Chọn trường hợp đúng: Tính thế khử chuẩn φ0Fe3O4/Fe2+φFe3O4/Fe2+0 ở 250C trong môi trường acid. Cho biết thế khử chuẩn ở 250C trong môi trường acid: φ0Fe3+/Fe3O4φFe3+/Fe3O40 = 0,353V và φ0Fe3+/Fe2+φFe3+/Fe2+0 = 0,771V.
Trả lời:
Đáp án đúng: C
Để tính thế khử chuẩn \(\varphi^0_{Fe_3O_4/Fe^{2+}}\) ta cần sử dụng các thế khử chuẩn đã cho. Phản ứng khử từ \(Fe_3O_4\) thành \(Fe^{2+}\) có thể được biểu diễn qua hai giai đoạn. Ta có:
1. \(Fe_3O_4 + 8H^+ + 2e^- \rightarrow 3Fe^{2+} + 4H_2O\) \(\varphi^0 = ?\)
2. \(Fe^{3+} + e^- \rightarrow Fe^{2+}\) \(\varphi^0_{Fe^{3+}/Fe^{2+}} = 0.771V\)
3. \(Fe^{3+} + ... + e^- \rightarrow Fe_3O_4\) \(\varphi^0_{Fe^{3+}/Fe_3O_4} = 0.353V\)
Sử dụng giản đồ Latimer hoặc bảo toàn năng lượng Gibbs:
Ta có: \(3Fe^{3+} + 3e^- \rightarrow 3Fe^{2+}\) \(\varphi^0 = 0.771V\)
\(Fe_3O_4 + 8H^+ \rightarrow 3Fe^{3+} + 4H_2O + e^- \) \(\varphi^0 = 0.353V\)
\(Fe_3O_4 + 8H^+ + 3e^- \rightarrow 3Fe^{2+} + 4H_2O \)
Áp dụng công thức:
\(E^0 = \frac{n_1E_1^0 + n_2E_2^0}{n_1+n_2}\)
Ở đây ta có 3 ion \(Fe^{3+}\) nên cần 3 electron để khử về \(Fe^{2+}\). Do đó ta có:
\(\varphi^0 = \frac{1*0.353 + 3*0.771}{1+3} = \frac{0.353 + 2.313}{4} = \frac{2.666}{4} = 0.6665V \approx 0.667V\)
Vậy đáp án là 0,667V.
