Bài học

Hệ thống hoá kiến thức và luyện trắc nghiệm nhiều lựa chọn

Mục tiêu bài học

Sau bài này, em hệ thống hoá được toàn bộ bốn mảng kiến thức của chủ đề pin điện và điện phân (thế điện cực, pin điện hoá, điện phân, định luật Faraday) qua một sơ đồ tổng hợp, và luyện giải thành thạo dạng trắc nghiệm nhiều lựa chọn theo cấu trúc đề minh hoạ thi tốt nghiệp THPT 2025.

Kiến thức nền cần nhớ

Toàn bộ tám bài trước là nền tảng của bài ôn tập này: cặp oxi hoá – khử và thế điện cực chuẩn, dãy điện hoá và quy tắc $\alpha$ , cấu tạo và suất điện động của pin, pin thực tế, điện phân nóng chảy và dung dịch, và định luật Faraday.

Toàn bộ tám bài trước là nền tảng của bài ôn tập này: cặp oxi hoá – khử và thế điện cực chuẩn, dãy điện hoá và quy tắc $\alpha$, cấu tạo và suất điện động của pin, pin thực tế, điện phân nóng chảy và dung dịch, và định luật Faraday.

Khởi động

Trước khi đọc tiếp, em hãy tự nhớ lại: pin điện hoá và điện phân giống nhau ở điểm nào, và khác nhau ở điểm nào? Cả hai đều dựa trên cặp oxi hoá – khử $M^{n+}/M$ và giá trị $E^\circ$ — nhưng một bên sinh ra dòng điện, một bên tiêu thụ dòng điện. Nếu chưa chắc câu trả lời, đây chính là bài ôn tập dành cho em.

Kiến thức trọng tâm

Bốn mảng kiến thức của chủ đề liên kết chặt chẽ với nhau. (1) Thế điện cực chuẩn $E^\circ$ định lượng hoá tính oxi hoá/khử của từng cặp $M^{n+}/M$ , xếp thành dãy thế điện cực chuẩn dùng để dự đoán chiều phản ứng qua quy tắc $\alpha$ . (2) Pin điện hoá (pin Galvani) dùng chính phản ứng tự phát đó ( $\Delta E^\circ > 0$ ) để sinh dòng điện: cực âm (anode) là nơi oxi hoá, cực dương (cathode) là nơi khử, và $E^\circ_{pin} = E^\circ_{cathode} - E^\circ_{anode}$ . (3) Điện phân đi theo chiều ngược lại: dùng dòng điện ngoài để cưỡng bức một phản ứng không tự xảy ra — ở đây catot lại là nơi khử, anot lại là nơi oxi hoá, đảo ngược hoàn toàn ý nghĩa vật lí so với tên gọi tương tự ở pin. (4) Định luật Faraday $m = AIt/(nF)$ định lượng chính xác lượng sản phẩm điện phân theo dòng điện và thời gian.

Bốn mảng kiến thức của chủ đề liên kết chặt chẽ với nhau. **(1) Thế điện cực chuẩn** $E^\circ$ định lượng hoá tính oxi hoá/khử của từng cặp $M^{n+}/M$, xếp thành **dãy thế điện cực chuẩn** dùng để dự đoán chiều phản ứng qua quy tắc $\alpha$. **(2) Pin điện hoá (pin Galvani)** dùng chính phản ứng tự phát đó ($\Delta E^\circ > 0$) để sinh dòng điện: cực âm (anode) là nơi oxi hoá, cực dương (cathode) là nơi khử, và $E^\circ_{pin} = E^\circ_{cathode} - E^\circ_{anode}$. **(3) Điện phân** đi theo chiều ngược lại: dùng dòng điện ngoài để cưỡng bức một phản ứng không tự xảy ra — ở đây **catot lại là nơi khử, anot lại là nơi oxi hoá**, đảo ngược hoàn toàn ý nghĩa vật lí so với tên gọi tương tự ở pin. **(4) Định luật Faraday** $m = AIt/(nF)$ định lượng chính xác lượng sản phẩm điện phân theo dòng điện và thời gian.

Bẫy trắc nghiệm phổ biến nhất trong chủ đề này chính là điểm khác biệt ở mục (3): học sinh quen với "cực âm là nơi oxi hoá" từ pin rồi áp dụng nhầm sang điện phân. Ghi nhớ gọn: ở PIN, tên cực gắn với vai trò tự nhiên của điện cực đó trong mạch (cực âm sinh electron); ở BÌNH ĐIỆN PHÂN, tên cực gắn với cực nguồn điện ngoài nối vào (catot luôn nối cực âm nguồn, dù bản thân nó là nơi khử chứ không phải oxi hoá).

Bảng tra nhanh

E^\circ

(V) của các cặp tiêu biểu dùng xuyên suốt khoá học.Bảng tra nhanh $E^\circ$ (V) của các cặp tiêu biểu dùng xuyên suốt khoá học.

Ví dụ

Câu trắc nghiệm tổng hợp: tính E°pin và xác định cực

1
Một pin điện hoá được lắp từ cặp $Fe^{2+}/Fe$ ( $E^\circ = -0{,}44$ V) và cặp $Ag^{+}/Ag$ ( $E^\circ = +0{,}80$ V). Cực dương của pin là kim loại nào, và $E^\circ_{pin}$ bằng bao nhiêu?
Một pin điện hoá được lắp từ cặp $Fe^{2+}/Fe$ ($E^\circ = -0{,}44$ V) và cặp $Ag^{+}/Ag$ ($E^\circ = +0{,}80$ V). Cực dương của pin là kim loại nào, và $E^\circ_{pin}$ bằng bao nhiêu?
2
Cặp có $E^\circ$ lớn hơn ( $Ag^{+}/Ag$ ) là cathode — cực dương của pin. Cặp có $E^\circ$ nhỏ hơn ( $Fe^{2+}/Fe$ ) là anode — cực âm.
Cặp có $E^\circ$ lớn hơn ($Ag^{+}/Ag$) là cathode — cực dương của pin. Cặp có $E^\circ$ nhỏ hơn ($Fe^{2+}/Fe$) là anode — cực âm.
3
$E^\circ_{pin} = E^\circ_{cathode} - E^\circ_{anode} = 0{,}80 - (-0{,}44) = 1{,}24$ V.
$E^\circ_{pin} = E^\circ_{cathode} - E^\circ_{anode} = 0{,}80 - (-0{,}44) = 1{,}24$ V.
4
Vậy cực dương của pin là Ag, và $E^\circ_{pin} = 1{,}24$ V.
Vậy cực dương của pin là Ag, và $E^\circ_{pin} = 1{,}24$ V.

Ví dụ

Câu trắc nghiệm tổng hợp: áp dụng Faraday tính khối lượng kim loại

1
Điện phân dung dịch $NiSO_4$ với điện cực trơ, $I = 2$ A trong 2895 giây (biết $M(Ni) = 58{,}7$ , $Ni^{2+} + 2e^{-} \to Ni$ ). Khối lượng Ni bám catot là bao nhiêu?
Điện phân dung dịch $NiSO_4$ với điện cực trơ, $I = 2$ A trong 2895 giây (biết $M(Ni) = 58{,}7$, $Ni^{2+} + 2e^{-} \to Ni$). Khối lượng Ni bám catot là bao nhiêu?
2
$n(e^{-}) = \dfrac{It}{F} = \dfrac{2 \times 2895}{96500} = 0{,}06$ mol.
$n(e^{-}) = \dfrac{It}{F} = \dfrac{2 \times 2895}{96500} = 0{,}06$ mol.
3
$n(Ni) = \dfrac{n(e^{-})}{2} = 0{,}03$ mol. $m(Ni) = 0{,}03 \times 58{,}7 = 1{,}761$ g.
$n(Ni) = \dfrac{n(e^{-})}{2} = 0{,}03$ mol. $m(Ni) = 0{,}03 \times 58{,}7 = 1{,}761$ g.
4
Vậy khối lượng Ni bám ở catot là 1,761 g.

Sai lầm thường gặp

Bẫy hay gặp nhất trong đề trắc nghiệm tổng hợp là đánh tráo vai trò cực âm/cực dương giữa pin và bình điện phân, hoặc đánh tráo dấu của $E^\circ_{pin}$ (nhớ nhầm thành $E^\circ_{anode} - E^\circ_{cathode}$ , luôn cho ra số âm với pin tự phát — một dấu hiệu để tự kiểm tra: $E^\circ_{pin}$ của một pin đang hoạt động luôn phải dương).

Bẫy hay gặp nhất trong đề trắc nghiệm tổng hợp là đánh tráo vai trò cực âm/cực dương giữa pin và bình điện phân, hoặc đánh tráo dấu của $E^\circ_{pin}$ (nhớ nhầm thành $E^\circ_{anode} - E^\circ_{cathode}$, luôn cho ra số âm với pin tự phát — một dấu hiệu để tự kiểm tra: $E^\circ_{pin}$ của một pin đang hoạt động luôn phải dương).

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Bốn mảng kiến thức nối liền nhau: $E^\circ$ định lượng tính oxi hoá – khử → dãy điện hoá dự đoán chiều phản ứng → pin dùng phản ứng tự phát sinh điện (cực âm oxi hoá, cực dương khử) → điện phân cưỡng bức phản ứng ngược lại bằng điện ngoài (catot khử, anot oxi hoá) → Faraday định lượng sản phẩm điện phân.

Cầu nối

Bài cuối cùng của khoá học luyện hai dạng câu hỏi mới của đề thi tốt nghiệp THPT 2025 — đúng/sai từng ý và trả lời ngắn — rồi ráp cả ba dạng thành một đề thi thử hoàn chỉnh về chủ đề pin điện và điện phân.