a) Trình bày cách xây dựng pin điện hóa từ hai bán tế bào: Fe2+/Fe và Cu2+/Cu. Viết các điện cực, phản ứng toàn phần và tính hiệu điện thế tiêu chuẩn E°nhip. b) Giải thích ảnh hưởng của nồng độ ion lên...

a) Để xây dựng pin điện hóa từ hai bán tế bào Fe2+/Fe và Cu2+/Cu, ta thực hiện các bước như sau: 1. **Điện cực và bán tế bào**: - Bán tế bào oxi hóa: Fe2+/Fe - Điện cực: Sắt (Fe) sẽ bị oxi hóa thành ion Fe²⁺. - Bán tế bào khử: Cu2+/Cu - Điện cực: Đồng (Cu) sẽ nhận electron và được khử từ ion Cu²⁺ thành đồng nguyên tố (Cu). 2. **Phản ứng toàn phần**: - Phản ứng oxi hóa tại điện cực Fe: \[ Fe \rightarrow Fe^{2+} + 2e^- \] - Phản ứng khử tại điện cực Cu: \[ Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu \] - Phản ứng toàn phần: \[ Fe + Cu^{2+} \rightarrow Fe^{2+} + Cu \] 3. **Tính hiệu điện thế tiêu chuẩn E°nhip**: - Giá trị E° cho các bán tế bào được tra cứu từ bảng điện thế tiêu chuẩn: - E°(Cu²⁺/Cu) ≈ +0.34 V - E°(Fe²⁺/Fe) ≈ -0.44 V - Hiệu điện thế tiêu chuẩn của pin sẽ được tính như sau: \[ E°_{cell} = E°_{cathode} - E°_{anode} = E°(Cu²⁺/Cu) - E°(Fe²⁺/Fe) = 0.34 V - (-0.44 V) = 0.34 V + 0.44 V = 0.78 V \] Vậy hiệu điện thế tiêu chuẩn E°nhip là 0.78 V. b) **Giải thích ảnh hưởng của nồng độ ion lên điện thế tế bào bằng phương trình Nernst**: Phương trình Nernst mô tả mối quan hệ giữa điện thế của tế bào điện hóa với nồng độ của các ion tham gia phản ứng. Phương trình Nernst có dạng: \[ E = E° - \frac{RT}{nF} \ln Q \] Trong đó: - E là điện thế tế bào tại điều kiện không tiêu chuẩn. - E° là điện thế tiêu chuẩn. - R là hằng số khí (8.314 J/(mol·K)). - T là nhiệt độ tuyệt đối (Kelvin). - n là số electron được truyền trong phản ứng. - F là hằng số Faraday (96485 C/mol). - Q là tích số phản ứng (tỷ lệ giữa nồng độ sản phẩm và nồng độ chất phản ứng). **Ý nghĩa**: - Nếu nồng độ ion Cu²⁺ tăng, Q sẽ tăng, dẫn đến ln Q tăng, làm giảm điện thế E của tế bào. - Ngược lại, nếu nồng độ ion Fe²⁺ tăng, Q sẽ giảm, làm tăng điện thế E của tế bào. Điều này cho thấy rằng điện thế của tế bào điện hóa không chỉ phụ thuộc vào bản chất của các chất tham gia mà còn phụ thuộc vào nồng độ của chúng trong dung dịch. Do đó, nồng độ ion là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến khả năng phát điện của pin.