Chọn phương án đúng: Xét chiều của phản ứng ở 250C: Fe + Cd2+ = Fe2+ +Cd, Cho biết: E0 = j0(Cd2+/Cd) - j0(Fe2+/Fe) = 0,04V.1) Khi [Fe2+] = 0,10M và [Cd2+] = 1,00M phản ứng diễn ra theo chiều thuận2) Khi [Fe2+] = 0,10M và [Cd2+] = 1,00M phản ứng diễn ra theo chiều nghịch3) Khi [Fe2+] = 1,00M và [Cd2+] = 0,01M ứng diễn ra theo chiều thuận4) Khi [Fe2+] = 1,00M và [Cd2+] = 0,01M ứng diễn ra theo chiều nghịch
Trả lời:
Đáp án đúng: B
Để xác định chiều của phản ứng, ta sử dụng phương trình Nernst:
E = E0 - (RT/nF) * ln(Q)
Trong đó:
E là thế của pin ở điều kiện không chuẩn.
E0 là thế của pin ở điều kiện chuẩn (đã cho là 0,04V).
R là hằng số khí lý tưởng (8,314 J/(mol.K)).
T là nhiệt độ (25°C = 298 K).
n là số electron trao đổi (trong trường hợp này, n = 2).
F là hằng số Faraday (96485 C/mol).
Q là thương số phản ứng.
Trong phản ứng Fe + Cd2+ = Fe2+ + Cd, thương số phản ứng Q được tính như sau: Q = [Fe2+]/[Cd2+]
Phản ứng diễn ra theo chiều thuận khi E > 0 và theo chiều nghịch khi E < 0.
Tính toán cho từng trường hợp:
1) [Fe2+] = 0,10M và [Cd2+] = 1,00M:
Q = 0,10 / 1,00 = 0,1
E = 0,04 - (8,314 * 298) / (2 * 96485) * ln(0,1)
E = 0,04 - 0,01285 * (-2,3026) = 0,04 + 0,0296 = 0,0696 V > 0. Vậy phản ứng diễn ra theo chiều thuận.
2) [Fe2+] = 0,10M và [Cd2+] = 1,00M: (giống trường hợp 1) phản ứng diễn ra theo chiều thuận, vậy phát biểu này sai.
3) [Fe2+] = 1,00M và [Cd2+] = 0,01M:
Q = 1,00 / 0,01 = 100
E = 0,04 - (8,314 * 298) / (2 * 96485) * ln(100)
E = 0,04 - 0,01285 * (4,6052) = 0,04 - 0,0592 = -0,0192 V < 0. Vậy phản ứng diễn ra theo chiều nghịch.
4) [Fe2+] = 1,00M và [Cd2+] = 0,01M: (giống trường hợp 3) phản ứng diễn ra theo chiều nghịch, vậy phát biểu này đúng.
Vậy, các phát biểu đúng là 1 và 4.
