luyện thi đại học môn hóa chuyên đề điên phân

Biên so n : Th y giáo Tăng Văn Y – THPT L c Nam Th y giáo Nguy n Minh Tu n – THPT Chuyên Hùng Vương BÀI : S ĐI N PHÂN A TÓM T T LÝ THUY T I Đ nh nghĩa Đi n phân q trình oxi hố - kh x y b m t n c c cho dòng n m t chi u qua dung d ch ch t n li ho c ch t n li tr ng thái nóng ch y S n phân trình s d ng n đ t o s bi n đ i hóa h c Ví d : Đi n phân NaCl nóng ch y u ch Na ñpnc 2NaCl  2Na + Cl2↑ → ● Đi n c c: Là kim lo i ho c v t d n n khác cacbon (graphit), nh electron chuy n t dung d ch bình n phân vào m ch n ho c ngư c l i, chuy n t m ch n vào dung d ch + Đi n c c n i v i c c âm (−) c a ngu n n đư c g i catot - c c âm + Đi n c c n i v i c c dương (+) c a ngu n n đư c g i anot - c c dương ● Đi n c c trơ : Là n c c ch đóng vai trị ch t d n n, khơng tham gia cho nh n electron (oxi hoá kh ) trình n phân Đó n c c platin (Pt), cacbon (graphit) ● Trên b m t catot, cation c a ch t n li đ n nh n electron (t ng quát: Ch t oxi hoá đ n nh n electron) Xét ví d trên: Na+ + 1e → Na V y catot x y s kh , có s chuy n electron t n c c đ n cation ch t n li ● Trên b m t anot, anion c a ch t n li đ n ng electron (t ng quát: Ch t kh ng electron) Cũng xét ví d : 2Cl− → Cl2 + 2e V y anot x y s oxi hố, có s chuy n electron t anion c a ch t n li t i b m t n c c II S n phân ch t n li Đi n phân nóng ch y Đi n phân nóng ch y thư ng dùng đ u ch kim lo i ho t đ ng m nh kim lo i ki m, ki m th , nhôm m t s phi kim F2 Ví d : Đi n phân Al2O3 nóng ch y đ u ch Al o t Al2O3  2Al3+ + 3O2→ catot (c c âm) : 4Al3+ + 12e → 4Al (1) anot (c c dương) : 6O2- → 3O2 + 12e (2) ñpnc 2Al2O3  4Al + 3O2 (3) → (1), (2) ph n ng x y b m t n c c, (3) ph n ng n phân t ng quát Không th n phân nóng ch y AlCl3 h p ch t c ng hóa tr , nhi t đ cao khơng nóng ch y thành ion mà thăng hoa Ví d : Đi n phân MgCl2 nóng ch y đ u ch Mg o t MgCl2  Mg2+ + 2Cl→ catot : Mg2+ + 2e → Mg anot : 2Cl- → Cl2↑ + 2e ñpnc MgCl2  Mg + Cl2 → Ví d : Đi n phân nóng ch y NaOH T t c h c sinh thân yêu! Biên so n : Th y giáo Tăng Văn Y – THPT L c Nam Th y giáo Nguy n Minh Tu n – THPT Chuyên Hùng Vương NaOH → Na+ + OHcatot : 2Na+ + 2e → 2Na O2↑ + H2O + 2e ñpnc 2NaOH  Na + O2 + H2O → 2 Đi n phân dung d ch ch t n li a Nguyên t c: Khi n phân dung d ch nư c, ion c a ch t n li cịn có th có ion H+ ion OH− c a nư c b n thân kim lo i làm n c c tham gia trình oxi hố - kh n c c Khi q trình oxi hố - kh th c t x y ph thu c vào tính oxi hố - kh m nh hay y u c a ch t bình n phân Ta xét trư ng h p n phân dung d ch v i n c c trơ ● Th t kh catot : Nói chung, n u kim lo i có tính kh y u cation kim lo i có tính oxi hố m nh d b kh + Khi n phân dung d ch nư c, thư ng nh ng kim lo i đ ng sau nhơm s catot: Mn+ + ne → M + N u dung d ch ch t n li ch có cation c a kim lo i có tính kh m nh (t K+ đ n Al3+), nh ng cation nh ng ch t oxi hố y u, chúng khó b kh phân t nư c Khi đó, catot x y s kh phân t nư c thành khí hiđro ion OH−: 2H2O € 2H+ + 2OH− anot : 2OH- → 2H+ + 2e → H2↑ 2H2O + 2e → H2↑ + 2OH− - Th t kh t i catot (c c âm) x y theo th t ưu tiên t ph i qua trái : Xét cation H2O K+ Na+ Mg2+ Al3+ Zn2+ Fe2+ Ni2+ … H+ Cu2+ Fe3+ Ag+ Các ion không b n phân dung d ch Các ion b n phân dung d ch ● Th t oxi hố anot: Nói chung, nh ng phi kim có tính oxi hố y u anion c a có tính kh m nh d b oxi hoá Thư ng n phân dung d ch nư c, th t phóng n (đi n phân) c a anion sau : + N u dung d ch ch t n li có anion g c axit khơng có oxi (S2−, I−, Br−, Cl− ) Nh ng ion d b oxi hoá so v i phân t nư c Th c t anot ch x y s oxi hoá ion thành nguyên t (phân t ) t do: S2− → S + 2e 2X− → X2 + 2e + N u dung d ch ch t n li ch có anion g c axit có oxi (SO42−, NO3−, ClO4− ), nh ng anion khó b oxi hố phân t nư c Do v y anot ch x y s oxi hoá phân t nư c t o khí oxi ion H+: 4H2O € 4H+ + 4OH− 4OH− → O2↑ + 2H2O + 4e 2H2O → O2↑ + 4H+ + 4e T t c h c sinh thân yêu! Biên so n : Th y giáo Tăng Văn Y – THPT L c Nam Th y giáo Nguy n Minh Tu n – THPT Chuyên Hùng Vương - Th t oxi hóa t i anot (c c dương) x y theo th t ưu tiên t trái qua ph i : Xét anion M (Anot tan) S2− I− Br− Cl− OH− 4OH− → O2↑+ 2H2O + 4e Các ion b n phân M → Mn+ + ne dung d ch S2- → S + 2e 2X− → X2 + 2e - Các ion tiêu bi u: Cation Anion SO42−, NO3−, ClO4− Na+ OH− Cu2+ Cl− Các ion không b n phân dung d ch 2H2O → O2↑ + 4H+ + 4e H+ SO42− - Các ch t tiêu bi u : CuCl2 , CuSO4 , NaCl , NaOH , H2SO4 , Na2SO4 b Các trư ng h p c th : ● Đi n phân dung d ch mu i c a axit oxi (HCl, HBr ) v i kim lo i t sau nhơm Ví d : + Đi n phân dung d ch CuCl2 CuCl2 → Cu 2+ + 2Cl− H2O € H+ + T i catot (−): T i anot (+): Phương trình ion: OH− × Cu 2+ + 2e → Cu↓ × 2Cl− → Cl2↑ + 2e ñpdd Cu2+ + 2Cl−  Cu↓ + Cl2↑ → (catot) (anot) đpdd Phương trình phân t : CuCl2  Cu↓ + Cl2↑ → ● Đi n phân dung d ch mu i c a axit có oxi (H2SO4, HNO3 ) v i kim lo i t sau nhơm Ví d : Đi n phân dung d ch CuSO4 , n c c trơ CuCl2 → Cu 2+ + 2Cl− H2O € H+ + OH− T i catot (−): T i anot (+): Phương trình ion : × Cu 2+ + 2e → Cu↓ × 2H2O → O2↑ + 4H+ + 4e ñpdd 2Cu2+ + 2H2O  2Cu↓ + O2↑ + 4H+ → (catot) (anot) ñpdd Phương trình phân t : 2CuSO4 + 2H2O  2Cu↓ + O2↑ + 2H2SO4 → ● Đi n phân dung d ch mu i c a axit khơng có oxi (HCl, HBr ) v i kim lo i t nhôm tr v trư c (Al3+, Mg2+, Na+, Ca2+, K+) Ví d : Đi n phân dung d ch NaCl có màng ngăn NaCl → Na+ + Cl− H2O € H+ + OH− T i catot (−): T i anot (+): Phương trình ion : × 2H2O + 2e → H2↑ + 2OH− × 2Cl− → Cl2↑ + 2e ñpdd → 2Cl− + 2H2O  2OH− + H2↑ + Cl2↑ T t c h c sinh thân yêu! Biên so n : Th y giáo Tăng Văn Y – THPT L c Nam Th y giáo Nguy n Minh Tu n – THPT Chuyên Hùng Vương đpdd có màng ngăn Phương trình phân t : 2NaCl + 2H2O  2NaOH + H2↑ + Cl2↑ → (catot) (anot) N u khơng có màng ngăn, Cl2 sinh s tác d ng v i NaOH t o thành nư c Gia-ven : 2NaOH + Cl2 → NaCl + NaClO + H2O ● Đi n phân nư c: + Đi n phân dung d ch ki m (NaOH, KOH ): NaOH → Na+ + OH− H2O € H+ T i catot (−): T i anot (+): + OH− × 2H2O + 2e → H2↑ + 2OH− × 4OH− → O2↑ + 2H2O + 4e đpdd Phương trình n phân: 2H2O  2H2↑ + O2↑ → (catot) (anot) + Đi n phân dung d ch axit có oxi (ví d H2SO4 lỗng ): H2SO4 → 2H+ + SO42− H2O € H+ T i catot (−): T i anot (+): + OH− × 2H+ + 2e → H2↑ × 2H2O → O2↑ + 4H+ + 4e đpdd Phương trình n phân: 2H2O  2H2↑ + O2↑ → (catot) (anot) ● Đi n phân dung d ch mu i c a axit có oxi (H2SO4, HClO4 ) v i kim lo i t nhôm tr v trư c (K+, Na+, Ca2+ ): Ví d : Đi n phân dung d ch Na2SO4: Na2SO4 → 2Na+ + SO42− H2O € H+ T i catot (−): T i anot (+): + OH− × 2H2O + 2e → H2↑ + 2OH− × 2H2O → O2↑ + 4H+ + 4e ñpdd 2H2O  2H2↑ + O2↑ → (catot) (anot) (Trong trình n phân, n ng đ ion H3O+ khu v c anot tăng n ng đ OH− tăng khu v c catot Do đó, khu v c anot có ph n ng axit cịn khu v c catot có ph n ng ki m) Nh n xét : Trong trư ng h p n phân dung d ch mu i Na2SO4, axit H2SO4, bazơ ki m NaOH b n ch t s n phân nư c Khi mu i, axit, ki m ch đóng vai trò ch t d n n Lư ng ch t (s mol) ch t dung d ch không thay đ i (n ng đ ch t tăng d n nư c b n phân, th tích dung d ch gi m) (Chú ý:-Trong dung d ch n li n u có ion F− nư c H2O s b n phân -N u có ion R-COO− b n phân: 2R-COO− − 2e = R-R + 2CO2↑ ) c Đi n phân h n h p +N u dung d ch ch t n li có ch a nhi u ion c a nh ng kim lo i khác (có n ng đ mol b ng nhau) catot s x y s kh nh ng ion kim lo i theo trình t sau: Ion kim lo i có tính oxi hố m nh (đ ng sau dãy th n hố) s b kh trư c Phương trình ion: T t c h c sinh thân yêu! Biên so n : Th y giáo Tăng Văn Y – THPT L c Nam Th y giáo Nguy n Minh Tu n – THPT Chuyên Hùng Vương + N u dung d ch ch t n li có nh ng anion g c axit khác không ch a oxi như: Br−, Cl , S2−, I− (có n ng đ mol) anion có tính kh m nh s b oxi hố trư c Trên anot s x y s oxi hoá nh ng anion theo trình t : S2−, I− , Br−, Cl− Ví d : Đi n phân dung d ch ch a h n h p mu i KBr, FeCl3, CuCl2, FeCl2 Hãy vi t th t ph n ng x y t i n c c Phương trình phân li: KBr → K+ + Br− FeCl3 → Fe3+ + 3Cl− CuCl2 → Cu 2+ + 2Cl− FeCl2 → Fe2+ + 2Cl− H2O € H+ + OH− − Th t n phân t i catot: (C c âm) Th t n phân t i anot: (C c dương) 2Br− → Br2 + 2e Fe + 1e → Fe Cu2+ + 2e → Cu 2Cl− → Cl2↑ + 2e Fe2+ + 2e → Fe s oxi hoá nư c 2H2O → O2↑ + 4H+ + 4e s kh nư c 2H2O + 2e → H2↑ + 2OH− Đi n phân v i anot (dương c c) tan N u n phân ta dùng anot b ng kim lo i ho c h p kim lúc anot b tan d n kim lo i b oxi hoá thành ion kim lo i Ví d : Khi n phân dung d ch CuSO4 n u thay c c dương (anot) trơ (Pt hay than chì) b ng b n đ ng s n ph m c a s n phân s khác CuSO4 → Cu 2+ + SO42− H2O € H+ + OH− 3+ 2+ T i catot (−): Cu2+ + 2e → Cu↓ T i anot (Cu) (+): Cu → Cu2+ + 2e Cu 2+ (dd) + Cu (r) → Cu (r) + Cu 2+ (dd) (anot-tan) (catot-bám) K t qu : Cu kim lo i k t t a c c âm (catot), kh i lư ng catot tăng, c c dương (anot) tan ra, kh i lư ng anot gi m, n ng đ ion Cu2+ SO42− dung d ch không bi n đ i K t qu s v n chuy n Cu t anot sang catot Trong công nghi p, ngư i ta l i d ng tính tan c a c c dương n phân đ tinh ch kim lo i, nh t đ ng đ m kim lo i Ch ng h n mu n m m t kim lo i lên m t v t đó, ngư i ta đ v t c c âm (catot) r i n phân dung d ch mu i c a kim lo i v i c c dương (anot) làm b ng kim lo i Đ nh lư ng n phân AIt Cơng th c Faraday : m = nF Trong : m : Kh i lư ng ch t thu đư c n c c (gam) A : Kh i lư ng mol c a ch t thu đư c n c c F : H ng s Farađay có giá tr b ng 96500 n : S electron mà nguyên t ho c ion cho ho c nh n (s electron trao đ i) T t c h c sinh thân yêu! Biên so n : Th y giáo Tăng Văn Y – THPT L c Nam Th y giáo Nguy n Minh Tu n – THPT Chuyên Hùng Vương I : Cư ng đ dòng n (ampe) t : Th i gian n phân (giây) T công th c Faraday ta có th bi n đ i thành : m n A { Soá mol 14 4244 = Soá mol electron trao đổi V y ta có : n electron trao đổi = It F T t c h c sinh thân yêu! It F Biên so n : Th y giáo Tăng Văn Y – THPT L c Nam Th y giáo Nguy n Minh Tu n – THPT Chuyên Hùng Vương B Phương pháp gi i t p n phân Phương pháp gi i - Bư c : Tính s mol electron trao đ i trình n phân (n u đ cho bi t th i gian n phân cư ng đ dòng n) It nelectron trao đ i = 96500 Trong : I cư ng đ dịng n tính b ng ampe ; t th i gian n phân tính b ng giây - Bư c : Xác đ nh th t kh catot, th t oxi hóa anot c a ion H2O ; Vi t trình kh catot oxi hóa anot theo th t ưu tiên - Bư c : Áp d ng đ nh lu t b o tồn electron cho q trình n phân : S mol electron trao đ i = S mol electron mà ion dương H2O nh n catot = S mol electron mà ion âm H2O ng anot ●Lưu ý : Ph n ng n phân nư c n c c : + T i anot : 2H2O → 4H+ + O2 + 4e + T i catot : 2H2O + 2e → H2 + 2OHTrong trình n phân, kh i lư ng dung d ch gi m b ng kh i lư ng c a khí thoát kim lo i sinh bám vào n c c Các ví d minh h a D ng : Đi n phân nóng ch y Ví d 1: Đi n phân nóng ch y a gam mu i A t o b i kim lo i M halogen X thu đư c 0,96 gam M catot 0,896 lít khí anot M t khác hoà tan a gam mu i A vào nư c r i cho dung d ch tác d ng v i AgNO3 dư đư c 11,48 gam k t t a X halogen ? A F B Cl C Br D I Hư ng d n gi i G i công th c c a mu i A MXn v i s mol b, ta có ph n ng : đpnc 2MXn  2M → mol : b MXn mol : b + nX2 nb → b → + nAgNO3 → M(NO3)2 + nAgX nb →  nb 0,896 = = 0, 04 ⇒ X=35,5 V y halogen clo Suy :  22,   nb(108 + X) = 11, 48  Đáp án B T t c h c sinh thân yêu! Biên so n : Th y giáo Tăng Văn Y – THPT L c Nam Th y giáo Nguy n Minh Tu n – THPT Chuyên Hùng Vương Ví d 2: Đi n phân nóng ch y Al2O3 v i anot than chì (hi u su t n phân 100%) thu đư c m kg Al catot 67,2 m3 (đktc) h n h p khí X có t kh i so v i hiđro b ng 16 L y 2,24 lít (đktc) h n h p khí X s c vào dung d ch nư c vôi (dư) thu đư c gam k t t a Giá tr c a m : A 54,0 B 75,6 C 67,5 D 108,0 Hư ng d n gi i Cách : Phương trình ph n ng : đpnc 2Al2O3  4Al + 3O2 → o t → C + O2  CO2 o t → 2C + O2  2CO CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O 0,02 mol: 0,02 ← Trong q trình n phân nóng ch y oxit nhơm, anot gi i phóng khí O2, oxi sinh s ph n ng v i anot than chì t o CO, CO2 có th có O2 dư Đ t s mol c a CO, CO2, O2 dư 67,2 m3 h n h p khí X x, y, z ta có : x+ y+ z = 67,2.1000 = 3000 22, (1) M t khác t kh i c a X v i hiđro 16 nên suy : 28x + 44y + 32z = 16.2 = 32 x+y+z (2) Thành ph n ph n trăm v s mol c a CO2 h n h p : y 0,02 = x+y+z 0,1 (3)  x = 1800  T (1), (2), (3) ta có :  y = 600 z = 600  n O Al2O3 = n CO + 2.n CO2 + 2.nO2 = 1800 + 2.600 + 2.600 = 4200 mol Trong oxit nhôm : n Al 2 = ⇒ n Al = nO = 2800 mol ⇒ m Al = 2800.27 = 75600 gam = 75,6 kg nO 3 Cách : M X = 16.2 = 32 gam / mol ⇒ H n h p X có CO, CO2 cịn có th có O2 dư Vì kh i lư ng mol c a O2 32 mà kh i lư ng mol trung bình c a h n h p X 32 nên suy kh i lư ng mol trung bình c a h n h p CO CO2 b ng 32 Áp d ng sơ đ đư ng chéo cho h n h p CO CO2 ta có : 44 – 32 = 12 28 n CO ⇒ 32 n CO2 44 32 – 28 = T t c h c sinh thân yêu! n CO 12 = = nCO Biên so n : Th y giáo Tăng Văn Y – THPT L c Nam Th y giáo Nguy n Minh Tu n – THPT Chuyên Hùng Vương %CO2 = 0,02 = 20% ⇒ %CO = 60%, %O2 = 20% 0,1 T suy 3000 mol h n h p có 600 mol CO2, 1800 mol CO 600 mol O2 Đáp án B D ng : Đi n phân dung d ch a Đi n phân dung d ch ch a m t ch t tan ● S d ng ph n ng x y n c c đ nh lu t b o tồn electron Ví d 1: Đi n phân 200 ml dung d ch CuSO4 v i cư ng đ dòng n 1,93A t i catot b t đ u có b t khí d ng l i, c n th i gian 250 giây Th tích khí thu đư c anot (đktc) : A 28 ml B 0,28 ml C 56 ml D 280 ml Hư ng d n gi i 1,93.250 = 0, 005 mol 96500 Ph n ng x y t i anot : 2H2O → 4H+ + O2 + 4e nelectron trao đ i = Khí anot O2, s mol khí O2 0, 005 = 0,00125 mol, th tích khí O2 : VO = 0,00125.22,4 = 0,028 lít = 28 ml Đáp án A Ví d 2: Hòa tan 13,68 gam mu i MSO4 vào nư c đư c dung d ch X Đi n phân X (v i n c c trơ, cư ng đ dịng n khơng đ i) th i gian t giây, đư c y gam kim lo i M nh t catot 0,035 mol khí anot Còn n u th i gian n phân 2t giây t ng s mol khí thu đư c c hai n c c 0,1245 mol Giá tr c a y : A 4,480 B 3,920 C 1,680 D 4,788 Hư ng d n gi i Đi n phân X (v i n c c trơ, cư ng đ dịng n khơng đ i) th i gian t giây : Áp d ng b o tồn electron ta có : 4.n O2 = 2.n M2+ ⇒ n M2+ = 0, 07 mol ⇒ n M = 0, 07 mol Đi n phân X (v i n c c trơ, cư ng đ dịng n khơng đ i) th i gian 2t giây : n O = 2.0,035 = 0,07 mol ⇒ n H = 0,0545 mol ⇒ M2+ b n phân h t 2 Áp d ng b o tồn electron ta có : 4.n O2 = 2.n M2+ + 2.n H2 ⇒ n M2+ = 0,0855 mol ⇒ n M = 0, 0855 mol ⇒ M + 96 = 13,68 = 160 ⇒ M = 64 (Cu) 0,0855 V y y =64.0,07 = 4,48 gam Đáp án A T t c h c sinh thân yêu! Biên so n : Th y giáo Tăng Văn Y – THPT L c Nam Th y giáo Nguy n Minh Tu n – THPT Chuyên Hùng Vương ● S d ng ph n ng n phân d ng phân t Ví d 3: Ngư i ta u ch H2 O2 b ng phương pháp n phân dung d ch NaOH v i n c c trơ, cư ng đ dòng n 0,67A th i gian 40 gi Dung d ch thu đư c sau n phân có kh i lư ng 100 gam n ng đ NaOH 6% N ng đ dung d ch NaOH trư c n phân (gi thi t lư ng nư c bay không đáng k ) A 5,08% B 6,00% C 5,50% D 3,16% Hư ng d n gi i B n ch t c a ph n ng n phân dung d ch NaOH ph n ng n phân nư c Ta có : n e tđ = 2n H = 4nO = Phương trình ph 2H2O → mol: 0,5 ← V y n ng đ ph C%NaOH = 0,67.40.3600 = mol ⇒ n H = 0,5 mol 96500 n ng : 2H2 + O2 (1) 0,5 n trăm c a dung d ch NaOH trư c n phân : 100.6% 100 = 5,5% 100 + 0,5.18 Đáp án C Ví d 4: Đi n phân (v i n c c trơ) 200 ml dung d ch CuSO4 n ng đ x mol/l, sau m t th i gian thu đư c dung d ch Y v n cịn màu xanh, có kh i lư ng gi m gam so v i dung d ch ban đ u Cho 16,8 gam b t Fe vào Y, sau ph n ng x y hoàn toàn, thu đư c 12,4 gam kim lo i Giá tr c a x A 2,25 B 1,5 C 1,25 D 3,25 Hư ng d n gi i Phương trình ph n ng : đpdd 2CuSO4 + H2O  2Cu ↓ + 2H2SO4 + O2 ↑ (1) → mol : 2a 2a → 2a → a → Theo (1) gi thi t ta có : 2a.64 + 32a = ⇒ a = 0,05 mol Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2 (2) mol : 0,1 ← 0,1 Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu (3) mol : b → b Theo (2), (3) gi thi t ta có : 16,8 – (0,1 + b).56 + 64b = 12,4 ⇒ b = 0,15 mol V y t ng s mol c a CuSO4 ban đ u : 2a + b = 0,25 mol ⇒ x = Đáp án C 10 T t c h c sinh thân yêu! 0, 25 = 1, 25M 0, Biên so n : Th y giáo Tăng Văn Y – THPT L c Nam Th y giáo Nguy n Minh Tu n – THPT Chuyên Hùng Vương Ví d 5: Đi n phân 150 ml dung d ch AgNO3 1M v i n c c trơ t gi , cư ng đ dịng n khơng đ i 2,68A (hi u su t trình n phân 100%), thu đư c ch t r n X, dung d ch Y khí Z Cho 12,6 gam Fe vào Y, sau ph n ng k t thúc thu đư c 14,5 gam h n h p kim lo i khí NO (s n ph m kh nh t c a N+5) Giá tr c a t : A 0.8 B 0,3 C 1,0 D 1,2 Hư ng d n gi i Phương trình ph n ng n phân : 4AgNO3 + 2H2O → 4Ag + 4HNO3 + O2 x mol: x → T ph n ng n phân suy s mol c a HNO3 b ng s mol c a AgNO3 ph n ng Đ t s mol c a AgNO3 tham gia ph n ng n phân AgNO3 dư x y, ta có : x + y = 0,15 Dung d ch Y g m x mol HNO3 y mol AgNO3 Cho Fe vào dung d ch Y sau ph n ng thu đư c h n h p kim lo i nên Fe dư, mu i s t dung d ch Fe(II) Quá trình oxi hóa - kh : 4H+ + NO3- + 3e → NO + 2H2O 0,75x → mol: x + Ag + e → Ag mol: y → y → y Fe → Fe2+ + 2e mol: (0,375x + 0,5y) (0,75x + y) ← Căn c vào gi thi t, q trình oxi hóa - kh đ nh lu t b o tồn electron ta có : 12, − (0,375x + 0,5y).56 + 108y = 14,5 Gi i phương trình tìm đư c x= 0,1; y = 0,05 96500.0,1 Th i gian n phân : = 3600s = 1h 2, 68 b Đi n phân dung d ch ch a h n h p ch t tan ● S d ng ph n ng x y n c c đ nh lu t b o tồn electron Ví d 1: Cho m t dịng n có cư ng đ dịng n khơng đ i qua bình n phân m c n i ti p, bình ch a 100 ml dung d ch CuSO4 0,01M, bình ch a 100 ml dung d ch AgNO3 0,01M Bi t r ng sau th i gian n phân 500 giây bên bình xu t hi n khí bên catot Cư ng đ I, kh i lư ng Cu bám bên catot th tích khí (đktc) xu t hi n bên anot c a bình : A 0,193A; 0,032 gam Cu; 5,6 ml O2 B 0,193A; 0,032 gam Cu; 11,2 ml O2 C 0,386A; 0,64 gam Cu; 22,4 ml O2 D 0,193A; 0,032 gam Cu; 22,4 ml O2 Hư ng d n gi i: Khi cho dòng n chi u qua bình n phân m c n i ti p s mol electron trao đ i t i qua bình n phân Theo gi thi t sau 500 giây bình AgNO3 b n phân h t nên : 96500.0, 001 = 0,193A nelectron trao đ i = n Ag+ = 0,001 mol ⇒ Cư ng đ dòng n I = 500 0, 001 bình : Kh i lư ng Cu bám vào catot 64 = 0, 032 gam T t c h c sinh thân yêu! 11 Biên so n : Th y giáo Tăng Văn Y – THPT L c Nam Th y giáo Nguy n Minh Tu n – THPT Chuyên Hùng Vương Th tích O2 0, 001 22, = 5,6 ml Đáp án A Ví d 2: Đi n phân (đi n c c trơ) dung d ch X ch a 0,2 mol CuSO4 0,12 mol NaCl b ng dịng n có cư ng đ 2A Th tích khí (đktc) anot sau 9650 giây n phân : A 2,240 lít B 2,912 lít C 1,792 lít D 1,344 lít Hư ng d n gi i - Th t oxi hóa anot : Cl > H2O 2.9650 nelectron trao đ i = = 0, mol 96500 Các q trình oxi hóa : 2Cl- → Cl2 + 2e mol : 0,12 → 0,06 → 0,12 2H2O → 4H+ + O2 + 4e mol : 0,02 ← (0,2 – 0,12) Th tích khí (đktc) anot (0,06 + 0,02).22,4 = 1,792 lít Đáp án A Ví d 3: Đi n phân có màng ngăn 500 ml dung d ch ch a h n h p g m CuCl2 0,1M NaCl 0,5M (đi n c c trơ, hi u su t n phân 100%) v i cư ng đ dòng n 5A 3860 giây Dung d ch thu đư c sau n phân có kh hồ tan m gam Al Giá tr l n nh t c a m : A 4,05 B 2,70 C 1,35 D 5,40 Hư ng d n gi i - Th t oxi hóa anot : Cl > H2O Th t kh caot : Cu2+ > H2O 5.3860 nelectron trao đ i = = 0, mol > n Cu 2+ = 0,1 mol nên Cu2+ h t 96500 ph n Ph n ng n phân t i catot : Cu2+ + 2e → Cu mol : 0,05 → 0,1 2H2O + 2e → H2 + 2OHmol : (0,2 – 0,1) → 0,1 Ph n ng c a nhôm v i dung d ch sau điên phân : 2Al + 2H2O + 2OH- → 3H2 + 2AlO2mol : 0,1 ← 0,1 Kh i lư ng Al ph n ng 0,1.27 = 2,7 gam Đáp án B 12 T t c h c sinh thân yêu! catot nư c b n phân m t Biên so n : Th y giáo Tăng Văn Y – THPT L c Nam Th y giáo Nguy n Minh Tu n – THPT Chuyên Hùng Vương Ví d 4: Đi n phân 200 ml dung d ch Y g m KCl 0,1M Cu(NO3)2 0,2M v i cư ng đ dòng n 5A th i gian 1158 giây, n c c trơ, màng ngăn x p Gi s nư c bay không đáng k Đ gi m kh i lư ng c a dung d ch sau n phân : A 3,59 gam B 2,31 gam C 1,67 gam D 2,95 gam Hư ng d n gi i - Th t oxi hóa anot : Cl > H2O Th t kh caot : Cu2+ > H2O 5.1158 nelectron trao đ i = = 0, 06 mol 96500 Ta th y : nelectron trao đ i > n Cl− nên t i anot Cl- H2O b oxi hóa nelectron trao đ i < n Cu2+ nên t i catot ch có Cu2+ b kh Q trình oxi hóa : 2Cl- → Cl2 + 2e mol : 0,02 → 0,01 → 0,02 2H2O → 4H+ + O2 + 4e mol : 0,01 ← (0,06 – 0,02) = 0,04 Quá trình oxi kh : Cu2+ + 2e → Cu mol : 0,06 → 0,03 Đ gi m kh i lư ng c a dung d ch sau n phân b ng t ng kh i lư ng s n ph m khí n c c kh i lư ng kim lo i bám vào catot : mgi m = m Cl2 + m O2 + m Cu = 0,01.71 + 0,01.32 + 0,03.64 = 2,95 gam Đáp án D Ví d 5: Đi n phân 100 ml h n h p dung d ch g m Fe(NO3)3 1M, Cu(NO3)31M HCl 2M v i n c c trơ có màng ngăn x p cư ng đ dòng n 5A gi 40 phút 50 giây Gi s nư c bay không đáng k Đ gi m kh i lư ng c a dung d ch sau n phân : A 15,9 gam B 16,3 gam C 16,1 gam D 13,5 gam Hư ng d n gi i - Th t oxi hóa anot : Cl > H2O Th t kh caot : Fe3+ > Cu2+ > Fe2+ > H2O 5.(2.3600 + 40.60 + 50) nelectron trao đ i = = 0,5 mol 96500 Quá trình kh catot: Fe3+ + 1e → Fe2+ mol : 0,1 → 0,1 → 0,1 Cu2+ + 2e → Cu mol : 0,1 → 0,2 → 0,1 2H+ + 2e → H2 mol : 0,2 → 0,2 → 0,1 Như v y t i catot v a kh h t H+ c a HCl T t c h c sinh thân yêu! 13 Biên so n : Th y giáo Tăng Văn Y – THPT L c Nam Th y giáo Nguy n Minh Tu n – THPT Chuyên Hùng Vương Quá trình oxi hóa : 2Cl- → Cl2 + 2e mol : 0,2 → 0,1 → 0,2 2H2O → 4H+ + O2 + 4e mol : 0,075 ← (0,5 – 0,2) = 0,3 Như v y t i anot Cl b oxi hóa h t, H2O b oxi hóa m t ph n Đ gi m kh i lư ng c a dung d ch sau n phân : mgi m = mCl2 + m H2 + mO2 + mCu = 0,1.71 + 0,1.2 + 0,075.32 + 0,1.64 = 16,1 gam Đáp án C Ví d 6: Hồ tan 55,6 gam tinh th FeSO4.7H2O vào 200 ml dung d ch HCl 0,6M đư c dung d ch A Ti n hành n phân dung d ch Av i dòng n có cư ng đ 1,34A b n gi Tính kh i lư ng kim lo i catot th tích khí (đktc) thu đư c anot Bi t hi u su t n phân 100% A 5,6 gam 2,24 lít B 5,6 gam 1,792 lít C 2,24 gam 1,792 lít D 2,24 gam 2,24 lít Hư ng d n gi i S mol FeSO4 = s mol tinh th FeSO4.7H2O ban đ u = 55,6 : 278 = 0,2 mol S mol HCl ban đ u = 0,12 mol Th t oxi hóa anot : Cl- > H2O Th t kh caot : H+ > Fe2+ > H2O 1,34.4.60.60 nelectron trao đ i = = 0, mol 96500 Nh n xét : nelectron trao đ i > n H+ = 0,12 nên H+ b n phân h t, nelectron trao đ i < n H+ + n Fe2+ = 0,52 nên Fe2+ ch b n phân m t ph n ; nelectron trao đ i > n Cl− = 0,12 nên Cl- b n phân h t phân m t ph n Quá trình kh t i catot : 2H+ + 2e → H2 mol : 0,12 → 0,12 → 0,06 Fe2+ + 2e → Fe mol : (0,2 – 0,12) → 0,04 V y kh i lư ng Fe thu đư c catot 2,24 gam Quá trình oxi hóa t i anot : 2Cl- → Cl2 + 2e mol : 0,12 → 0,06 → 0,12 2H2O → 4H+ + O2 + 4e mol : 0,02 ← (0,2 – 0,12) Th tích khí (đktc) anot : (0,06 + 0,02).22,4 = 1,792 lít Đáp án C 14 T t c h c sinh thân yêu! anot nư c b n Biên so n : Th y giáo Tăng Văn Y – THPT L c Nam Th y giáo Nguy n Minh Tu n – THPT Chuyên Hùng Vương ● S d ng ph n ng n phân d ng phân t Ví d 7: Đi n phân dung d ch g m 7,45 gam KCl 28,2 gam Cu(NO3)2 (đi n c c trơ, màng ngăn x p) đ n khí kh i lư ng dung d ch gi m 10,75 gam ng ng n phân (gi thi t lư ng nư c bay không đáng k ) T t c ch t tan dung d ch sau n phân : A KNO3 KOH B KNO3, KCl KOH C KNO3 Cu(NO3)2 D KNO3, HNO3 Cu(NO3)2 Hư ng d n gi i n KCl = 0,1 mol, nCu(NO3 )2 = 0,15 mol T i anot, th t oxi hóa : Cl- > H2O T i catot, th t kh : Cu2+ > H2O Phương trình ph n ng n phân : 2KCl + Cu(NO3)2 → Cl2 + Cu + 2KNO3 mol: 0,1 → 0,05 → 0,05 → 0,05 Kh i lư ng dung d ch gi m = 0,05.64 + 0,05.71 = 6,75 < 10,75 Suy Cu(NO3)2 ti p t c b n phân 2H2O + 2Cu(NO3)2 → O2 + 2Cu + 4HNO3 mol: 2x → x → 2x Kh i lư ng dung d ch gi m = 6,75 + 32x + 2x.64 = 10,75 ⇒ x = 0,025 T ng s mol Cu(NO3)2 ph n ng 0,1 < 0,15, suy Cu(NO3)2 dư V y dung d ch sau ph n ng có ch t : KNO3, HNO3 Cu(NO3)2 Đáp án C Ví d 8: Đi n phân dung d ch ch a m gam h n h p mu i CuSO4 NaCl b ng n c c trơ đ n nư c b n phân c hai n c c d ng l i Dung d ch thu đư c sau n phân hoàn tan v a đ 1,6 gam CuO anot c a bình n phân có 448 ml khí bay (đktc) Giá tr c a m : A 5,97 gam B 7,14 gam C 4,95 gam D 3,87 gam Hư ng d n gi i - T i anot, th t oxi hóa : Cl > H2O T i catot, th t kh : Cu2+ > H2O Căn c vào th t kh oxi hóa n c c ta th y : Lúc đ u CuSO4 tham gia n phân v i NaCl Sau n u CuSO4 h t trư c NaCl s n phân v i nư c, ngư c l i n u NaCl h t trư c CuSO4 s n phân v i nư c Phương trình ph n ng n phân : 2NaCl + CuSO4 → Cl2 ↑ + Cu + Na2SO4 (1) mol: 2x → x → x Vì dung d ch sau n phân hịa tan đư c 0,02 mol CuO nên suy dung d ch ph i có tính axit V y ngồi ph n ng (1) cịn có ph n ng n phân CuSO4 v i H2O 2H2O + 2CuSO4 → O2 ↑ + 2Cu + 2H2SO4 (2) → mol: 2y → y 2y Ph n ng c a CuO v i dung d ch sau n phân : CuO + H2SO4 → H2O + CuSO4 (3) mol: 2y → 2y Khí anot Cl2 O2 có t ng s mol 0,02 mol V y theo ph n ng gi thi t ta có : T t c h c sinh thân yêu! 15 Biên so n : Th y giáo Tăng Văn Y – THPT L c Nam Th y giáo Nguy n Minh Tu n – THPT Chuyên Hùng Vương  x + y = 0, 02  x = 0, 01 ⇒  2y = 0, 02  y = 0, 01 T ng kh i lư ng CuSO4 NaCl ban đ u : m = 2.0,01.58,5 + (0,01+0,01.2).160 = 5,97 gam Đáp án C Ví d 9: Đi n phân (các n c c trơ) 0,8 lít dung d ch A ch a HCl Cu(NO3)2 v i cư ng đ dòng 2,5 ampe Sau th i gian t thu đư c 3,136 lít khí ( đktc) m t ch t khí nh t anot Dung d ch sau n phân ph n ng v a đ v i 550 ml dung d ch NaOH 0,8M thu đư c 1,96 gam k t t a Tính n ng đ mol c a ch t dung d ch A th i gian t Hư ng d n gi i - T i anot, th t oxi hóa : Cl > H2O T i catot, th t kh : Cu2+ > H+ > H2O Căn c vào th t oxi hóa anot gi thi t ta th y 3,136 lít khí ( đktc) trên anot Cl2 Phương trình ph n ng : 2HCl + Cu(NO3)2 → Cl2 + Cu + 2HNO3 (1) → mol: 0,28 ← 0,14 0,28 ← 0,14 Dung d ch sau ph n ng n phân ph n ng v i NaOH thu đư c k t t a ch ng t có Cu(NO3)2 dư, ngồi có th HCl dư HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O (2) mol: 0,28 → 0,28 HCl + NaOH → NaCl + H2O (3) x mol: x → (4) Cu(NO3)2 + 2NaOH → 2NaNO3 + Cu(OH)2 0,04 mol: 0,02 0,02 ← ← Theo ph n ng gi thi t ta có t ng s mol c a NaOH tham gia ph n ng : 0,28 + x + 0,04 = 0,44 ⇒ x = 0,12 V y n ng đ mol c a ch t dung d ch A : [HCl] = 0,12 + 0,28 0,14 + 0,02 = 0,5M; [Cu(NO3 )2 ] = = 0,2M 0,8 0,8 Th i gian n phân : It 96500.0,14.2 n electron trao đổi = n electron trao đổi = 2n Cl ⇒ t = = 10808 giây 96500 2, 16 T t c h c sinh thân yêu! ... Nguy n Minh Tu n – THPT Chuyên Hùng Vương B Phương pháp gi i t p n phân Phương pháp gi i - Bư c : Tính s mol electron trao đ i q trình n phân (n u đ cho bi t th i gian n phân cư ng đ dòng n) It... THPT L c Nam Th y giáo Nguy n Minh Tu n – THPT Chuyên Hùng Vương ● S d ng ph n ng n phân d ng phân t Ví d 3: Ngư i ta u ch H2 O2 b ng phương pháp n phân dung d ch NaOH v i n c c trơ, cư ng đ dòng... n phân có kh i lư ng 100 gam n ng đ NaOH 6% N ng đ dung d ch NaOH trư c n phân (gi thi t lư ng nư c bay không đáng k ) A 5,08% B 6,00% C 5,50% D 3,16% Hư ng d n gi i B n ch t c a ph n ng n phân