Một nhóm học sinh làm thí nghiệm để nghiên cứu sự phụ thuộc của thế điện cực vào nồng độ của ion kim loại. Giả thuyết mà nhóm học sinh này đặt ra là: “khi giảm nồng độ ion kim loại trong dung dịch thì thế điện cực cũng giảm”. Để kiểm chứng giả thuyết trên, nhóm học sinh tiến hành thí nghiệm như sau:
• Bước 1: chuẩn bị 5 cốc chứa dung dịch CuSO4 1M; 5 cốc chứa dung dịch ZnSO4 có nồng độ lần lượt là 1M; 0,5M; 0,1M; 0,05M; 0,01M; Các thanh điện cực Zn và Cu có kích thước như nhau; cầu muối; điện kế để đo sức điện động.
• Bước 2: Tiến hành lắp các dụng cụ theo sơ đồ như hình vẽ bên dưới.
• Bước 3: Lần lượt thay các cốc chứa ZnSO4 có nồng độ khác nhau, tiến hành đo sức điện động của pin.
Kết quả thí nghiệm được học sinh thu thập được theo bảng sau:
Nồng độ ZnSO4…….Sức điện động (V)
1M…………………………….1,102
0,5M…………………………..1,109
0,1M…………………………..1,130
0,05M………………………….1,138
0,01M………………………….1,159
a) Trong thí nghiệm trên, Zn là anode còn Cu là cathode.
b) Cần phải đồng thời thay đổi cả nồng độ ZnSO4 và CuSO4 mới kiểm định được giả thuyết.
c) Từ kết quả thí nghiệm, tính được thế điện cực của Zn2+/Zn khi nồng độ Zn2+ bằng 0,01M là ‒0,819V, biết E°Cu2+/Cu = +0,34V.
d) Dựa vào kết quả thí nghiệm, có thể kết luận khi giảm nồng độ ion kim loại thì thế điện cực tăng.
Câu trả lời tốt nhất
(a) Đúng, Zn có tính khử mạnh hơn Cu nên Zn là anode còn Cu là cathode.
(b) Sai, phải thay đổi 1 bên và giữ cố định 1 bên để kiểm định giả thiết.
(c) Đúng:
Epin = E°Cu2+/Cu – EZn2+/Zn = 1,159
—> EZn2+/Zn = E°Cu2+/Cu – 1,159 = -0,819V
(d) Sai, kết luận này chỉ đúng trong một chừng mực nhất định, nếu [Zn2+] xuống quá thấp thì điện trở dung dịch tăng lên, cản trở quá trình oxi hóa Zn và pin dừng hoạt động.