Microsoft Word 1 1 Ä’IổU CHẾ KIM LOẀI (VIP) Nguyễn Văn Phong mobile 0936214447 Trang 1 CHƯƠNG 5 Chủ đề 2 ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI I LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM A Nguyên tắc chung Khử ion kim loại thành nguyên[.]
CHƯƠNG Chủ đề 2: ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI I LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM A Nguyên tắc chung Khử ion kim loại thành nguyên tử: M n ne M B Phương pháp Phương pháp nhiệt luyện Điều chế kim loại có tính khử trung bình như: Zn, Fe, Sn, t Ví dụ: Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 Pb… C,CO,H ,Al Nguyên tắc: Oxit kim loại Kim loại Phương pháp thủy luyện Điều chế kim loại có tính khử yếu như: Cu, Hg, Ví dụ: Fe + Cu 2 → Fe 2 + Cu Ag, Au… Nguyên tắc: Kim loại mạnh đẩy kim loại yếu khỏi dung dịch muối Phương pháp điện phân a Điện phân nóng chảy dpnc Điều chế kim loại hoạt động hóa học mạnh như: K, Na, Ví dụ: 2Al2O3 4Al + 3O2 ↑ Ca, Mg, Al Ở catot: Al 3 3e Al Nguyên tắc: Khử ion kim loại dòng điện (Điện phân Ở anot: 2O O2 4e 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 Nguyên tắc: Điện phân dung dịch muối chúng AIt Công thức Faraday: m nF dpdd Ví dụ: CuCl2 Cu + Cl2 Ở catot: Cu 2e Cu Ở anot: 2Cl Cl2 2e Trong đó: m: Khối lượng chất thu cực âm (gam) A: Khối lượng mol nguyên tử chất thu điện cực n: Số electron mà nguyên tử ion cho nhận I: Cường độ dòng điện (ampe) t: Thời gian điện phân (giây) F: Hằng số Faraday (F = 96500) CÁC GIÁO VIÊN MUA TÀI LIỆU HÓA 10,11,12 XIN LIỆ HỆ ZALO: 0936214447 (NGUYỄN VĂN PHONG ) Nguyễn Văn Phong -mobile : 0936214447 Trang SƠ ĐỒ HỆ THỐNG HĨA Điều chế kim loại có tính khử trung bình như: Zn, Fe, Sn, Pb… NHIỆT LUYỆN C,CO,H ,Al Nguyên tắc: Oxit kim loại Kim loại Nguyên tắc chung: Khử ion kim loại thành nguyên tử: Mn+ + ne → M ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI Điều chế kim loại có tính khử yếu như: Cu, Hg, Ag, Au THỦY LUYỆN Nguyên tắc: Kim loại mạnh đẩy kim loại yếu khỏi dung dịch muối Điện phân nóng chảy Điện phân nóng chảy muối, bazơ, oxit kim loại có tính khử mạnh như: K, Na, Ca, Al dpnc 2MCl n 2M nCl y O2 dpnc 4M 2nH O nO2 dpnc M x O y xM 4M OH n ĐIỆN PHÂN Điện phân dung dịch Điện phân dung dịch muối kim loại có tính khử yếu trung bình Zn, Fe, Sn, Pb, Cu, Hg, Ag,… Catot (-): khử Li Al3 : không bị điện phân Thứ tự điện phân: Ag Fe3 Cu 2 Fe 2 Anot (+): oxi hóa Một số anion gốc axit SO 24 , NO3 , PO34 , Công thức Faraday Khối lượng mol nguyên tử chất thu điện cực m Khối lượng chất thu điện cực (gam) Cường độ dòng điện (A) Thời gian điện phân (giây) A.I.t I.t n e trao doi nF F Số electron mà Hằng số nguyên tử Faraday ion cho (F = 96500) nhận không bị điện phân Thứ tự điện phân: S2 I Br Cl RCOO OH H O II CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: 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 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 M n 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 Al 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 hồn tồn, chất rắn cịn lại ống sứ là: A Cu, Pb, Ca, Al2O3, 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 Al dãy điện hóa thành kim loại → H2 khử CuO, PbO, Fe2O3 thành Cu, Pb Fe → Chất rắn lại ống sử Cu, Pb, CaO, Al2O3, Fe → Chọn C Ví dụ 4: Trong q trình điện phân dung dịch Pb(NO3)2 với điện cực trơ, ion Pb 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(NO3)2 với điện cực trơ, ion Pb 2 di chuyển phía catot xảy trình khử ion Pb thành kim loại Pb 2e Pb Bên anot xảy trình điện phân nước 2H2O → 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 t B CuO + CO Cu + CO2 t C 2C + Fe3O4 3Fe + 2CO2 t D Fe2O3 + 3H2 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 (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 CO 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 nóng hỗn hợp bột MgO, Fe2O3, 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, Al 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 CuCl để điều chế kim loại Cu, trình xảy catot (cực âm) A Cu 2 2e Cu B Cl 2e 2Cl C Cu Cu 2 2e D 2Cl Cl 2e Câu 7: Tiến hành phản ứng khử oxit X thành kim loại khí (dư) theo sơ đồ hình vẽ bên Oxit X A Al2O3 B FeO C K2O D MgO H2 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 Câu 10: Dãy gồm oxit bị Al khử nhiệt độ cao thành kim loại là: A FeO, CuO, Cr2O3 B FeO, MgO, CuO C PbO, K2O, SnO D Fe3O4, SnO, BaO Câu 11: Dãy gồm hai kim loại điều chế phương pháp thủy luyện là: A Fe Ca B Mg Na C Ag Cu D Fe Ba Câu 12: Dãy gồm hai 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 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 1:1) nung nóng đến phản ứng hoàn toàn, thu m CO CO t MxOy M H H 2O gam chất rắn Giá trị m Chú ý: M kim loại sau Al dãy điện hóa A 3,52 B 4,48 Cơng thức tính nhanh: C 2,40 D 4,16 n O oxit pu n CO pu n CO2 n O oxit pu n H pu n H 2O Hướng dẫn giải Nếu hỗn hợp hai khí: n O oxit pu n CO H pu Ta có: a Bảo tồn khối lượng: Phương trình hóa học: m oxit mCO/H m chat ran spu m CO / H O 2 m m m oxit kim loai O oxit m O oxit pu m chat ran giam t CuO + CO Cu + CO2 Gọi số mol CuO Fe2O3 a, a mol 4,8 0, 02 mol 80 160 → 0,02 0,02 mol t Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 0,02 → 0,04 mol m chat ran m Cu m Fe 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 B 23,2 C 11,6 D 17,4 Hướng dẫn giải n H2 0,1mol Phương trình hóa học: t Fe3O4 + 4H2 3Fe + 4H2O 0,025 0,1 mol a m Fe3O4 0, 025.232 5,8gam → Chọn A Ví dụ 2: Để khử hồn tồn 19,36 gam hỗn hợp CuO, FeO, Fe 2O3, 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 C 10,05 gam Hướng dẫn giải n CO 0,33mol Ta có: n O oxit pu n CO phan ung 0, 33mol m chat ran giam m O oxit pu 0,33.16 5, 28gam D 10,45 gam Khối lượng chất rắn sau phản ứng là: m chat ran sau pu mchat ran ban dau m chat ran giam 19,36 5, 28 14, 08gam → Chọn A Ví dụ 3: Khử 16 gam Fe2O3 CO dư, sản phẩm khí cho vào bình đựng nước vơi dư thu a gam kết tủa Biết phản ứng xảy hoàn toàn Giá trị a A 30 B 20 C 10 D 40 Hướng dẫn giải n Fe2O3 0,1mol Phương trình hóa học: t Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 0,1 → 0,3 mol Sản phẩm khí thu cho vào bình Ca(OH)2 dư nên n CaCO3 n CO2 0,3 mol a m CaCO3 0,3.100 30 gam → Chọn A Ví dụ 4: Trong bình kín có chứa 0,5 mol CO m gam Fe3O4 Đun nóng bình phản ứng xảy hoàn toàn, thu hỗn hợp khí có tỉ khối so với CO 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: n CO ban dau n CO du n CO2 0, mol x y 0, (*) Theo đề bài: M hh 1, 457.28 40, 796 m CO du m CO2 n CO n CO2 40, 796 28x 44y 40, 796 0,5 28x 44y 20, 398 (**) Từ (*) (**) suy ra: x 0,1; y 0, Phương trình hóa học: t 4CO + Fe3O4 3Fe + 4CO2 0,1 0,4 m m Fe3O4 0,1.232 23, gam mol → Chọn D Bài tập tự luyện dạng Bài tập Câu 1: Để khử hoàn toàn 19,6 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3 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 dư hỗn hợp chất rắn gồm CuO Fe 3O4 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 hồn tồn, thu 8,3 gam chất rắn Khối lượng CuO có hỗn hợp ban đầu A 4,0 gam B 8,3 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) 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 hoàn toàn, 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 H 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 H 20 Giá trị m A 7,2 B 3,2 C 6,4 D 5,6 Câu 8: Cho m gam hỗn hợp X gồm CuO, Fe2O3, 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 tồn 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, Fe3O4 nung nóng, sau thời gian thu hỗn hợp chất rắn Y hỗn hợp khí Z Cho toàn Z vào dung dịch Ca(OH) dư, đến phản ứng hoàn toàn thu gam kết tủa Mặt khác, hịa tan hồn tồn Y dung dịch H 2SO4 đặc, nóng (dư) thu 1,008 lít khí SO2 (đktc) sản phẩm khử dung dịch chứa 18 gam muối Giá trị m gần với A B C Dạng 3: Điện phân Bài toán 1: Xác định lượng chất trình điện phân D Phương pháp giải Xác định lượng chất phản ứng điện phân Công thức Faraday: m Ví dụ: Điện phân 100 ml dung dịch CuSO4 1M với điện cực trơ, cường độ dòng điện 5A thời AIt nF gian 25 phút 44 giây dừng lại Khối lượng dung dịch giảm sau 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 doi n e trao doi Theo hệ công thức Faraday: It F n e trao doi It 5.1544 0, 08mol F 96500 Quá trình điện phân: Bước 2: Viết trình điện phân Ở catot (-): Cu 2 2e Cu 0,08 → 0,04 mol Ở anot (+): 2H2O → O2 + 4H + 4e 0,02 Bước 3: Tính lượng chất điện phân lượng m Cu 0, 04.64 2,56 gam m O2 0, 02.32 0, 64 gam chất thu sau điện phân Chú ý: Ta có: m dung dich giam mCu m O2 Vkhi Vkhi anot Vkhicatot m dung dich giam 2,56 0, 64 3, gam m dung dich giam m KL m thoat → Chọn D m catot m kim loai catot 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 Hướng dẫn giải Đổi: 19 phút 18 giây = 19.60 + 18 = 1158 giây Theo công thức Faraday: m Ag m Ag 0,08 mol AIt nF 108.5.1158 1.96500 D 6,48 gam m Ag 6, 48gam → 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, 05 mol Ta có: n e trao doi It 10.1930 0, mol F 96500 Quá trình điện phân: Ở catot (-): Ở anot (+): Cu 2 2e Cu 2H2O → 4H + O2 + 4e 2H2O + 2e → 2OH + H2 Ở catot, ta có: n e trao doi 2n Cu 2 2n H2 0, 2.0, 05 2n H n H2 0, 2.0, 05 0, 05 mol VH 0, 05.22, 1,12 lít Ở anot, ta có: n e trao doi 4n O2 0, 4n O2 n O2 0, 0, 05 mol VO2 0,05.22, 1,12 lít → 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 2t giây, thể 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 Hướng dẫn giải Quá trình điện phân: B 63,46 C 53,42 D 60,87 mơ 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 B 11,08 C 15,76 D 17,48 Hướng dẫn giải Gọi I x F Quá trình điện phân: Ở catot (-): Ở anot (+): Cu 2e Cu (1) 2Cl Cl 2e (2) 2H2O + 2e 2OH + H2 (3) 2H2O 4H + O2 + 4e (4) Do độ dốc đoạn > độ dốc đoạn → Ở đoạn sinh khí Cl H2 Xét đoạn 1: Chỉ có Cl2 (xảy (1) (2)) t a s n e trao doi ax mol Lại có: n sinh 0, 04 mol n Cl2 sinh o OM 0, 04 mol n e trao doi ax 2n Cl2 0,08 mol Bảo toàn electron: n Cu n Cl2 sinh OM 0, 04 mol → Khi Cu phản ứng hết: n CuSO4 n Cu 2 n Cu 0, 04 mol Xét đoạn 3: Khí gồm Cl2, H2 O2 (xảy (2), (3) (4)) t 3, 5a s n e trao doi 3,5ax 0, 08 3,5.0, 08 0, 08 0, mol n H2 0, 0,1mol Ta có: 2n Cl2 4n O2 n e trao doi 0, mol (*) Khí sinh đoạn 2, là: 0, 21 0, 04 0,17 mol n Cl2 n O2 n H 0,17 mol n Cl2 n O2 0,17 0,1 0, 07 mol (**) Từ (*) (**) suy ra: n Cl2 0, 04 mol; n O2 0, 03mol n Cl2 sinh n Cl2 sinh doan OM n Cl2 sinh o doan 2,3 0, 04 0, 04 0, 08 mol Bảo toàn nguyên tố Cl: n NaCl 2n Cl2 0,16 mol 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 dịng điện khơng đổi (điện cực trơ, màng ngăn xốp) Thể tích khí (V) theo thời gian (t) biểu diễn theo đồ thị bên Nếu dừng điện phân thời điểm 250 giây thu dung dịch Y Nhúng 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 B Tăng 1,84 gam C Giảm 1,52 gam D Tăng 0,04 gam Hướng dẫn giải Gọi I x F Quá trình điện phân: Ở catot (-): Ở anot (+): Cu 2 2e Cu (1) 2Cl Cl 2e (2) 2H2O + 2e 2OH + H2 (3) 2H2O 4H + O2 + 4e (4) Do độ dốc đoạn < độ dốc đoạn → Ở đoạn sinh khí O2 Xét đoạn 1: Chỉ có Cl2 (xảy (1) (2)) t 200s n e trao doi 200x mol 200x 100x mol n Cu 2 n Cu n Cl2 Bảo toàn electron: n 2n Cl 200x mol Cl Khi Cl hết, Cu 2 cịn dư Xét đoạn 2: Khí sinh O2 (xảy (1) (4)) t 350 s n e trao doi 350x 200x 150x mol 150x n O2 sinh doan 37,5x mol Bảo toàn electron: 150x n 75x mol Cu sinh doan Khi khí Cu 2 hết: n Cu 2 100x 75x 175x mol Xét đoạn 3: Khí gồm H2 O2 (xảy (3) (4)) t 450s n e trao doi o doan 450x 350x 100x mol n H2 n e trao doi 50x mol Bảo toàn electron: n n 25x mol O2 e trao doi n O2 37,5x 25x 62,5x mol Khi khí sinh ra: n Cl2 n H2 n O2 3,808 0,17 mol 22, 100x 62,5x 50x 0,17 x 8.10 4 Từ bắt đầu điện phân đến thời điểm 250 giây (xảy trình (1), (2) (3)): n e trao doi 250.8.104 0, mol n Cu 2 175x 0,14 mol; n Cl 200x 0,16 mol Quá trình điện phân: Ở catot (-): Ở anot (+): Cu 2 2e Cu 2Cl Cl 2e 0,1 0,2 0,1 0,16 0,16 mol 2H2O 4H + O2 + 4e 0,04 0,01 0,04 mol Dung dịch Y gồm H (0,04 mol), Cu dư (0,14 – 0,1 = 0,04 mol) Phương trình hóa học: Al + 3H Al3 H 2 0, 04 0,04 0,02 mol 2Al 3Cu 2Al3 3Cu 0, 08 0,04 0,04 mol m dung dich Y thay doi m Al m H m Cu 0, 04.27 0, 02.2 0, 04.64 1, 52 gam 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 trơ 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 lít B 2,24 lít C 1,12 lít D 1,68 lít Câu 4: Điện phân dung dịch hỗn hợp gồm 14,9 gam KCl 28,2 gam Cu(NO 3)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 trơ dòng điện chiều I = 9,65A Khi thể tích khí hai điện cực 1,12 lít (đktc) dừng 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 CuCl 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 dừng điện phân Số mol khí anot lần số mol khí từ catot Phần trăm khối lượng CuSO 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 CuSO 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 hòa tan tối đa 2,04 gam Al 2O3 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 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 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) mô tả đồ thị hình bên (đồ thị gấp khúc điểm M, N) Giả sử hiệu C 19300 D 28950 suất điện phân 100%, bỏ qua bay H2O Giá trị m A 23,64 B 16,62 C 20,13 D 26,22 Câu 14: Điện phân dung dịch hỗn hợp CuSO4 KCl dịng 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 q trình điện phân (ở hai điện cực) theo thời gian biểu diễn đồ thị bên Giá trị z 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 gian điện phân (t giây) phụ thuộc đồ thị bên Nếu điện phân dung dịch thời gian 2,5a 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 ĐÁP ÁN 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: Phương pháp chung để điều chế kim loại kiềm (Na, K…), kim loại kiềm thổ (Ca, Ba, Mg…) nhôm (Al) công nghiệp điện phân nóng chảy muối oxit chúng Câu 4: Khí CO khử oxit kim loại đứng sau Al 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 q trình khử ion kim loại Cu 2e Cu Câu 7: Oxit X phải thỏa mãn 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 công 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 CuSO 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-D Câu 1: Ta có: n O mat di n H 0,1mol m chat ran giam 0,1.16 1, gam m Fe thu duoc 19, 1, 18gam Câu 2: Ta có: m chat ran giam mO mat di 0,32 gam n CO phan ung n O mat di 0,32 0, 02 mol VCO 0, 02.22, 0, 448 lít 16 Câu 3: Ta có: m chat ran giam 9,1 8,3 0,8gam n CO phan ung n O mat di 0, 05 mol Phương trình hóa học: t CuO + CO Cu + CO2 0,05 0,05 mol m CuO 0, 05.80 4gam Câu 4: Ta có: m chat ran giam 15, 13, 1, gam n CO2 n CO n O mat di 1, 0,1mol 16 Cho khí B tác dụng với dung dịch Ca(OH)2: n CaCO3 n CO2 0,1mol 8-D 9-C 10 - D m 0,1.100 10 gam Câu 5: Gọi số mol CuO Fe2O3 hỗn hợp ban đầu x, y mol 80x 160y 2, (*) Phương trình hóa học: t CuO + CO Cu + CO2 x → x mol t Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 y (1) → 2y (2) 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 0,8gam %m CuO 0,8 100% 33, 33% 2, Câu 6: n Cu 0, mol Xét phản ứng CuO + H2: n Cu n H 0, mol Xét phản ứng Fe2O3 + H2: n Fe 2.0, n H2 0, mol m Fe 22, gam 3 Câu 7: n CO 0, mol Ta có: d H2 20 M 40 m 40.0, gam Bảo toàn khối lượng: m CO m oxit m kl m m kl 0, 2.28 5, 6gam Câu 8: n H2SO4 0,1mol; n HCl 0,1mol n H 0, mol Cho m gam hỗn hợp X tác dụng vừa đủ với dung dịch hỗn hợp axit: n O2 Ta có: n CO n O pu 0,15 mol V 0,15.22, 3,36 lít Câu 9: n Fe 0, 04 mol; n H2 0, 01mol Gọi số mol Fe, FeO, Fe2O3 hỗn hợp X x, y, z mol 56x 72y 160z 2,88 (*) Xét phản ứng X + CO: Fe không phản ứng với CO t FeO + CO Fe + CO2 (1) y mol →y t Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 (2) n 0,15 mol H ... 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: Phương pháp chung để điều chế kim loại kiềm (Na, K…), kim loại kiềm thổ (Ca, Ba,... kim loại A oxi hóa ion kim loại thành kim loại B khử ion kim loại thành nguyên tử kim loại C dùng H2 CO để khử oxit kim loại thành kim loại nhiệt độ cao D dùng kim loại có tính khử mạnh đẩy kim. .. (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-D Câu 1: Ta có: n O mat di n H 0,1mol m chat ran giam 0 ,1.16 1, gam m Fe thu duoc 19, 1, 18gam Câu