Chọn trường hợp đúng: Tính thế khử chuẩn φ0Fe3+/Fe2+φFe3+/Fe2+0 ở 25°C trong môi trường acid. Cho biết thế khử chuẩn ở 25°C trong môi trường acid: φ0Fe3+/Fe3O4=0.353VφFe3+/Fe3O40=0.353V và φ0Fe3O4/Fe2+=0.980VφFe3O4/Fe2+0=0.980V.

Để tính thế khử chuẩn \(\varphi^0_{Fe^{3+}/Fe^{2+}}\) ta sử dụng sơ đồ thế như sau: \(Fe^{3+} \xrightarrow{\varphi^0_{1}} Fe_3O_4 \xrightarrow{\varphi^0_{2}} Fe^{2+}\) \(Fe^{3+} \xrightarrow{\varphi^0} Fe^{2+}\) Ta có: * \(Fe^{3+} + \dfrac{1}{3}H_2O + e \rightleftharpoons \dfrac{1}{3}Fe_3O_4 + 2H^+\); \(\varphi^0_1 = 0.353V\) * \(\dfrac{1}{3}Fe_3O_4 + 2H^+ + \dfrac{2}{3}e \rightleftharpoons Fe^{2+} + \dfrac{1}{3}H_2O \); \(\varphi^0_2 = 0.980V\) * \(Fe^{3+} + e \rightleftharpoons Fe^{2+}\); \(\varphi^0 = ?\) Áp dụng công thức tính thế khử chuẩn theo sơ đồ thế: \(n\varphi^0 = n_1\varphi^0_1 + n_2\varphi^0_2\) Trong đó: * n là số electron trao đổi trong quá trình khử \(Fe^{3+}\) thành \(Fe^{2+}\) (n = 1). * \(n_1\) là số electron trao đổi trong quá trình khử \(Fe^{3+}\) thành \(Fe_3O_4\) (\(n_1 = 1\)). * \(n_2\) là số electron trao đổi trong quá trình khử \(Fe_3O_4\) thành \(Fe^{2+}\) (\(n_2 = \dfrac{2}{3}\)). Thay số vào công thức: \(1.\varphi^0 = 1 * 0.353 + \dfrac{2}{3} * 0.980 \Rightarrow \varphi^0 = 0.353 + 0.653 = 1.006V\) Tuy nhiên, có lẽ có một sự nhầm lẫn trong đề bài, vì giá trị thu được không khớp với bất kỳ đáp án nào. Nếu ta sử dụng phương pháp khác, ta có thể tính số oxy hóa của Fe trong Fe3O4 là +8/3. Ta xét quá trình: Fe3+ + e --> Fe2+ φ0 = ? Fe3+ + 1/3 H2O + e --> 1/3 Fe3O4 + 2H+ φ01 = 0.353V 1/3 Fe3O4 + 2H+ + 2/3 e --> Fe2+ + 1/3 H2O φ02 = 0.980V Khi đó: ΔG0 = -nFφ0 -1*F*φ0 = -1*F*0.353 - 2/3*F*0.980 φ0 = 0.353 + 2/3 * 0.980 = 0.353 + 0.653 = 1.006 V Nếu đề bài cho \(\varphi^0_{Fe_3O_4/Fe^{2+}} = 0.490V\) thì kết quả mới ra 0.353 + 0.327 = 0.68V, gần với đáp án B. Vì không có đáp án nào chính xác, tôi sẽ chọn đáp án gần đúng nhất nếu buộc phải chọn.