Chuyên đề 14 GIẢI BÀI TOÁN ĐIỆN PHÂN 1 Định nghĩa (Sự điện phân là quá trình oxi hóa – khử xảy ra ở bề mặt các điện cực khi có dòng điện một chiều đi qua chất điện li nóng chảy hoặcdung dịch chất điện[.]
Chuyên đề 14 : GIẢI BÀI TOÁN ĐIỆN PHÂN Định nghĩa: Sự điện phân q trình oxi hóa – khử xảy bề mặt điện cực có dịng điện chiều qua chất điện li nóng chảy hoặcdung dịch chất điện li Quy tắc: Catot ( cực âm) : xảy trình khử cation (ion dương) - Các cation kim loại nhóm IA, IIA, Al 3+ khơng bị khử Mà H2O bị khử : 2H2O + 2e H2 + 2OH- Các cation kim loại khác bị khử theo trật tự dãy điện hóa Mn+ + ne M Anot ( cực dương) : xảy q trình oxi hóa anion (ion âm) - Các anion gốc axit có oxi SO 42- ; NO3- ; PO43- F- khơng bị oxi hóa Mà H2O bị oxi hóa: 2H2O O2 + 4H+ +4e - Các anion bị oxi hóa theo trật tư: S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > H2O Phân loại điện phân Điện phân nóng chảy: Dùng điều chế kim loại hoạt động mạnh ( điện phân nóng chảy muối halogen, bazơ ) Điện phân dung dịch: Dùng điều chế kim loại hoạt động trung bình yếu ( có tham gia nước) Định luật Faraday Khối lượng chất thu điện cực m : Khối lượng chất thu điện cực , gam A; Khối lượng mol nguyên tử chất thu điện cực n : Số elecrtron mà nguyên tử ion cho nhận I : cường độ dòng diện, ampe (A) t: thời gian điện phân, giây (s) F : Hằng số Faraday ( F = 96 500 culông/mol ) Biểu thức liên hệ: q = I t = ne 96500 Lưu ý: - Khối lượng catot tăng khối lượng kim loại tạo thành Khối lượng dung dịch giảm = m + m BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài Điện phân 500 ml dung dịch CuSO 0,2 M (điện cực trơ) catot thu 3,2 gam kim loại thể tích khí (đktc) thu anot A 3,36 lít B 1,12 lít C 0,56 lít D 2,24 lít Hướng dẫn giải Ta có: nCu = 0,05 mol < = 0,1 mol CuSO4 dư, catot Cu2+ bị điện phân, anot nước bị điện phân - Catot: Cu2+ + 2e Cu (mol) 0,1 - 0,05 - Anot: 2H2O O2 + 4H+ +4e (mol) 0,025 0,1 = 0,025 22,4 = 0,56 lít Chọn đáp án C Bài Hòa tan 13,68 gam muối MSO4 vào nước dd X Điện phân X (với điện cực trơ, cường độ dịng điện khơng đổi) thời gian t giây, y gam kim loại M catot 0,035 mol khí anot Cịn thời gian điện phân 2t giây tổng số mol khí thu hai điện cực 0,1245 mol Giá trị y A 4,480 B 3,920 C 1,680 D 4,788 Hướng dẫn giải - Điện phân thời gian t giây thu 0,035 mol khí 2t giây ta thu 0,035.2=0,07 mol khí, thực tế ta thu 0,1245 mol khí, chênh lệch số mol điện phân nước tạo khí H nH2 = 0,1245 – 0,07 = 0,0545 H2O → H2 + O2 0,0545 0,02725 nO2 tạo muối điện phân = 0,07 – 0,02725 = 0,04275 MSO4 + H2O → M + H2SO4 + O2 0,0855 -0,04275 = = 160 → M = 64 m Cu tính theo t giây mCu = 2.0.035.64 = 4,480 gam Chọn đáp án A Bài Điện phân có màng ngăn 500 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm CuCl 0,1M NaCl 0,5M (điện cực trơ, hiệu suất điện phân 100%) với cường độ dòng điện 5A 3860 giây Dung dịch thu sau điện phân có khả hồ tan m gam Al Giá trị lớn m A 4,05 B 2,70 C 1,35 D 5,40 Hướng dẫn giải Số mol CuCl2 = 0,05; số mol NaCl = 0,25 mol Áp dụng định luật Faraday : CuCl2 = 7,1 gam nCl2 = 0,1 mol Cu + Cl2 0,05 mol 0,050,05 2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 + Cl2 0,1 mol 0,1 0,05 0,05 Al + NaOH + H2O NaAlO2 + 3/2H2 0,1 0,1 mol mAlmax = 0,1.27= 2,7 (g) Chọn đáp án B Bài Điện phân dung dịch gồm 7,45 gam KCl 28,2 gam Cu(NO 3)2 (điện cực trơ, màng ngăn xốp) đến khí khối lượng dung dịch giảm 10,75 gam ngừng điện phân (giả thiết lượng nước bay không đáng kể) Tất chất tan dung dịch sau điện phân A KNO3 KOH C KNO3 Cu(NO3)2 B KNO3, KCl KOH D KNO3, HNO3 Cu(NO3)2 Hướng dẫn giải Số mol KCl = 0,1mol ; số mol Cu(NO 3)2 = 0,15mol 2KCl + Cu(NO3)2 → Cu + 2KNO3 + Cl2 (mol)0,1 0,05 - 0,05 - 0,05 KCl hết , Cu(NO3)2 = 0,15 – 0,05 = 0,1mol Cu(NO3)2 + H2O → Cu + 2HNO3 + O2 (mlo) x - x m dung dịch giảm = + x + → (0,05 + x)64 + 0,05.71 + x.32 = 10,75 → x = 0,05 Cu(NO3)2 dư Vậy: dung dịch sau phản ứng chứa KNO 3; HNO3 Cu(NO3)2 Chọn đáp án D Bài Điện phân dung dịch muối nitrat kim loại với hiệu suất điện phân 100%, cường độ dịng điện khơng đổi 7,72 A thời gian phút 22,5 giây Sau kết thúc khối lượng catot tăng lên 4,86 gam kim loại bám vào Kim loại A Cu B Ag C Hg Hướng dẫn giải - Khối lượng catot tăng khối lượng kim loại bám vào -Áp dụng định luật Faraday : n = , A = 108 Ag Chọn đáp án B = 4,86 A = 108n D Pb ... trơ, màng ngăn xốp) đến khí khối lượng dung dịch giảm 10,75 gam ngừng điện phân (giả thi? ??t lượng nước bay không đáng kể) Tất chất tan dung dịch sau điện phân A KNO3 KOH C KNO3 Cu(NO3)2 B KNO3,... Hịa tan 13,68 gam muối MSO4 vào nước dd X Điện phân X (với điện cực trơ, cường độ dòng điện không đổi) thời gian t giây, y gam kim loại M catot 0,035 mol khí anot Cịn thời gian điện phân 2t