Cho thế khử tiêu chuẩn của các bán phản ứng sau: Fe3+(dd) + e = Fe2+(dd), jo = 0,77 V; I2(r) + 2e = 2I-(dd), jo = 0,54 V. Phản ứng: 2 Fe2+(dd) + I2(r) = 2 Fe3+(dd) + 2 I-(dd) có đặc điểm:

Phát biểu (1) đúng: Kim loại có xu hướng nhường electron nên độ âm điện nhỏ, phi kim có xu hướng nhận electron nên độ âm điện lớn.

Phát biểu (2) sai: Chênh lệch độ âm điện giữa A và B càng lớn thì liên kết A – B càng phân cực.

Phát biểu (3) sai: Trong một chu kì, độ âm điện có xu hướng tăng nhưng không phải luôn tăng đều đặn (ví dụ: từ nhóm IIA sang nhóm IIIA có sự giảm nhẹ).

Phát biểu (4) đúng: Trong một chu kì, kim loại kiềm (nhóm IA) có độ âm điện nhỏ nhất do tính kim loại mạnh nhất.

Vậy các phát biểu không chính xác là (2) và (3).

Bán kính của ion phụ thuộc vào điện tích hạt nhân và số lượng electron. Khi một nguyên tử mất electron để trở thành cation, lực hút giữa hạt nhân và các electron còn lại tăng lên, làm giảm bán kính. Ngược lại, khi một nguyên tử nhận thêm electron để trở thành anion, lực đẩy giữa các electron tăng lên, làm tăng bán kính.

Với S, S^2- có nhiều electron hơn nên bán kính lớn nhất. S⁴⁺ và S⁶⁺ đều là cation, S⁶⁺ mất nhiều electron hơn nên bán kính nhỏ hơn S⁴⁺. Vậy nên thứ tự bán kính là: r_S2−>r_S>r_S4+>r_S6+

Để tính thế điện cực tiêu chuẩn của cặp Fe³⁺/Fe²⁺ trong môi trường có ion OH^-, ta cần xét các phản ứng tạo phức với OH^-. Tuy nhiên, ở đây ta xét sự tạo thành các hidroxit tương ứng của Fe³⁺ và Fe²⁺.

Ta có các bán phản ứng:

Fe³⁺ + e ⇌ Fe²⁺ E⁰ = 0,77V (1)

Fe(OH)₃ ⇌ Fe³⁺ + 3OH^- K_s1 = 10^-37,5 (2)

Fe(OH)₂ ⇌ Fe²⁺ + 2OH^- K_s2 = 10^-15 (3)

Kết hợp (1), (2), (3), ta có:

Fe(OH)₃ + e ⇌ Fe(OH)₂ + OH^-

Áp dụng phương trình Nernst:

E = E⁰ - (0,0592/n) * log(Q)

Ở đây, n = 1 (số electron trao đổi)

Q = [OH^-] = K_s1 / K_s2 = 10^-37,5 / 10^-15 = 10^-22,5

Để tính E^0' của cặp Fe(OH)₃/Fe(OH)₂, ta có:

ΔG⁰ = -nFE⁰ = -RTlnK

Từ (1), ta có Fe³⁺ + e ⇌ Fe²⁺; ΔG₁⁰ = -1*F*0,77

Từ (2), ta có Fe(OH)₃ ⇌ Fe³⁺ + 3OH^-; ΔG₂⁰ = -RTln(10^-37,5) = RT*37,5*ln10

Từ (3), ta có Fe(OH)₂ ⇌ Fe²⁺ + 2OH^-; ΔG₃⁰ = -RTln(10^-15) = RT*15*ln10

Phản ứng tổng: Fe(OH)₃ + e ⇌ Fe(OH)₂ + OH^- ; ΔG^0' = ΔG₁⁰ + ΔG₂⁰ - ΔG₃⁰ = -F*E^0'

-F*E^0' = -F*0,77 + RT*37,5*ln10 - RT*15*ln10

E^0' = 0,77 - (RT/F)*(37,5 - 15)*ln10 = 0,77 - (0,0592)*(22,5) = 0,77 - 1,332 = -0,562 V

Giá trị này gần nhất với đáp án B. Tuy nhiên, có sự sai khác nhỏ do làm tròn số.