Thông tin tài liệu
BÀI 10: ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI MỤC TIÊU Kiến thức: Trình bày nguyên tắc chung để điều chế kim loại Nêu nguyên tắc điều chế kim loại phương pháp điện phân Nêu nguyên tắc điều chế kim loại phương pháp nhiệt luyện Nêu nguyên tắc điều chế kim loại phương pháp thủy luyện Kĩ năng: Biết cách lựa chọn phương pháp điều chế kim loại cụ thể cho phù hợp Viết phương trình hóa học điều chế kim loại cụ thể Giải tập tính khối lượng nguyên liệu sản xuất lượng kim loại xác định theo hiệu suất ngược lại I Lí thuyết trọng tâm A Nguyên tắc chung Khử ion kim loại thành nguyên tử : Mn ne M B Phương pháp Phương pháp nhiệt luyện • Điếu chế kim loại có tính khử trung bình : Zn, Fe,Sn, Pb , Kim loại • Nguyên tắc: Oxit kim loại Phương pháp thủy luyện • Điều chế kim loại có tính khử yếu : Cu, Hg, Ag, Au • Nguyên tắc : Kim loại mạnh đẩy kim loại yếu khoie dung dịch muối Phương pháp điện phân a Điên phân nóng chảy • Điều chế kim loại hoạt động hóa học mạnh như: Kr Na,Ca, Mg, Al C,CO,H ,Al Ví dụ: Fe2O1 3CO t 2Fe 3CO2 Ví dụ: Fe Cu 2 Fe2 Cu dpnc Ví dụ: 2A2O2 4Al 3O2 Ơ catot: Al3 3e Al Ở anot: 202 O2 4e • Nguyên tắc: Khử ion kim loại dịng điện ( Điện phân nóng chảy muối, bazơ , oxit kim loại có tính khử mạnh) b Điện phân dung dịch • Điều chế kim loại hoạt động trung bình yếu • Ngun tắc: Điện phân dung dịch muối chúng Cu Cl2 Ví dụ: CuCl2 dpdd • Cơng thức Farađây: Ở catot: Cu 2 2e Cu Trong đó: m: Khối lượng chât thu cực âm (gam) Ỏ anot: 2Cl Cl2 2e A: Khối lượng mol nguyên tử chất thu điện cực n: Số electron mà nguyên tử ion cho nhận l: Cường độ dòng điện (ampe) t: Thời gian điện phân (giây) Trang F: Hắng số Farađây (F = 96500) II CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng : Lí thuyết trọng tâm ►Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Nguyên tắc chung để điều chế kim loại A oxi hóa ion kim loại hợp chất thành nguyên tử kim loại B khử ion kim loại hợp chất thành nguyên tử kim loại Trang C cho hợp chất chứa ion kim loại tác dụng với chất oxi hóa D cho hợp chất chứa ion kim loại tác dụng với chất khử Hướng dẫn giải Nguyên tắc điều chế kim loại khử ion kim loại thành nguyên tử Mn ne M → Chọn B Ví dụ 2: Dãy kim loại điều chế phương pháp nhiệt luyện là: A Na, Fe, Cu B Fe, Cu, Zn C Mg, K, Cu D Na, Ca, Ba Hướng dẫn giải Phương pháp nhiệt luyện dùng để điều chế kim loại trung bình yếu → Các kim loại đứng sau Al dãy điện hóa điều chế phương pháp nhiệt luyện Vì Na, Mg, K, Ca, Ba đứng trước AI dãy điện hóa →Loại A, C, D → Chọn B Ví dụ 3: Cho luồng khí H2 dư qua ống sứ chứa Cuo, PbO, CaO, Al2O3 , Fe2O3 nung nóng nhiệt độ cao Sau phản ứng xảy hoàn toàn, chất rắn lại ống sứ là: A Cu, Pb, Ca, Al2,О3, Fe B Cuo, PbO, Ca, Al, Fe C Cu, Pb,CaO, Al2O3 , Fe D Cu, PbO, CaO, Al, Fe Hướng dẫn giải H2 khử oxit kim loại đứng sau Ai dãy điện hóa thành kim loại → H2 khử Cuo, PbO, Fe2O3 thành Cu, Pb Fe → Chất rắn lại ống sứ Cu, Pb, CaO, Al2,O3, Fe → Chọn C Ví dụ 4: Trong q trình điện phân dung dịch Pb NO với điện cực trơ, ion Pb2+ di chuyển A anot bị khử B catot bị oxi hóa C catot bị khử D anot bị oxi hóa Hướng dẫn giải Trong trình điện phân dung dịch Pb NO với điện cực trơ, ion Pb2+ di chuyển phía catot (-) xảy trình khử ion Pb2+ thành kim loại Pb2+ + 2e → Pb Bên anot (+) xảy trình điện phân nước 2H 2O O2 4H 4e →Chọn C Ví dụ 5: Hình vẽ sau mơ tả thí nghiệm khí X tác dụng với chất rắn Y, nung nóng sinh khí Z: Phản ứng hóa học sau thỏa mãn thí nghiệm là? t A CaSO3 2HCl CaCl2 SO2 H2O Trang t B CuO CO Cu CO2 C 2C Fe3O4 t 3Fe 2CO2 D Fe2O3 3H2 t 2Fe 3H2O Hướng dẫn giải Khí Z tạo thành từ khí X chất rắn Y → Loại A, C Khí Z sinh làm vẩn đục dung dịch nước vôi →Loại D Vậy phản ứng hóa học thỏa mãn thí nghiệm là: t CuO CO Cu CO2 o (Khí Z) Khí Z làm vẩn đục nước vôi trong: CO2 Ca(OH)2 CaCO3 H2O → Chọn B Bài tập tự luyện dạng Câu 1: Nguyên tắc điều chế kim loại A oxi hóa ion kim loại thành kim loại B khử ion kim loại thành nguyên tử kim loại C dùng H2 có để khử oxit kim loại thành kim loại nhiệt độ cao D dùng kim loại có tính khử mạnh đẩy kim loại có tính khử yếu khỏi dung dịch muối Câu 2: Phương pháp để điều chế kim loại kiềm A nhiệt luyện B điện phân nóng chảy C thủy luyện D điện phân dung dịch Câu 3: Kim loại sau điều chế phương pháp thủy luyện? A Ag B Mg C Cu D Fe Câu 4: Nung hỗn hợp bột MgO, Fe2O2 , PbO, Al2O3 nhiệt độ cao cho dịng khí CO (dư) qua hỗn hợp thu chất rắn gồm: A MgO, Fe, Pb, Al2O3 B MgO, FeO, Pb, Al2O3 C MgO, Fe, Pb, AI D Mg, Fe, Pb, Al Câu 5: Phản ứng điều chế kim loại thuộc phương pháp thủy luyện? A MgCl2 Mg Cl2 B C ZnO Zn CO C Zn CuSO4 ZnSO4 Cu D 2Al2O3 4Al 3O2 Câu 6: Khi điện phân dung dịch CuCl2 để điều chế kim loại Cu, trình xảy catot (cực âm) A Cu2+ + 2e → Cu B Cl2 +2e → 2ClC Cu → Cu2+ + 2e D 2C1- + Cl2 +2e Câu 7: Tiến hành phản ứng khử oxit X thành kim loại khí H2(dư) theo sơ đồ hình vẽ bên Oxit X A Al2O3 B FeO C K 2O D MgO Câu 8: Phương pháp chung để điều chế Na, Ca, Al công nghiệp A thủy luyện B nhiệt luyện C điện phân dung dịch D điện phân nóng chảy Câu 9: Để thu kim loại Cu từ CuSO4 phương pháp thủy luyện dùng kim loại sau đây? A Fe B Na C Ag D Ca Trang Câu 10: Dãy gồm oxit bị AI khử nhiệt độ cao thành kim loại là: A FeO,CuO,Cr2O3 B FeO, MgO,CuO C PbO, K 2O,SnO D Fe3O4 ,SnO, BaO Câu 11: Dãy gồm hai kim loại điều chế phương pháp thủy luyện A Fe Ca B Mg Na C Ag Cu D Fe Ba Câu 12: Dãy gồm kim loại điều chế phương pháp nhiệt luyện là: A Cu, Fe, Pb B Cu, Fe, Mg C Na, Ba, Cu D Na, Ba, Fe Câu 13: Cho kim loại sau: K, Ba, Cu Ag Số kim loại điều chế phương pháp điện phân dung dịch (điện cực trơ) A B C.3 D Câu 14: Cho trường hợp sau: (1) Điện phân nóng chảy MgCl2 (2) Điện phân dung dịch ZnSO4 (3) Điện phân dung dịch CuSO4 (4) Điện phân dung dịch NaCl Số trường hợp ion kim loại bị khử thành kim loại A B C D Câu 15: Khi điện phân hỗn hợp Cu NO3 2 , AgNO3 , HNO3 thứ tự xảy khử ion là: A Cu 2 , Ag , H B Ag , H ,Cu 2 C Ag ,Cu 2 , H D Cu 2 , H , Ag Dạng 2: Oxit kim loại tác dụng với chất khử Phương pháp giải • Viết phương trình hóa học tính theo phương Ví dụ: Cho luồng khí CO (dư) qua 4,8 gam hỗn trình hóa học hợp X gồm CuO Fe2O3 (tỉ lệ mol : 1) nung nóng đến phản ứng hồn tồn, thu m gam CO CO Mx Oy t M chất rắn Giá trị m H O H A 3,52 B 4,48 Chú ý: M kim loại sau Al dãy điện C 2,40 D 4,16 hóa • Cơng thức tính nhanh: Hướng dẫn giải n O oxit pu n COpu n CO2 n O oxit pu n H2 pu n H2O Gọi số mol CuO Fe2O3 a, a mol 4,8 0, 02mol Ta có : a 80 160 Phương trình hóa học: Bảo tồn khối lượng t CuO CO Cu CO 0, 02 moxit mCO/H mchat ran s pu mCO/H O 2 moxit m kimloai mO oxit mO oxit pu mchat ran 0, 02 mol t Fe O3 3CO 2Fe 3CO 0, 02 0.04 mol → m chất rắn = mCu + mFe 0,02.64 0,04.56 3,52 gam → Chọn A ►Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Khử hồn tồn a gam oxit Fe3O4 cần dùng 2,24 lít khí H2 (đktc) Giá trị a A 5,8 Hướng dẫn giải B 23,2 C 11,6 D 17,4 Trang n H2 0,1mol Phương trình hóa học: t Fe3O4 4H 3Fe 4H 2O 0, 025 0,1 mol a mFe3O4 0, 025.232 5,8gam →Chọn A Ví dụ 2: Để khử hoàn toàn 19,36 gam hỗn hợp CuO, FeO, Fe2O3 , Fe3O4 cần dùng 7,392 lít khí CO (ở đktc) Khối lượng chất rắn sau phản ứng A 14,08 gam B 15,08 gam Hướng dẫn giải nCO 0,33mol C 10,05 gam D 10,45 gam Ta có: nO oxit pư = n CO phản ứng = 0,33 mol →mchất rấn giảm = m oxit pư = 0,33.16 = 5,28 gam Khối lượng chất rắn sau phản ứng là: mchất rắn sau pư = mchất rắn ban đầu - mchất rắn giảm = 19,36 – 5,28 = 14,08 gam → Chọn A Ví dụ 3: Khử 16 gam Fe2O3 Có dư, sản phẩm cho vào bình đựng nước vôi dư thu a gam kết tủa Biết phản ứng xảy hoàn toàn Giá trị a A 30 B 20 C 10 Hướng dẫn giải n Fe2O3 0,1mol D 40 Phương trình hóa học: t Fe2O3 3CO 2Fe 3CO2 0,3 0,1 mol Sản phẩm khí thu cho vào bình Ca(OH)2 dư nên n CaCO3 n CO2 0,3mol a mCaCO2 0,3.100 30gam →Chọn A Ví dụ 4: Trong bình kín có chứa 0,5 mol CO m gam Fe3O4 Đun nóng bình phản ứng xảy hồn tồn, thu hỗn hợp khí có tỉ khối so với có ban đầu 1,457 Giá trị m A 16,8 B 21,5 C 22,8 D 23,2 Hướng dẫn giải Hỗn hợp khí thu sau phản ứng gồm CO dư (x mol) CO2( y mol) Bảo toàn nguyên tố C: nCO ban đầu = nCO dư + n CO2 = 0,5 mol x y 0,5 Theo đề bài: Mhh = 1,457.28 = 40,796 m CO du mCO2 n CO n C O 40, 796 28x 44y 40, 796 0,5 28x 44y 20,398 Từ (*) (**) suy ra: x = 0,1; y = 0,4 Trang Phương trình hóa học: t 4CO Fe3O 3Fe 4CO 0,1 0, mol m m Fe3O4 0,1.232 23, 2gam →Chọn D ► Bài tập tự luyện dạng Bài tập Câu 1: Để khử hoàn toàn 19,6 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O2 cần dùng vừa đủ 2,24 lít H2 (đktc) Khối lượng Fe thu A 15 gam B 16 gam C 17 gam D 18 gam Câu 2: Cho V lít khí CO (ở đktc) phản ứng với lượng dự hỗn hợp chất rắn gồm Cu Fe2O4, nung nóng Sau phản ứng hoàn toàn, khối lượng hỗn hợp chất rắn giảm 0,32 gam Giá trị V A 0,112 B 0.224 C 0,448 D 0,560 Câu 3: Cho luồng khí CO (dư) qua 9,1 gam hỗn hợp gồm CuO Al2O3 , nung nóng đến phản ứng hoàn toàn, thu 8,3 gam chất rắn Khối lượng Cuo có hỗn hợp ban đầu A 4,0 gam B 83 gam C 2,0 gam D 0,8 gam Câu 4: Cho khí CO qua ống chứa 15,2 gam hỗn hợp gồm CuO FeO nung nóng Sau thời gian thu hỗn hợp khí B 13,6 gam chất rắn C Cho B tác dụng với dung dịch Ca(OH)2 dư thu m gam kết tủa Giá trị m A 15 B 10 C 20 D 25 Câu 5: Dẫn luồng khí CO dư qua 2,4 gam hỗn hợp CuO Fe2O3 nung nóng đến phản ứng xảy hồn tồn, thu 1,76 gam chất rắn Phần trăm khối lượng CuO có hỗn hợp ban đầu A 47,06% B 26,67% C 66,67% D 33,33% Câu 6: Cho V lít (đktc) khí H2 qua bột CuO đun nóng, thu 38,4 gam Cu Nếu cho V lít khí H2 qua bột Fe2O3 đun nóng lượng Fe thu A 25,2 gam B 26,4 gam C 22,4 gam D 33,6 gam Câu 7: Cho 4,48 lít khí CO (đktc) phản ứng với gam oxit kim loại, sau phản ứng hoàn toàn, thu m gam kim loại hỗn hợp khí có tỉ khối so với H2 20 Giá trị m A 7,2 C 3,2 C 6,4 D 5,6 Câu 8: Cho m gam hỗn hợp X gồm CuO, Fe2O2 , FeO tác dụng vừa đủ với 100 ml dung dịch chứa H2SO4 1M HCl 1M Để khử hoàn toàn m gam hỗn hợp X (nung nóng) cần tối thiểu V lít khí CO (đktc) Giá trị V A 4,48 B 6,72 C 3,36 D 1,12 Bài tập nâng cao Câu 9: Dùng CO khử hoàn toàn 2,88 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3 thu 2,24 gam chất rắn Mặt khác, để hịa tan hồn toàn 2,88 gam X cần vừa đủ 100 ml dung dịch HCl, nồng độ a mol/l Kết thúc thí nghiệm, thu 224 ml khí (đktc) Giá trị a A 1,0 B 0,5 C 1,6 D 0,8 Câu 10: Cho khí CO qua m gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe2O3 , Fe2O4 nung nóng, sau thời gian thu hỗn hợp chất rắn Y hỗn hợp khí Z Cho tồn vào dung dịch Ca(OH)2, dư, đến phản ứng hoàn toàn thu gam kết tủa Mặt khác, hịa tan hồn tồn Y dung dịch H2SO4 đặc, nóng (dư) thu 1,008 lít khí SO2 (đktc) sản phẩm khử dung dịch chứa 18 gam muối Giá trị m gần với Trang A B C D Dạng 3: Điện phân Bài toán 1: Xác định lượng chất trình điện phân ► Phương pháp giải • Xác định lượng chất phản ứng điện phân Ví dụ: Điện phân 100 ml dung dịch CuSO4 1M với điện cực trơ, cường độ dịng điện 5A thời A.I.t Cơng thức Faradây: m gian 25 phút 44 giây dừng lại Khối lượng dung nF dịch giảm sâu điện phân A 2,88 gam B 3,84 gam C 2,56 gam D 3,20 gam Hướng dẫn giải Đổi: 25 phút 44 giây = 25.60 + 44 = 1544 giây Bước 1: Tính n e trao đổi Theo hệ công thức Farađây: I.t n e trao đổi I.t 5.1544 F 0, 08mol n e trao đổi F 96500 Quá trình điện phân: Bước 2: Viết qua trình điện phân Ở catot (-): Cu 2 2e Cu 0, 08 0, 04 mol Bước 3: Tính lượng chất điện phân lượng chất thu sau điện phân Ỏ anot (+): 2H O O2 4H 4e 0, 02 0, 08 mol mCu 0, 04.64 2,56 gam mOz 0, 02.32 0, 64 gam Chú ý: V khí = V khí(anot) M dung dịch giảm = m KL + m khí m catot = m kim loại (anot) Ta có: m dung dịch giảm = mCu +mO2 →m dung dịch giảm =2,56+0,64=3,2gam →Chọn D Chú ý: Nếu biết catot bắt đầu khí → Khí hai điện cực Khi nước bắt đầu điện phân catot: 2H2O+ 2e →2OH- + H2 ► Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Điện phân 200 ml dung dịch AgNO3 0,4M với điện cực trơ, I = 5A Sau 19 phút 18 giây, khối lượng Ag thu catot A 7,56 gam B 4,32 gam C 8,64 gam D 6,48 gam Hướng dẫn giải Đổi: 19 phút 18 giây = 19.60 + 18 = 1158 giây A.l.t Theo công thức Farađây: m Ag nF Trang 108.5.1158 1.96500 6, 48gam m Ag mAg →Chọn D Ví dụ 2: Điện phân 500 ml dung dịch CuSO4 0,1M (điện cực trơ) với cường độ dòng điện 10A, thời gian điện phân 32 phút 10 giây Tổng thể tích khí (đktc) sinh catot anot A 1,12 lít B 0,56 lít C 3,36 lít D 2,24 lít Hướng dẫn giải Đổi: 32 phút 10 giây = 32.60 + 10 = 1930 giây n CuSO4 0, 05mol l.t 10.1930 0, 2mol F 96500 Q trình điện phân: Ở catot (-): Ta có: n trao đổi Ở anot (+): 2H 2O 4H O2 4e Cu 2 2e Cu 2H O 2e 2OH H Ở catot, ta có: n trao đổi n Cu n H2 0, 2.0, 05 2.n H2 0, 2.0, 05 0, 05mol VH2 0, 05.22, 1,12 lit n H2 Ở anot, ta có: n etrao đổi = 4.nO2 0, 4.n O2 0, 0, 05mol VO2 0,05.22, 1,12∣ It n O2 →Tổng thể tích khí sinh catot anot 1,12 + 1,12 = 2,24 lít → Chọn D Ví dụ 3: Điện phân dung dịch chứa m gam hỗn hợp gồm Cu NO3 2 KCl điện cực trơ, màng ngăn xốp với cường độ dịng điện khơng đổi Sau thời gian t giây,anot 2,688 lít hỗn hợp khí (đktc) Nếu thời gian điện phân giây, tích khí anot gấp lần thể tích khí catot (đo điều kiện), đồng thời khối lượng catot tăng 18,56 gam Giá trị m A 55,34 B 63,46 C 53,42 D 60,87 Hướng dẫn giải Quá trình điện phân: Ở catot (-): Ở anot (+): 2 Cu 2e Cu 2Cl Cl2 2e 2H O 2e 2OH H 2H O 4H O 4e Xét thời gian t giây: n khí anot = 0,12 mol Gọi số mol Cl2 x mol Trang n O2 0,12 x mol Ta có: n etrao đối = 2n Cl 4n O2 2x 4(0,12 x) 0, 48 2x mol Xét thời gian 2t giây: ne trao đổi =2.(0,48 – 2x) = 0,96 – 4x mol Ta có: n e traodoi 2n Cl2 0,96 4x 2x n Cl2 xmol n O2 0, 24 1,5xmol 4 →n khí anot = x + 0,24 – 1,5x = 0,24 – 0,5x mol 0,5x → n H2 = n khí ởcatot (0, 24 0,5x) 0, 08 mol 3 Khối lượng catot tăng 18,56 gam: nCu =18,56 = 0,29 mol Ta có phương trình: n e trao đổi = 2n Cu 2n H2 0,5x 0,96 4x 2.0, 29 0, 08 x 0, 06 n Cu NO3 2 n Cu 0, 29mol Bảo toàn nguyên tố Cu, Cl : n KCl 2n Cl2 2x 0,12mol m 0, 29.188 0,12.74,5 63, 46 gam →Chọn B Bài toán 2: Xác định thời gian điện phân Ví dụ: Điện phân 100 ml dung dịch CuSO4, 0,2M - Phương pháp giải AgNO3 0,1M với cường độ dòng điện l = 3,86A Sau giây, khối lượng kim loại bám catot 1,72 gam Giá trị t A 250 B 1000 C 500 D 750 Hướng dẫn giải n CuSO4 0, 02mol; n AgNO3 0, 01mol n Cu 2 0, 02mol; n Ag 0, 01mol Bước 1: Viết trình điện phân Ở catot (-): Ag 1e Ag 1 Cu 2 2e Cu Bước 2: Xác định lượng sản phẩm thu Nếu Ag+ điện phân hết, Cu2+ chưa điện phân: hai điện cực m kim loại = m = 0,01.108 = 1,08 gam Nếu Ag+ Cu2+ điện phân hết: m kim loại = m Ag + m Cu 0,01.108 0,02.64 2,36 gam Ta thấy: 1,08 < 1,72 < 2,36 → Ag+ điện phân hết, Cu2+ điện phân phần Ta có: m Cu = m kim loại – m Ag 1, 72 1, 08 0, 64 gam n Cu 0, 01mol Trang 10 Theo (1), (2): ne trao đổi = nAg + 2nCu 0,01 2.0,01 0,03mol Bước 3: Tính n e trao đổi n e F 0, 03.96500 750s 3,86 Chon D t Bước 4: Tính thời gian điện phân: t n e F ►Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Điện phân với điện cực trơ dung dịch chứa 0,2 mol Cu NO3 2 cường độ dòng điện 2,68A, thời gian t (giờ), thu dung dịch X Cho 14,4 gam bột Fe vào X, thu khí NO (sản phẩm khử N+5) 13,5 gam chất rắn Biết phản ứng xảy hoàn toàn hiệu suất trình điện phân 100% Giá trị t A 1,00 B 1,20 C 0,50 D 0,25 Hướng dẫn giải n Cu NO3 0, 2mol n Cu2 0, 2mol;n NO 0, 4mol Gọi số mol Cu2+ tham gia điện phân x mol Quá trình điện phân: Ở catot (-): Cu 2 2e Cu x 2x mol Ở anot (+): 2H O O2 4H 4e 2x 2x mol Sau điện phân, dung dịch X có (0,2 – x) mol Cu2+ , 2x mol H+ 0,4 mol NO3 Cho 14,4 gam Fe vào dung dịch X thu 13,5 gam chất rắn nên ta có q trình trao đổi electron: Cu 2 2e Cu 2 Fe Fe 2e 4H NO 3 3e NO 2H 2O n H 2n Fe (0, x) 0, 75.2x Bảo toàn electron: 2n Fe 2n cu n Fe 0, 0, 25x mol Ta có: mFe dư 14, 56.(0, 0, 25x) 3, 14x gam mcu 64.(0.2 x) 12,8 64x gam Sau phản ứng thu 13,5 gam chất rắn gồm Fe dư Cu sinh 3, 14x 12,8 64x 13,5 x 0, 05 →n e trao đổi = 2x = 0,1 mol → Thời gian điện phân là: t n.F 0,1.96500 3600s 1h I 2, 68 →Chọn A Bài toán 3: Đồ thị ►Phương pháp giải l Bước 1: Đặt ẩn F Bước 2: Xác định dạng đồ thị Từ viết q trình điện phân Dạng thị có dạng gấp khúc đoạn: Đoạn có độ dốc lớn đoạn kim loại điện phân hết đoạn 1, catot thoát khí H, đoạn 2, Trang 11 Đoạn có độ dốc nhỏ đoạn kim loại cịn dư sau đoạn 1, anot khí O2, đoạn Bước 3: Tính tốn theo kiện đồ thị ► Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Hịa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp CuSO4 NaCl vào nước, thu dung dịch X Tiến hành điện phân X với Akti (mol) điện cực trơ, màng ngăn xốp, dịng điện có cường độ khơng đổi Tổng số mol khí thu hai điện cực (n) phụ thuộc vào thời gian điện phân (t) mô tả đồ thị bên (đồ thị gấp khúc điểm M, N) Giả sử hiệu suất điện phân 100%, bỏ qua bay nước Giá trị m A 13,42 Hướng dẫn giải l Gọi : F Quá trình điện phân: Ở catot (-): Cu 2 2e Cu 1 B 11,08 C 15,76 D 17,48 Ở anot (+): 2Cl Cl2 2e 2H 2O 4H O2 4e 2H O 2e 2OH H 3 Do độ dốc đoạn > độ dốc đoạn → Ở đoạn sinh khí Cl2 H2 Xét đoạn 1: Chỉ có Cl2 (xảy (1) (2)) t = a (s) n e trao đổi = ax mol Lại có: n khí sinh = 0,04 mol→ n Cl2 sinh OM = 0,04 mol →n etrao đổi = ax = 2nCl2 = 0,08 mol Bảo toàn electron: nCu = n Cl2 sinh OM = 0,04 mol →Khi Cu2+ phản ứng hết: n CuSO4 n Cu 2 n Cu 0, 04mol Xét đoạn 3: Khí gồm Cl2 , H2 O2 (xảy (2), (3) (4)) t 3,5a(s) n etrao đổi = 3,5ax – 0,08 3,5.0,08 0,08 0, mol 0, 0,1mol n e trao đổi = 0,2 mol (*) n H2 Ta có: 2n Cl2 4n O2 Khí sinh đoạn 2, là: 0,21 – 0,04 = 0,17 mol n Cl2 n O2 n H2 0,17mol n Cl2 n O2 0,17 0,1 0, 07mol ** Từ (*) (**) suy ra: n Cl2 0, 04 mol; n O2 0, 03 mol n Cl2 sinh = n Cl2 sinh đoạn OM + n Cl2 sinh đoạn 2,3 = 0,04 + 0,04 = 0,08 mol Trang 12 Bảo toàn nguyên tố Cl: n NaCl 2n Cl2 0,16mol → m = 0,04.160 +0,16.58,5 = 15,76 gam → Chọn C Ví dụ 2: Hịa tan m gam hỗn hợp CuSO4, KCl vào nước thu dung dịch X Điện phân dung dịch X với cường độ dòng điện khơng đổi (điện cực trơ, màng ngăn xốp) Thể tích khí (V) : theo thời gian (t) biểu diễn theo đồ thị bên Nếu dùng điện phân thời điểm 250 giây thu dung dịch Y Nhung nhôm (dư) vào Y, sau phản ứng hoàn toàn thu dung dịch Z Khối lượng dung dịch Z thay đổi so với dung dịch Y? A Giảm 1,88 gam Hướng dẫn giải l Gọi x F Quá trình điện phân: Ở catot (-): Cu 2 2e Cu 1 B Tăng 1,84 gam C Giảm 1,52 gam D Tăng 0,04 gam Ở anot (+): 2Cl Cl2 2e 2H O 2e 2OH H 3 2H 2O 4H O2 4e Do độ dốc đoạn < độ dốc đoạn → Ở đoạn sinh khí O2 Xét đoạn 1: Chỉ có Cl2 (xảy (1) (2)) t = 200s →ne trao đổi = 200x mol 200x 100xmol n Cu 2 n Cu n Cl2 Bảo toàn electron: n 2n cl 200xmol cl Khi Cl- hết, Cu2+ dư Xét đoạn 2: Khi sinh O2 (xảy (1) (4)) T = 350s →ne trao đổi đoạn = 350x – 200x = 150x mol 150x n O2 sinhr a doan 37,5x mol Bảo toàn electron: 150x n 75x mol Cusinh doan Khi Cu2+ hết: n Cu 2 100x 75x 175xmol Xét đoạn 3: Khi gồm H2 O2(xảy (3) (4)) t = 450s→n etrao đổi đoạn =450 x-350 x=100 x mol Trang 13 n H2 n e traodoi 50x mol Bảo toàn electron: n n 25x mol O2 e traodoi n O2 37,5x 25x 62,5x mol 3,808 0,17mol 22, 100x 62,5x 50x 0,17 Khi sinh ra: n Cl2 n H2 n O2 x 8.104 Từ bắt đầu điện phân đến thời điểm 250 giây (xảy trình (1), (2) (3}): n e trao đổi = 250.8.10-4 = 0,2 mol n Cu 2 175x 0,14mol; n cr 200x 0,16mol Quá trình điện phân: Ở catot (-): Cu 2 2e Cu 0,1 0, 0,1 Ở anot (+): 2Cl Cl 2e 0,16 0,16 mol 2H O 4H O 4e 0, 04 0, 01 0, 04 mol Dung dịch Y gồm H+ (0,04 mol), Cu2+ dư (0,14 – 0,1 = 0,04 mol) Phương trình hóa học: Al 3H Al3 H 2 0, 04 0, 04 0, 02mol 2Al 3Cu 2 2Al3 3Cu 0, 08 0, 04 0, 04 mol →m dung dịch Y thay đổi = mAl mH2 n Cu 0,04.27 0,02.2 0,04.64 1,52gam Vậy dung dịch Y giảm 1,52 gam → Chọn C ► Bài tập tự luyện dạng Bài tập Câu 1: Điện phân nóng chảy muối MCln với điện cực trợ Khi catot thu 16 gam kim loại M anot thu 5,6 lít khí Cl2 (đktc) Kim loại M A Mg B Fe C Cu D Ca Câu 2: Điện phân đến hết 0,2 mol Cu NO3 2 dung dịch với điện cực trơ, sau điện phân khối lượng dung dịch giảm gam? A 3,2 gam B 12,8 gam C 16,0 gam D 20,0 gam Câu 3: Điện phân 500 ml dung dịch CuSO4 0,4M (điện cực trơ) catot thu 9,6 gam kim loại thể tích khí (đktc) thu anot A 4,48 lit B 2,24 lít C 1,12 lit D 1,68 lít Trang 14 Câu 4: Điện phân dung dịch hỗn hợp gồm 14,9 gam KCl 28,2 gam Cu NO3 2 (điện cực trơ, màng ngăn xốp) đến khối lượng dung dịch giảm 15,1 gam ngừng điện phân (giả thiết lượng nước bay không đáng kể) Khối lượng kim loại thu catot A 15,1 gam B 6,4 gam C 7,68 gam D 9,6 gam Câu 5: Điện phân 200 ml dung dịch CuSO4 với điện cực trợ dòng điện chiều I = 9,65A Khi thể tích khí hai điện cực 1,12 lít (đktc) dùng điện phân Khối lượng kim loại sinh catot thời gian điện phân A 3,2 gam 2000s B 2,2 gam 800s C 6,4 gam 3600s D 5,4 gam 800s Câu 6: Điện phân dùng điện cực trơ dung dịch muối sunfat kim loại hóa trị II với cường độ dòng điện 3A Sau 1930 giây thấy khối lượng catot tăng 1,95 gam Muối sunfat điện phân A CuSO4 B NiSO4 C MgSO4 D ZnSO4 Câu 7: Điện phân có màng ngăn 500 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm CuCl2, 0,1M NaCl 0,5M (điện cực trơ, hiệu suất 100%) với cường độ dòng điện 5A 3860 giây Dung dịch thu sau điện phân có khả hịa tan m gam Al Giá trị lớn m A 4,05 B 2,70 C 1,35 D 5,40 Câu 8: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp X gồm CuSO4, KCl vào nước, thu dung dịch Y Điện phân Y (có màng ngăn, điện cực trơ) đến nước bắt đầu điện phân hai điện cực dùng điện phân Số mol khí anot lần số mol khí từ catot Phần trăm khối lượng CuSO4, X A 61,70% B 34,93% C 50,63% D 44,61% Bài tập nâng cao Câu 9: Điện phân (với điện cực trơ) 200 ml dung dịch CuSO4 nồng độ x mol/l, sau thời gian thu dung dịch Y màu xanh khối lượng giảm gam so với dung dịch ban đầu Cho 16,8 gam bột sắt vào Y, sau phản ứng xảy hoàn toàn thu 12,4 gam kim loại Giá trị x A 2,25 B 3,25 C 1,25 D 1,50 Câu 10: Điện phân với điện cực trơ dung dịch chứa 0,1 mol Cu NO3 2 cường độ dòng điện 2,68A, thời gian t giờ, thu dung dịch X Cho 10 gam Fe vào X, thu khí NO (sản phẩm khử N+5) 7,8 gam hỗn hợp kim loại Các phản ứng xảy hoàn toàn hiệu suất điện phân 100% Giá trị t A 0,60 B 1,00 C 0,25 D 1,2 Câu 11: Điện phân dung dịch hỗn hợp NaCl 0,05 mol CuSO4, dịng điện chiều có cường độ 2A (điện cực trơ, có màng ngăn) Sau thời gian t giây ngừng điện phân, thu khí hai điện cực có tổng thể tích 2,352 lít (đktc) dung dịch X Dung dịch X hịa tan tối đa 2,04 gam Al2O3 Giả sử hiệu suất điện phân 100%, khí sinh khơng tan dung dịch Giá trị t A 9650 B 8685 C 7720 D 9408 Câu 12: Tiến hành điện phân (điện cực trơ, màng ngăn) dung dịch hỗn hợp RSO4 0,3M KCl 0,2M với cường độ dòng điện I = 0,5A Sau thời gian t giây thu kim loại catot 1,344 lít (đktc) hỗn hợp khí anot Sau thời gian 3t giây thu hỗn hợp khí tích 4,256 lít (đktc) Biết hiệu suất phản ứng 100%, R có hóa trị khơng đổi Giá trị t A 23160 B 27020 C 19300 D 28950 Câu 13: Hịa tan hồn tồn m gam hỗn hợp CuSO4 NaCl vào nước, thu dung dịch X Tiến hành điện phân X với điện cực trơ, màng ngăn xốp, dịng điện có cường độ khơng đổi Tổng số mol khí thu hai điện cực (n) phụ thuộc vào thời gian điện phân (t) mơ tả đồ thị hình bên (đồ thị gấp khúc điểm M, N) Giả sử hiệu suất điện phân 100%, bỏ qua bay H2O Giá trị m Trang 15 A 23,64 B 16,62 C 20,13 D 26,22 Câu 14: Điện phân dung dịch hỗn hợp CuSO4, KCI dòng điện chiều có cường độ 5A (điện cực trơ, màng ngăn xốp, hiệu suất điện phân 100%, khí sinh khơng tan dung dịch) Tồn khí sinh trình điện phân (ở hai điện cực) theo thời gian biểu diễn đồ thị bên Giá trị x A 5790 B 3860 C 6755 D 7720 Câu 15: Điện phân dung dịch X chứa Cu(NO3)2 NaCl với điện cực trơ thấy thể tích khí Hai điện cực (V lít) thời hian điện phân (t giây) phụ thuộc đồ thị bên Nếu điện phân dung dịch thời gian 2,5 a giây cho dung dịch sau điện phân tác dụng với lượng Fe dư ( NO sản phẩm khử N+5) khối lượng Fe tối đa phản ứng A.7,0 gam B 4,2 gam C 6,3 gam D 9,1 gam HƯỚNG DẪN GIẢI Dạng 1: Lí thuyết trọng tâm 1-B 2-B 3-B 4-A 5-C 11-C 12-A 13-D 14-C 15-C 6-A 7-B 8-D 9-A 10-A Câu 2: Trang 16 Phương pháp chung để điều chế kim loại kiềm (Na, K, ), kim loại kiềm thổ (Ca, Ba, Mg, ) nhơm (Al) Cơng nghiệp điện phân nóng chảy muối oxit chúng Câu 4: Khí CO khử oxit kim loại đứng sau AI dãy hoạt động hóa học → Hỗn hợp rắn gồm: MgO, Fe, Pb, Al2O3 Câu 5: Cơ sở phương pháp thủy luyện khử ion kim loại dung dịch muối kim loại có Tính khử mạnh Fe, Zn, Câu 6: Trong trình điện phân dung dịch, bên catot (cực âm) ln xảy trình khử ion kim loại Cu 2 2e Cu Câu 7: Oxit X phải thỏa điều kiện X oxit kim loại đứng sau Al dãy điện hóa → Oxit X FeO Câu 8: Phương pháp chung để điều chế Na, Ca, Al cơng nghiệp điện phân nóng chảy Câu 9: Cơ sở phương pháp thủy luyện khử ion kim loại dung dịch muối kim loại có tính khử mạnh Fe, Zn, A Fe có tính khử mạnh Cu B sai Na có tính khử mạnh Na khử nước có dung dịch CuSO4 C sai Ag có tính khử yếu Cu D sai Ca có tính khử mạnh nên Ca khử nước có dung dịch CuSO4 Câu 10: Ở nhiệt độ cao, Al khử oxit kim loại có tính khử yếu Al Câu 13: Các kim loại điều chế phương pháp điện phân dung dịch là: Cu, Ag Câu 14 Các trường hợp ion kim loại bị khử thành kim loại là: (1), (2), (3) Dạng 2: Oxit kim loại tác dụng với chất khử 1-D 2-C 3-A 4-B 5-D 6-C 7-C 8-D 9-C 10-D Câu 1: Ta có: nO = = 0,1 mol → mchất rắn giảm = 0,1.16 = 1,6 gam → mFe thu = 19,6 – 1,6 = 18 gam Câu 2: Ta có m chất rắn giảm = mO = 0,32 gam 0,32 0, 02mol VCO 0, 02.22, 0, 448 lít →n CO phản ứng= nO = 16 Câu 3: Ta có: m chất rắn giảm = 9,1 – 8,3 = 0,8 gam →n CO phản ứng = nO = 0,05 mol Phương trình hóa học: Trang 17 t CuO CO Cu CO2 mCuO 0,05.80 4gam Câu 4: Ta có: m chất rắn giảm = 15,2 – 13,6 = 1,6 gam 1, 0,1mol n CO2 n CO nO 16 Cho khí B tác dụng với dung dịch Ca(OH)2 : n CaCO3 n CO2 0,1mol → m = 0,1.100 = 10 gam Câu 5: Gọi số mol CuO Fe2O3 hỗn hợp ban đầu x, y mol →80x + 160y = 2,4 (*) Phương trình hóa học: t CuO CO Cu CO x 1 →x mol t Fe2O3 3CO 2Fe 3CO2 y →2y mol Chất rắn gồm: Cu (x mol), Fe (2y mol) → 64x +112y = 1,76 (**) Từ (*) (**) suy ra: x = 0,01; y = 0,01 → m CuO = 0,01.80 = 0,8 gam 0,8 %mCuO 100% 33,33% 2, Câu 6: nCu = 0,6 mol Xét phản ứng CuO H2 : n Cu n H2 0,6mol 2.0, 0, 4mol m Fe 22, 4gam Xét phản ứng Fe2O3 H : n Fe n H2 3 Câu 7: nCO = 0,2 mol Ta có: d kh/H2 20 Mkhi 40 mkhi 40.0, 8gam Bảo toàn khối lượng: mCO moxit mkl mkhi mkl 0, 2.28 5,6gam Câu 8: n H2SO4 0,1mol; n HCl 0,1mol n H 0,3mol Cho m gam hỗn hợp X tác dụng vừa đủ với dung dịch hỗn hợp axit: n O2 n 0,15mol H Ta có: nCO nO pư 0,15mol →V = 0,15.22,4 = 3,36 lít Câu 9: n Fe 0, 04mol; n H2 0, 01mol Gọi số mol Fe, FeO, Fe2O3 tròn hỗn hợp X x, y, z mol → 56x + 72y + 1602 = 2,88 (*) Xét phản ứng X + CO: Fe không phản ứng với CO Trang 18 t FeO CO Fe CO y 1 →y mol t Fe2O3 3CO 2Fe 3CO2 z → 2z mol →n Fe sau phản ứng = x + y + 2z = 0,04 (**) Xét phản ứng x + HCl: Fe 2HCl FeCl H 3 x →x FeO 2HCl FeCl H 2O y mol 4 →2y mol Fe2O3 6HCl 2FeCl3 3H2O z → 6z mol n H2 x 0, 01 (***) 56x 72y 160z 2,88 Từ (*), (*) (***) ta có hệ phương trình: x y 2z 0, 04 x 0, 01 Theo phương trình (3), (4), (5), ta có: n HCl =2 x+2 y+6 z x 0, 01 y 0, 01 z 0, 01 n HCl 2.0, 01 2.0, 01 6.0, 01 0,1mol a CM HCl 0,1 1M 0,1 Câu 10: n CaCO3 0,04mol;nSO2 0,045mol;n Fe2 SO4 0,045mol Quy đổi hỗn hợp X Fe O Ta có: n CO2 n CaCO3 0,04 mol→ nOmất n CO2 0, 04mol n O(Y) n O(x) 0, 04mol Xét phản ứng Y + H2SO4: n Fe 2n FeSO4 2.0,045 0,09mol 3.0, 09 2.0, 045 0, 09mol n CO2 0,04mol n O(X) n O(Y) 0,04mol Bảo toàn electron: 3n Fe 2n SO2 2n O(Y) n O(Y) Mặt khác: n CO2 n CaCO3 0, 04mol n O n O(X) 0,09 0,04 0,13mol mX mFe mO(X) 0, 09.56 0,13.16 7,12gam Dạng 3: Điện phân 1-C 2-C 3-D 4-C 5-A 11-C 12-B 13-A 14-A 15-D 6-D 7-B 8-D 9-C 10-D Câu 1: n Cl2 0, 25 mol Quá trình điện phân: Trang 19 Ở catot (-): Ở anot (+) 2Cl Cl2 2e n M ne M Bảo toàn electron: n n Mn n Cl2 n 16 2.0, 25 M M 32n MM Với n = 2→MM = 64 → M Cu Câu 2: Phương trình điện phân: Cu NO3 2 H 2O Cu O2 2HNO3 0,2 → 0,2 →0,1 m dd giảm mCu mO2 0, 2.64 0,1.32 16gam mol Câu 3: n CuSO4 0, 2mol; n Cu 0,15mol Quá trình điện phân: Ở catot (-): Cu+2 +2e → Cu Ở anot (+): 2H 2O O2 4H 4e 0,3 0,15 mol VO2 0, 075.22, 1, 68 0,075 0,3 mol Câu 4: n KCl 0, 2mol; n Cu NO3 0,15mol Giả sử Cl bị điện phân hết → n Cu 2 - bị điện phân n Cl2 0,1mol Khi đó: m dd giảm mCl2 mCu 0,1.71 0,1.64 13,5 15,1gam Có nước bị điện phân anot Gọi số mol O2, sinh anot x mol Quá trình điện phân: Ở catot (-) 2 Cu 2e Cu 4x 0, 2x 0,1 mol Ở anot (+) 2Cl Cl2 2e 0,2 → 0,1 →0,2 mol 2H 2O 4H O2 4e x → 4x mol Ta có: m dd giảm = mCu mCl2 mO2 15,1 (2x 0,1) 64 0,1.71 32x x 0,01 n Cu (catot) 2.0, 01 0,1 0,12mol mCu (catot) 0,12.64 7, 68gam Câu 5: m khí = 0,5 mol Gọi số mol CuSO4 x mol Quá trình điện phân: Ở catot (-) 2 Cu 2e Cu x → 2x mol 2H2O 2e 2OH H 0,1 0,05 Ở anot (+) 2H 2O 4H O2 4e 0,05 → 0,2 mol mol Trang 20 Bảo toàn electron: 2x 0,1 0, x 0,05 mol mCu 0,05.64 3, gam Lại có: n e trao đổi 0, 2mol lt 0, 2.96500 t 2000s F 9, 65 Câu 6: lt 3.1930 0, 06mol n kl 0, 03mol F 96500 Khối lượng catot tăng khối lượng kim loại sinh mkl 1,95gam Ta có: n e trao đổi M kl 1,95 65 Kim loại Zn, muối sunfat ZnSO4 0, 03 Câu 7: n CuCl2 0, 05mol, n NaCl 0, 25mol n Cu2 0,05mol, n Cl 0,05.2 0, 25 0,35mol It 5.3860 0, 2mol F 96500 Q trình điện phân: Ở catot (-) Ta có: n e trao đổi 2 Cu 2e Cu 0,05 → 0,1 →0,05 mol Ở anot (+) 2Cl Cl2 2e 0,2 mol 2H2O 2e 2OH H 0,1 → 0,1 mol Dung dịch sau điện phân chứa: Cl ;OH (0,1mol), Na Khi hòa tan Al dung dịch thu được, phương trình hóa học: 2Al 2OH 2H 2O 2AlO2 3H 0,1 0,1 mAl 0,1.27 2,7gam mol Câu 8: Giả sử số mol KCl X mol, q trình điện phân xảy sau: Gọi số mol CuSO4và H2 sinh a, b mol Ở catot (-) Ở anot (+) 2 2Cl Cl2 2e Cu 2e Cu a → 2a mol 2H2O 2e 2OH H → 0,5 mol b mol 2a 2b a 0,375 2n Cu 2n H2 n Cr Theo đề bài, ta có: n 4n 4b 0,5 b 0,125 H2 Cl2 Vậy hỗn hợp X gồm CuSO4 (0,375 mol) KCl (1 mol) %mCuSO4 44, 61% 2b Câu 9: n CuSO4 0, 2xmol Gọi số mol Cu 2+ bị điện phân a mol Quá trình điện phân: Trang 21 Ở catot (-) Ở anot (+): 2H 2O O2 4H 4e 2 Cu 2e Cu a →2a →a a 2a 2a mol mol Khối lượng dung dịch giảm gam mCu mO2 a a.64 32 a 0,1 n Cu2 du 0, 2x 0,1mol Vì dung dịch Y màu xanh nên Cu2+ dư → Dung dịch Y gồm Cu 2 (0, 2x 0,1mol), H (0, 2mol) SO42 (0, 2xmol) Khi cho bột sắt vào dung dịch Y, ta có phản ứng: Fe Cu 2 Fe 2 Cu 1 0.2x 0.1 0.2x 0.1 Fe 2H Fe 2 H 0, 2x 0,1 mol 2 0,1 0,2 mol Theo phương trình (1) (2), ta có: m kl giảm = mFe phản ứng - m Cu sinh 16,8 – 12,4 = 56.(0,2% -0,1)+56.0,1 - 64(0,2% -0,1) →x = 1,25 Câu 10: Gọi số mol Cu2+ bị điện phân Cu2+ chưa bị điện phân x, y mol →x + y = 01 (*) Quá trình điện phân: Ở catot (-) Ở anot (+): 2H 2O O2 4H 4e Cu 2 2e Cu 2x 2x x → 2x mol 2+ Dung dịch X chứa: Cu (y mol), H+: (2x mol) Thêm Fe vào dung dịch X: Quá trình cho nhận electron: 4H NO3 3e NO 2H 2O Fe Fe2 2e 2x 0,75x + y → 1,5 x mol 1,5x + 2y mol mol 2 Cu 2e Cu y→ 2y → y mol mFedu 10 (0,75x y).56gam Suy ra: m chất rắn = mCu + mFe dư 7,8 = 64y + 10 – (0,75x + y).56 +42x - 3y = 2,2 (**) Từ (*) (**) suy ra: x = 0,06; y = 0,04 1t → ne trao đổi 2x 0,12 mol t 4321s 1, t F Câu 11: Gọi số mol H2 ,Cl2 ,O2 x, y, z mol Catot Anot Trang 22 Cu 2 2e Cu 0, 05 0,1 2Cl Cl 2e y 2y mol mol 2H O 4H O 4e 2H O 2e H 2OH 2x x 2x 4z z 4z mol mol H OH H O Dung dịch X hịa tan Al2O3 nên dung dịch X có OH- ta có: Al2O3 2OH 2AlO H 2O n Al2O3 0,02mol n OH 0,04mol 2x 4z 0,04(1) n khí hai điện cực 0,105 x y z 0,105(2) Bảo toàn electron: 0,1+ 2x = 2y +4z+-2x + 2y + 4x = 0,1 (3) Từ (1), (2) (3) suy ra: x = 0,03; y = 0,07; = 0,005 → n e trao đổi = 2y + 4x=2.0,07 + 4.0,005 =0,16 mol →t = 7720 s Câu 12: n RSO4 3amol; n Cr 2amol Sau thời gian t giây: Ở catot (-) R 2 2e R 2H O 2e 2OH H Ở anot (+) 2Cl Cl2 2e 2H 2O 4H O2 4e Bảo toàn nguyên tố Cl: n Cl2 amol Gọi số mol O2, sinh b mol →a + b = 0,06 (*) Số mol electron trao đổi: n e trao đổi = 2n Cl2 4n O2 2a 4bmol Sau thời gian 3t giây: n e trao đổi = 6a + 12b mol; n Cl2 = a mol 6a 12b 2a a 3bmol 6a 12b 2.3a 6bmol Và n H2 Ta có: n H2 n O2 n Cl2 0,19 2a 9b 0,19 (**) n O2 Từ (*) (**) suy ra: a = 0,05; b = 0,01 → t = 27020 S Câu 13: Quá trình điện phân: Ở catot (-): Cu 2 2e Cu 1 2H 2O 2e 2OH H 3 Ở anot (+): 2Cl Cl2 2e 2 2H 2O 4H O 4e Xét đoạn 1: Sinh khí Cl2 0,12 F a Xét đoạn 2: Do độ dốc đoạn > độ dốc đoạn →Ở đoạn sinh khí Cl2 H2 Tại t a s : n Cl2 0, 06mol →n e trao đổi 0,12mol Trang 23 Bảo toàn e : n Cl2 n H2 umol Xét đoạn 3: Sinh khí H2 O2 Tại t 3, 2a s : 2n O2 n H2 Gọi số mol O2 H2 v, 2v mol Ta có: n n Cl2 n H n O2 0, 06 u u 2v v 0, 288 2u 3v 0, 228 lt 0,12 3, 2a 0,384mol 2n Cl2 4n O2 2(0, 06 u) 4v 2u 4v 0, 264 (*) F a Từ (*) (**) suy ra: u = 0,06; v = 0,036 Ta có: n CuSO4 n Cl2 gd1 0, 06mol; n NaCl 2n Cl2 thoát = 2(0, 06 +)=0,24 mol Lại có: n e trao đổi → m = 0,06.160 +0,24.58,5 = 23,64 gam Câu 14: Quá trình điện phân: Ở catot (-): Cu 2 2e Cu 1 2H O 2e 2OH H 3 Ở anot (+): 2Cl Cl2 2e 2 2H 2O 4H O 4e 4 Do độ dốc đoạn độ dốc đoạn →Ở đoạn sinh khí C Xét đoạn 1: t xs VCl2 = 0,896 lít → n Cl2 = 0,04 mol Xét đoạn 2: t ys VO2 = 1,568 – 0,896 = 0,672 lít n O2 = 0,03 mol Bảo toàn electron: n Cu n Cl2 2n O2 0,1mol Xét đoạn 3: t z s VO2 VH2 3,248 - 0,896 = 2,352 lít n O2 n H2 = 0,105 mol (*) Bảo toàn electron: 4n O2 0,04.2 2n H2 0,1.2 4n O2 2n H2 0,12 (**) Từ (*) (**) suy ra: n H2 0, 05mol; n O2 0, 055mol →n e trao đổi = 2.0,1+ 2.0,05 =0,3 mol z 5790s Câu 15: Quá trình điện phân: Ở catot (-): Cu 2e Cu 1 2 2H O 2e 2OH H 3 Ở anot (+): 2Cl Cl2 2e 2H 2O 4H O 4e Do độ dốc đoạn < độ dốc đoạn 1→ Ở đoạn sinh khí Cl2 O2 Xét đoạn 1: x t a(s) VCl2 x lít n Cl2 mol 22, Xét đoạn 2: x t 3a(s) VO2 2x x x lít n 02 mol 22, Bảo toàn electron: n Cu 3x mol 22, Xét đoạn 3: Trang 24 t 4a(s) VO2 VH2 7,84 x lít n O2 n H2 0,35 x mol 22, x n H 22, mol Bảo toàn electron: n 1,5x mol O2 22, Từ (*) (**) suy ra: x = 2,24 Tại t = 2,5a (s): có khí Cl2 (0,1 mol), O2 có kim loại Cu n O 0, 075mol n HNO3 4n O2 0,3mol Ta có: n e trao đổi = 0,5mol n Cu 0, 25mol n Cu 2 trongdd 0,3 0, 25 0, 05mol n Fe n HNO3 n Cu 2 0,1625mol m Fe 9,1gam Trang 25 ... Chọn B Bài tập tự luyện dạng Câu 1: Nguyên tắc điều chế kim loại A oxi hóa ion kim loại thành kim loại B khử ion kim loại thành nguyên tử kim loại C dùng H2 có để khử oxit kim loại thành kim loại. .. tử kim loại Trang C cho hợp chất chứa ion kim loại tác dụng với chất oxi hóa D cho hợp chất chứa ion kim loại tác dụng với chất khử Hướng dẫn giải Nguyên tắc điều chế kim loại khử ion kim loại. .. II CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng : Lí thuyết trọng tâm ►Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Nguyên tắc chung để điều chế kim loại A oxi hóa ion kim loại hợp chất thành nguyên tử kim loại B khử ion kim loại hợp chất
Ngày đăng: 21/02/2022, 14:57
Xem thêm:
