên số mol electron tối đa là: ne = 225 × 2 = 450 mol. Điện lượng lí thuyết: q = 450 × 96500 = 43425000 C. Pin hoạt động với hiệu suất 60%, nên điện lượng thực tế: q thực tế = 43425000 × 60\% = 26055000 C. Thời gian hoạt động: t = q/I = 26055000 : 250 = 104220 s. Đổi ra giờ: 104220 : 3600 = 28,95 giờ. Kết luận: Đúng.
c) Tại cathode, oxygen bị khử tạo ion OH⁻ là đúng. Tuy nhiên, ion OH⁻ di chuyển qua dung dịch điện li hoặc màng trao đổi ion để về anode, không di chuyển qua dây dẫn. Dây dẫn là nơi electron chuyển động. Kết luận: Sai.
d) Trong pin nhiên liệu kiềm, tại anode xảy ra quá trình oxi hóa H${}_2$: $H_2+2O{H}^{-}\to 2H_{2}O+2e$. Vậy hydrogen bị oxi hóa tại anode. Kết luận: Đúng.