Tính thế điện cực tiêu chuẩn của Fe³⁺/Fe²⁺ khi có mặt ion OH⁻.Biết:ε⁰_Fe³⁺/Fe²⁺ = 0,77VTích số tan: Ksp(Fe(OH)₂) = 10⁻¹⁵, Ksp(Fe(OH)₃) = 10⁻³⁷,⁵
Trả lời:
Đáp án đúng: B
Gọi ε' là thế điện cực tiêu chuẩn của cặp Fe³⁺/Fe²⁺ trong môi trường có OH⁻.
Ta có các bán phản ứng sau:
Fe³⁺ + 3OH⁻ ⇌ Fe(OH)₃ (rắn) K₁ = 1/Ksp(Fe(OH)₃) = 10³⁷'⁵
Fe²⁺ + 2OH⁻ ⇌ Fe(OH)₂ (rắn) K₂ = 1/Ksp(Fe(OH)₂) = 10¹⁵
Fe³⁺ + e⁻ ⇌ Fe²⁺ ε⁰ = 0,77V
Fe(OH)₃ + e⁻ ⇌ Fe(OH)₂ + OH⁻ ε' = ?
Ta có thể tính ε' bằng cách sử dụng phương trình Nernst:
ε' = ε⁰ - (0,0592/n) * log(K₂/K₁) = 0,77 - 0,0592 * log(10¹⁵/10³⁷'⁵) = 0,77 - 0,0592 * log(10⁻²²,⁵) = 0,77 - 0,0592 * (-22,5) = 0,77 + 1,332 = 2.102 V
Hoặc, sử dụng công thức:
ε' = ε⁰ + (0.0592/n) * log(K)
Ở đây K là hằng số cân bằng của phản ứng:
Fe³⁺ + e⁻ ⇌ Fe²⁺
Kết hợp với các phản ứng tạo phức:
Fe³⁺ + 3OH⁻ ⇌ Fe(OH)₃ K₁ = 1/Ksp(Fe(OH)₃) = 10³⁷'⁵
Fe²⁺ + 2OH⁻ ⇌ Fe(OH)₂ K₂ = 1/Ksp(Fe(OH)₂) = 10¹⁵
Ta có:
Fe(OH)₃ + e⁻ ⇌ Fe(OH)₂ + OH⁻
ε' = ε⁰ + (0.0592/1) * log(K₂/K₁) = 0.77 + 0.0592 * log(10¹⁵ / 10³⁷'⁵) = 0.77 + 0.0592 * (-22.5) = 0.77 - 1.332 = -0.562 V (Sai số do làm tròn)
Giá trị gần nhất là -0.558V.
