Đang tải... (xem toàn văn)
Trang 1 DẠNG 6: ĐIỆN PHÂN Điện phân nóng chảy Phương pháp điện phân nóng chảy chỉ áp dụng điều chế các kim loại hoạt động rất mạnh như: Na, K, Mg, Ca, Ba, Al Điện phân nóng chảy oxit: chỉ áp dụng điều chế Al 2 3 2 3 4 2 6 O Al O Al NaAlF Tác dụng của 6 3 AlF Na (criolit): + Hạ nhiệt cho phản ứng + Tăng khả năng dẫn điện cho Al + Ngăn chặn sự tiếp xúc của oxi không khí với Al Quá trình điện phân: + Catot (): Al e Al 2 6 2 3 + Anot (+): Do điện cực làm bằng graphit (than chì) nên bị khí sinh ra ở anot ăn mòn. 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 6 6 CO O CO CO O C O e O + Phương trình phản ứng điện phân cho cả 2 cực là: 2 3 2 3 2 2 3 2 3 4 3 2 3 2 3 3 4 2 CO Al C O Al CO Al C O Al O Al O Al đpnc đpnc đpnc Khí ở anot sinh ra thường là hỗn hợp khí CO, CO2 và O2. Để đơn giản người ta thường chỉ xét phương trình 2 3 2 3 4 2 6 O Al O Al NaAlF Điện phân nóng chảy hidroxit (Chỉ áp dụng để điều chế các kim loại kiềm: Na, K) Tổng quát: O H O M MOH đpnc 2 2 2 1 2 2 (M = Na, K,…) Quá trình điện phân: + Catot (): M e M 2 2 2 + Anot (+): O H O e OH 2 2 2 1 2 2 Điện phân nóng chảy muối clorua (Chỉ áp dụng điều chế kim loại kiềm và kiềm thổ) Tổng quát: 2 2 2 xCl M MCl đpnc x (x=1,2,…) Điện phân dung dịch Áp dụng để điều chế các kim loại trung bình, yếu Trong điện phân dung dịch nước giữ một vai trò quan trọng + Là môi trường để các cation và anion di chuyển về 2 cực + Đôi khi nước tham gia vào quá trình điện phân Tại catot: OH H e O H 2 2 2 2 2 Tại anot: H O e O H 2 2 1 2 2 2 Về bản chất nước nguyên chất không bị điện phân do điện trở quá lớn. Do vậy muốn điện phân nước cần hòa thêm các chất điện ly mạnh như: muối tan, axit mạnh, bazo mạnh… Để viết được các phương trình điện ly một cách đầy đủ và chính xác, chúng ta cần lưu ý một số quy tắc kinh nghiệm sau đây: Trang 2 Quá trình khử xảy ra ở catot + Các ion kim loại từ Al 3+ thì bị khử thành kim loại, với thứ tự ưu tiên ngược từ dưới lên. Trong đó đặc biệt chú ý ion H + luôn bị khử cuối cùng trong dãy ưu tiên trên + Ở catot thứ tự điện phân: H Cu Fe Ag , , , 2 3 (của axit), H Fe Pb , ... 2 2 (của nước) + Nếu trong dung dịch điện phân có chứa 2 Fe , khi anot đã xảy ra điện phân nước trước khi 2 Fe thì H + sinh ra ở anot sẽ di chuyển về catot và bị điện phân trước Fe 2+ Khi anot chưa xảy ra điện phân nước trước khi Fe 2+ thì ở catot Fe 2+ sẽ bị điện phân chuyển thành Fe Quá trình oxi hóa ở anot + Ưu tiên 1: Đó là các kim loại trung bình và yếu + Ưu tiên 2: OH Cl Br I S 2 Nếu khi điện phân ở anot chứa đồng thời kim loại và anion (ion âm) thì anion không bị oxi hóa Các anion chứa oxi như: ... , , , , , 4 3 4 2 3 2 3 2 4 3 ClO PO SO CO SO NO coi như không bị oxi hóa. Nếu anot chỉ chứa các anion này thì O H 2 sẽ bị oxi hóa: H O e O H 2 2 1 2 2 2 Kết luận về các trường hợp điện phân dung dịch: Điện phân dung dịch muối của cation kim loại mạnh Al với gốc axit có oxi: ... , 3 4 2 KNO SO Na , các dung dịch axit có gốc axit chứa oxi: ..., , 3 4 2 KNO SO H các dung dịch bazơ tan của kim loại kiềm và kiềm thổ: NaOH, KOH, Ca(OH)2,… thì nước bị điện phân. Ví dụ: Điện phân dung dịch NaOH 2 2 2 2 1 H O O H đpđ Điện phân dung dịch axit mà gốc axit không có oxi: HCl, H2S, HBr,… thì thu được H2 + halogen hoặc S Ví dụ: Điện phân dung dịch HCl 2 2 2 Cl H HCl đpdd Điện phân dung dịch muối của cation kim loại trung bình yếu (sau Al) với gốc axit có oxi: ... ; 2 3 4 NO Fe CuSO cho ra kim loại + oxi + axit tương ứng Ví dụ: Điện phân dung dịch CuSO4: 4 2 2 2 4 2 1 SO H O Cu O H CuSO đpdd Điện phân dung dịch muối của cation kim loại mạnh Al với gốc axit không có oxi: NaCl; BaCl2, CaCl2, Na2S… cho ra bazơ tan + H2 + halogen hoặc S Ví dụ: Điện phân dung dịch CaCl2: 2 2 2 2 2 2 Cl H OH Ca O H CaCl đpdd Điện phân dung dịch Na2S S H NaOH O H S Na đpdd 2 2 2 2 2 Điện phân dung dịch muối của cation kim loại trung bình yếu (sau Al) với gốc axit không có oxi: ... ; 3 2 FeBr CuCl cho ra kim loại + halogen Ví dụ: điện phân dung dịch CuCl2 2 2 Cl Cu CuCl đpdd A. KHỞI ĐỘNG: NHẬN BIẾT Trang 3 Bài 1. Sau một thời gian điện phân 300ml dung dịch CuSO4 với điện cực graphit, khối lượng dung dịch giảm 16g. Để làm kết tủa hết ion Cu 2+ còn lại trong dung dịch sau điện phân cần dùng 100ml dung dịch H2S 1M. Nồng độ mol của dung dịch CuSO4 trước điện phân là A. 2M B. 2,5M C. 1,5M D. 1M Bài 2. Điện phân dung dịch chứa 23,4 gam muối ăn (với điện cực trơ, màng ngăn xốp) thu được 2,5 lít dung dịch có pH = 13. Phần trăm muối ăn bị điện phân là A. 65% B. 70% C. 80% D. 62,5% Bài 3. Điện phân dung dịch muối MCln bằng dòng điện 5A, điện cực trơ, sau 21 phút 27 giây ngừng điện phân, thấy trên catot sinh ra 2,1335 gam kim loại M. Xác định tên kim loại M A. Cu B. Fe C. Mg D. Zn Bài 4. Điện phân dung dịch hỗn hợp gồm 0,1 mol FeCl3; 0,2 mol CuCl2 và 0,1 mol HCl (điện cực trơ). Khi ở catot bắt đầu thoát khí thì ở anot thu được V lít khí (đktc). Biết hiệu suất của quá trình điện phân là 100%. Giá trị của V là: A. 4,48 B. 5,60 C. 11,20 D. 22,40 Bài 5. Tính thể tích khí (đktc) thu đư ợc khi điện phân hết 0,1 mol NaCl trong dung d ịch với điện cực trơ, màng ngăn xốp A. 0,024 lít B. 1,120 lít C. 2,240 lít D. 4,48 lít Bài 6. Điện phân dung dịch CuSO4 nồng độ 0,5M với điện cực trơ trong thì thu được 1 gam Cu. Nếu dùng dòng điện một chiều có cường độ 1A, thì thời gian điện phân tối thiểu là A. 50 phút 16 giây B. 40 phút 15 giây C. 0,45 giờ D. 0,65 giờ Bài 7. Điện phân 1 lít dung dịch 2 3 NO Cu 0,2M đến khi ở catot bắt đầu có khí thoát ra thì dừng lại thu được dung dịch A. Dung dịch A có thể hòa tan được tối đa bao nhiêu gam Fe? ( biết rằng có khí NO duy nhất thoát ra ngoài) A. 8,4 gam B. 4,8 gam C. 5,6 gam D. 11,2 gam Bài 8. Điện phân đến hết 0,1 mol 2 3 NO Cu trong dung dịch với điện cực trơ, thì sau điện phân khối lượng dung dịch đã giảm bao nhiêu gam A. 1,6 gam B. 6,4 gam C. 8,0 gam D. 18,8 gam Bài 9. Điện phân 1 lít dung dịch AgNO3 với điện cực trơ, dung dịch sau điện phân có pH = 2. Coi thể tích dung dịch sau điện phân không thay đổi. Khối lượng bạc bám ở catot là: A. 2,16 gam B. 1,08 gam C. 0,108 gam D. 0,54 gam Bài 10. Điện phân dung dịch NaCl cho đến khi hết muối với dòng điện 1,61A thấy hết 60 phút. Tính khối lượng khí thoát ra, biết rằng điện cực trơ, màng ngăn xốp A. 2,13 gam B. 0,06 gam C. 2,19 gam D. 2,22 gam B. TĂNG TỐC: THÔNG HIỂU Bài 11. Điện phân dung dịch X chứa 24,8 gam MSO4 (điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dòng điện không đổi) trong thời gian t giây, thu được 1,12 lít khí ở anot (đktc). Nếu thời gian điện phân là 2t giây thì tổng thể tích khí thu được ở cả hai điện cực là 3,248 lít (đktc) và khối lượng dung dịch giảm m gam so với ban đầu. Biết hiệu suất điện phân 100%, các khí sinh ra không tan vào dung d ịch. Giá trị của m là: Trang 4 A. 14,08 B. 14,56 C. 13,12 D. 13,21 Bài 12. Điện phân với hai điện cực trơ 200ml dung dịch chứa hỗn hợp NaCl 1,2M và CuSO4 1M trong thời gian t giây, I = 5A thì thu được dung dịch X và V lít hỗn hợp khí Y ở anot (đktc). Nhúng một thanh sắt vào X đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn rồi nhấc thanh sắt ra đem cân lại thấy khối lượng thanh sắt không bị thay đổi. Kết luận nào sau đây đúng? A. Thanh Fe không có phản ứng với dung dịch X B. Dung dịch X có môi trường bazơ C. t = 5018 giây D. V = 2,688 lít Bài 13. Hòa tan 4,5 gam tinh thể MSO4.5H2O vào nước được dung dịch X. Điện phân dung dịch X với điện cực trơ và cường độ dòng điện 1,93A. Nếu thời gian điện phân là t(s) thì thu được kim loại M ở catot và 156,8ml khí tại anot. Nếu thời gian điện phân là 2t(s) thì thu được 537,6 ml khí. Biết thể tích các khí đo ở đktc. Kim loại M và thời gian t lần lượt là: A. Cu và 1400s B. Cu và 2800s C. Ni và 2800s D. Ni và 1400s Bài 14. Điện phân dung dịch chứa 33 32 , Fe NO Cu NO với I = 10A, điện cực trơ đến khi dung dịch vừa hết màu xanh thì dừng lại, khi đó ở anot thu được 0,196 lít khí (đktc) và khối lượng dung dịch giảm 0,92g. Thời gian điện phân, số mol từng muối trước điện phân theo thứ tự trên là: A. 6,5 phút; 0,01 mol; 0,02 mol B. 5,6 phút; 0,01 mol; 0,01 mol C. 6,5 phút; 0,01 mol; 0,015 mol D. 5,6 phút; 0,015 mol; 0,01 mol Bài 15. Điện phân (điện cực trơ, hiệu suất điện phân 100%) dung dịch chứa đồng thời 0,15 mol 2 3 NO Cu và 0,12 mol HCl trong thời gian t giờ với cường độ dòng điện không đổi 2,68A thì ở anot thoát ra 0,672 lít khí (đktc) và thu đư ợc dung dịch X. Dung dịch X hòa tan tối đa m gam bột sắt (sản phẩm khử của 3 NO là khí NO duy nhất). Giá trị của t và m lần lượt là A. 0,6 và 10,08 B. 0,6 và 8,96 C. 0,6 và 9,24 D. 0,5 và 8,96 Bài 16. Điện phân có màng ngăn 500ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm CuCl2 0,1M và NaCl 0,5M (điện cực trơ, hiệu suất điện phân 100%) với cường độ dòng điện 5A trong 7720 giây. Dung dịch thu được sau điện phân có khả năng hòa tan m gam Al. Giá trị lớn nhất của m là A. 8,10 B. 2,70 C. 6,75 D. 5,40 Bài 17. Dung dịch X gồm AgNO3 x moll và 2 3 NO Cu y moll. Điện phân dung dịch X (điện cực trơ) đến khi nước bắt đầu điện phân trên cả 2 điện cực thì ngừng, thu được m gam chất rắn Y, dung dịch Z và khí T. Cho Y vào dung dịch Z, sau phản ứng thu được khí NO (sản phẩm khử duy nhất) và còn lại 0,5m gam hỗn hợp rắn. Tỉ lệ x:y có giá trị là: A. 8:15 B. 9:16 C. 4:11 D. 5:12 Bài 18. Điện phân (với điện cực trơ) 300ml dung dịch 2 3 NO Cu nồng độ a moll, sau một thời gian thu được dung dịch Y vẫn còn màu xanh, có khối lượng giảm 72 gam so với dung dịch ban đầu. Cho 6,72 gam bột sắt vào Y, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 31,2 gam hỗn hợp kim loại. Biết NO là sản phẩm khử duy nhất của 3 NO . Giá trị của a là A. 3,60 B. 4,05 C. 3,90 D. 3,75 Trang 5 Bài 19. Điện phân dung dịch X (rất loãng) chứa 0,08 mol 3 3 NO Fe và 0,02 mol 2 FeCl với cường độ dòng điện 9,65A trong 1000 giây (H = 100%). Sau điện phân khuấy đều dung dịch thấy có khí NO (sản phẩm khử duy nhất của 5 N ) thoát ra. Dung dịch sau cùng có khối lượng giảm so với dung dịch đầu là m gam. Giá trị gần nhất của m là: A. 2,22 B. 2,75 C. 2,18 D. 2,45 Bài 20. Điện phân (điện cực trơ, hiệu suất điện phân 100%) dung dịch chứa đồng thời 0,2 mol 3 3 NO Fe và 0,1 mol HCl trong thời gian t giờ với cường độ dòng điện không đổi 5,36A thì ở anot thoát ra 1,568 lít khí (đktc) và thu được dung dịch X. Dừng điện phân và cho vào dung dịch X m gam bột sắt thì tan vừa hết (sản phẩm khử của 3 NO là khí NO duy nhất). Giá trị của t và m lần lượt là: A. 0,9 và 4,34 B. 0,6 và 3,36 C. 0,5 và 4,34 D. 0,9 và 5,6 C. BỨT PHÁ: VẬN DỤNG Bài 21. Có hai bình điện phân mắc nối tiếp. Trong bình (1) đựng 40ml dung dịch NaOH 1,73M, Trong bình (2) có chứa dung dịch gồm 0,45 mol 2 3 NO Cu và 0,4 mol HCl. Điện phân dung dịch một thời gian thì dừng lại thấy nồng độ NaOH ở bình (1) là 2M. Cho tiếp 28 gam bột Fe vào dung dịch sau điện phân ở bình (2) đến khi phản ứng hoàn toàn thu được m gam hỗn hợp 2 kim loại. Biết NO là sản phẩm khử duy nhất của N +5 . Giá trị gần nhất với m là A. 18 B. 16 C. 17 D. 10 Bài 22. Điện phân 0,5 lít dung dịch 2 3 NO Cu 0,045M (d = 1,035gml) với điện cực trơ, cường độ dòng điện 9,65A trong thời gian t giây, thu được dung dịch X có pH = 1,00 (d = 1,036gml) (giả sử nước bay hơi không đáng kể). Giá trị của t là A. 96500 B. 45500 C. 55450 D. 57450 Bài 23. Điện phân với điện cực trơ 200g dung dịch hỗn hợp chứa 0,3 mol FeCl3, 0,1 mol CuCl2, 0,2 mol HCl đến khi khí bắt đầu thoát ra ở catot thì ngắt dòng điện. Để yên bình điện phân rồi thêm 250g dung dịch AgNO3 vừa đủ vào, phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 156,65 g kết tủa, V lít khí (đktc) và dung dịch Y chứa 2 muối. Nồng độ phần trăm của muối có phân tử khối lớn hơn trong Y có giá trị gần nhất với A. 27 B. 25 C. 15 D. 18 Bài 24. Cho 1,48 gam hỗn hợp gồm Fe và Cu có tỷ lệ mol tương ứng là 3:2 tác dụng với 500ml dung dịch hỗn hợp chứa HNO3 0,1M và HCl 0,06M thu được dung dịch X và khí NO ( sản phản khử duy nhất của N +5 ). Tiến hành điện phân dung dịch X với điện cực trơ, cường độ dòng điện không đổi I = 1,3124A trong thời gian t giây thấy khối lượng dung dịch sau điện phân giảm 1,849 gam so với ban đầu. Giá trị của t gần nhất với A. 2550 B. 2450 C. 2505 D. 2620 Bài 25. Điện phân 1 lít dung dịch X gồm 2 3 NO Cu 0,6M và FeCl3 0,4M đến khi anot thoát 17,92 lít khí (đktc) thì dừng lại. Lấy catot ra khỏi bình điện phân, khuấy đều dung dịch để phả ứng xảy ra hoàn toàn thì thu được dung dịch Y. Giả thiết kim loại sinh ra đều bám lên catot, sản phẩm khử của N +5 (nếu có) là NO duy nhất. Giá trị Y X m m gần nhất là? A. 92 gam B. 89 gam C. 90 gam D. 91 gam D. VỀ ĐÍCH: VẬN DỤNG CAO Trang 6 Bài 26. Tiến hành điện phân dung dịch X chứa 2 3 NO Cu và NaCl bằng điện cực trơ với cường độ dòng điện không đổi I = 5A, sau một thời gian thấy khối lượng catot tăng 11,52 gam; đồng thời thu được dung dịch Y và hỗn hợp khí có tỉ khối so với He bằng 12,875. Nếu thời gian điện phân là 8685 giây, tổng thể tích khí thoát ra ở 2 cực là 3,472 lít (đktc). Cho m gam bột Fe vào dung dịch Y, kết thúc phản ứng thấy thoát ra khí NO (sản phẩm khử duy nhất) và còn lại 0,75m gam hỗn hợp rắn. Giá trị m là: A. 19,12 gam B. 20,16 gam C. 17,52 gam D. 18,24 gam Bài 27. Dung dịch X chứa m gam chất tan gồm 2 3 NO Cu (có gam m NO Cu 5 2 3 ) và NaCl. Điện phân dung dịch X với điện cực trơ, màng ngăn xốp với cường độ dòng điện không đổi. Sau thời gian t giây thì thu được dung dịch Y chứa (m 18,79) gam chất tan và có khí thoát ra ở catot. Nếu thời gian điện phân là 2t giây thì thu được dung dịch Z chứa a gam chất tan và hỗn hợp khí T chứa 3 khí và có tỉ khối hơi so với hidro là 16. Cho Z vào dung dịch 0,1 mol FeCl2 và 0,2 mol HCl thì thu được dung dịch chứa (a + 16,46) gam chất tan (không chứa H + ) và có khí thoát ra. Tổng giá trị m + a là A. 73,42 B. 72,76 C. 74,56 D. 76,24 Bài 28. Tiến hành điện phân dung dịch chứa 2 3 NO Cu và CuCl2 bằng điện cực trơ, màng ngăn xốp với cường độ dòng điện I = 5A tới khi nước bắt đầu điện phân ở 2 điện cực thì dừng điện phân; thấy khối lượng dung dịch giảm 20,815 gam. Cho 3,52 gam hỗn hợp gồm Mg và MgO có tỉ lệ mol 2:1 vào dung dịch sau điện phân, kết thúc phản ứng thu được dung dịch X chứa 18,16 gam muối và 268,8ml khí Y duy nhất (đktc). Thời gian điện phân là A. 8106s B. 8260s C. 8400s D. 8206s Bài 29. Cho hồn hợp X gồm CuO và NaOH có tỉ lệ số mol 1:1 tác dụng vừa đủ với dung dịch hỗn hợp HCl 1M và 4 2 SO H 0,5M thu được dung dịch Y chỉ chứa m gam hỗn hợp muối trung hòa. Điện phân dung dịch Y với điện cực trơ màng ngăn xốp cường độ I = 2,68A đến khi khối lượng dung dịch giảm 20,225 gam mất t giây thì dừng lại thu được dung dịch Z. Cho m gam Fe vào dung dịch Z sau khi phản ứng kết thúc thu được 0,9675m gam hỗn hợp 2 kim loại. Giá trị của t là A. 11523 B. 10684 C. 12124 D. 14024 Bài 30. Mắc nối tiếp 2 bình điện phân: Bình 1: Chứa 800 ml dung dịch muối MCl2 aM và HCl 4a M Bình 2: Chứa 800ml dung dịch AgNO3 Sau 3 phút 13 giây điện phân thì ở catot bình 1 thoát ra 1,6 gam kim loại còn ở catot bình 2 thoát ra 5,4 gam kim loại. Sau 9 phút 39 giây điện phân thì ở catot bình 1 thoát ra 3,2 gam kim loại còn ở catot bình 2 thoát ra 16,2 gam kim loại. Biết hiệu suất điện phân là 100%. Kim loại M và nồng độ dung dịch HCl là A. Cu; 0,0625M B. Zn; 0,25M C. Cu; 0,25M D. Zn; 0,125M HƯỚNG DẪN GIẢI VÀ ĐÁP ÁN 1. D 2. D 3. A 4. B 5. C 6. A 7. A 8. C 9. B 10. C 11. D 12. C 13. D 14. D 15. C 16. C 17. A 18. D 19. A 20. A Trang 7 Bài 21: Phương trình điện phân: Bình 1: 2 2 2 2 2 O H O H Bình 2: 2 2 2 Cl Cu Cl Cu 2 2 2 4 2 2 2 O H Cu O H Cu Sau điện phân: + Thể tích dung dịch NaOH ở bình 1 = ml 6 , 34 03461 , 0 2 0692 , 0 Thể tích nước bị điện phân = 40 34,6 = 5,4 ml Số mol nước bị điện phân ở bình 1 = mol 3 , 0 18 4 , 5 + Bình 2: O H Cu n n 2 điện phân (I) mol n mol du Cu 15 , 0 3 , 0 45 , 0 3 , 0 2 mol n n Cl Cl 2 , 0 2 1 2 O H n 2 điện phân (1) = mol n mol H 6 , 0 4 , 0 2 , 0 1 , 0 2 , 0 3 , 0 Cho 0,5 mol Fe vào dung dịch bình 2 sau phản ứng điện phân O H NO Fe NO H Fe 2 2 3 4 2 3 2 8 3 0,225 0,6 0,225 Cu Fe Cu Fe 2 2 0,15 0,15 0,15 0,15 gam m 6 , 16 15 , 0 . 64 15 , 0 225 , 0 5 , 0 . 56 gần với giá trị 17 nhất Chọn đáp án C Bài 22. Có mdung dịch ban đầu = 500.1,035 = 517,5 gam Trường hợp 1: Cu 2+ chưa bị điện phân hết (x < 0,0225) 2 2 2 4 2 2 2 O H Cu O H Cu x x 2x 0,5x mdung dịch sau phản ứng = 517,5 (64x + 32.0,5x) = 517,5 80x Vdung dịch sau phản ứng = ml x 036 , 1 80 5 , 517 Sau phản ứng dung dịch có M H pH 1 , 0 1 0225 , 0 0249 , 0 1 , 0 10 . 80 5 , 517 036 , 1 . 2 3 mol x x x Loại Trường hợp 2: Cu 2+ bị điện phân hết 2 2 2 4 2 2 2 O H Cu O H Cu 0,0225 0,0225 0,045 0,01125 2 2 2 2 2 O H O H x x 0,5x mdung dịch sau phản ứng = x x x 18 7 , 515 2 5 , 0 01125 , 0 . 32 0225 , 0 . 64 5 , 517 Vdung dịch sau phản ứng = ml x 036 , 1 18 7 , 515 Trang 8 Sau phản ứng dung dịch có M H pH 1 , 0 1 mol x x 75 , 2 1 , 0 10 . 18 7 , 515 036 , 1 . 045 , 0 3 Thời gian điện phân: s x t 55450 65 , 9 96500 . 2 2 . 0225 , 0 Chọn đáp án C Bài 23. Khí bắt đầu thoát ra ở catot là khi Fe 3+ , Cu 2+ bị điện phân hết, H + vừa bị điện phân Phương trình điện phân: 2 2 3 2 2 2 Cl Fe Cl Fe 0,3 0,3 0,3 0,15 2 2 2 Cl Cu Cl Cu 0,1 0,2 0,1 0,1 2 2 2 2 Cl H Cl H Thêm dung dịch AgNO3 vừa đủ vào O H NO e NO H 2 3 2 3 4 0,2 0,05 g mY 1 , 274 25 , 0 . 71 05 , 0 . 30 65 , 156 250 200 Dung dịch Y Chứa 2 muối là: 3 3 2 3 ; NO Fe NO Cu Muối có phân tử khối lớn hơn là 3 3 NO Fe % 49 , 26 % 100 . 1 , 274 3 , 0 . 242 % 3 3 NO Fe C gần với giá trị 27 phút Chọn đáp án A Bài 24. Có mol n mol n n n g n n Cu Fe Cu Fe Cu Fe 01 , 0 015 , 0 2 : 3 : 48 , 1 64 56 (Fe, Cu) + (0,05 mol HNO3 + 0,03 mol HCl) O H NO Fe NO H Fe 2 3 3 2 4 0,015 0,06 0,015 0,015 O H NO Cu NO H Cu 2 2 3 2 3 2 8 3 0,0075 0,02 0,005 0,0075 2 2 3 2 2 Fe Cu Fe Cu 0,0025 0,005 0,0025 0,005 Dung dịch X chứa: 0,01 mol Fe 3+ ,0,01 mol Cu 2+ , 0,005 mol Fe 2+ , 0,03 mol Cl , 0,03 mol 3 NO Điện phân X: 2 2 3 2 2 2 Cl Fe Cl Fe 2 2 2 Cl Cu Cl Cu 2 2 2 4 2 2 2 O H Fe O H Fe Nếu điện phân vừa hết 2 Cu Trang 9 mdung dịch giảm = 849 , 1 705 , 1 01 , 0 2 01 , 0 . 71 01 , 0 . 64 2 g m m Cl Cu Chứng tỏ đã xảy ra điện phân Fe 2+ . Đặt số mol Fe 2+ đã bị điện phân là x mdung dịch giảm = g x x m m m m O Cl Cu Fe 849 , 1 2 . 32 015 , 0 . 71 01 , 0 . 64 56 2 2 Thời gian điện phân: s t 2500 3124 , 1 96500 . 002 , 0 . 2 01 , 0 . 2 01 , 0 Gần nhất với giá trị 2505(s) Chọn đáp án C Bài 25. Phương trình điện phân: 2 2 3 2 2 2 Cl Fe Cl Fe 2 2 2 Cl Cu Cl Cu 2 2 2 4 2 2 2 O H Cu O H Cu 2 2 2 2 2 O H O H mol n mol n Cl anot 6 , 0 8 , 0 4 , 22 92 , 17 max 2 Chứng tỏ anot đã có O2 thoát ra mol n O 2 , 0 6 , 0 8 , 0 2 Có 2 3 2 2 2 6 , 0 . 2 4 , 0 2 , 0 . 4 6 , 0 . 2 4 2 Cu Fe O Cl n n n n Chứng tỏ Cu 2+ đã bị điện phân hết, ở catot H + đã bị điện phân (H + sinh ra ở anot, di chuyển về catot) mol n H 2 , 0 2 6 , 0 . 2 , 0 2 , 0 . 4 6 , 0 . 2 2 Phản ứng sau điện phân: O H NO Fe NO H Fe 2 3 3 2 2 3 4 3 0,4 0,4 1,2 g m m m m m m m mol n NO H O Cl Cu Y X NO 8 , 90 1 , 0 . 30 2 , 0 . 2 2 , 0 . 32 6 , 0 . 71 6 , 0 . 64 1 , 0 4 4 , 0 2 2 2 Gần với giá trị 91 nhất Chọn đáp án D D.VỀ ĐÍCH: VẬN DỤNG CAO Bài 26. Thí nghiệm 2: Nếu t = 8685s, có khí thoát ra ở cả hai điện cực Chứng tỏ Cu 2+ bị điện phân hết Tại catot: OH H e O H Cu e Cu 2 2 2 2 2 2 2 Tại anot: Trang 10 2 2 2 4 4 2 2 2 O e H O H e Cl Cl + Trường hợp 1: Đã có khí thoát ra ở catot ở thí nghiệm 1, Cu 2+ bị điện phân hết mol n Cu 18 , 0 64 52 , 11 2 Thí nghiệm 2: Có mol n mol n mol n n n mol n n n Cl O H O Cl H O Cl 005 , 0 115 , 0 45 , 0 96500 5 . 8685 2 18 , 0 . 2 4 2 155 , 0 4 , 22 472 , 3 2 2 2 2 2 2 2 2 Loại Trường hợp 2: Chưa có khí thoát ra ở catot ở thí nghiệm 1 mol n mol n n n n n mol n n n O Cl O Cl O Cl Cu O Cl 06 , 0 06 , 0 5 , 51 875 , 12 . 4 32 71 36 , 0 64 52 , 11 . 2 2 4 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Thí nghiệm 2: Có mol n mol n mol n n mol n n n Cl O O Cl H O Cl 0125 , 0 0825 , 0 06 , 0 155 , 0 0825 , 0 4 06 , 0 . 2 45 , 0 45 , 0 96500 5 . 8685 4 2 155 , 0 4 , 22 472 , 3 2 2 2 2 2 2 2 g m m n n n m m m m mol n mol n mol n Y Cu Y Cu Y H Cu pu Fe Y H Y Cu Cu 12 , 19 0325 , 0 . 64 0325 , 0 24 , 0 . 8 3 . 56 25 , 0 64 8 3 . 56 75 , 0 24 , 0 06 , 0 . 4 , 0325 , 0 18 , 0 2125 , 0 2125 , 0 2 0125 , 0 . 2 45 , 0 ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( 2 2 2 2 Chọn đáp án A Bài 27. Đặt số mol của 2 3 NO Cu và NaCl là x và y Phương trình điện phân: Tại catot: 2 2 Cu e Cu x x 22 2 2 2 H O e H OH z Tại anot 2 2 2 4 4 2 2 2 O e H O H e Cl Cl Điện phân t(s): Trang 11 2 18,79 18,79 64 71. 17.2 1 Cu Cl OH m m m m m x x z z Điện phân 2t(s): hỗn hợp khí T chứa 3 khí T: mol y z x O mol y Cl zmol x x z x H 4 4 4 : 2 : 2 2 2 : 2 2 2 0 5 , 19 60 30 2 . 16 4 4 4 2 2 4 4 8 2 2 5 , 35 y z x y z x z x y y z x z x y M T (2) a gam dung dịch Z: mol HCl mol FeCl mol x y OH xmol NO ymol Na 2 , 0 : 1 , 0 : 2 : 2 : : 2 3 O H H OH 2 (y2x) (y2x) O H NO Fe NO H Fe 2 3 3 2 2 3 4 3 0,1 (0,2+2xy) 2x NO O H HCl FeCl m m m m a a 2 2 46 , 16 Dung dịch sau phản ứng không chứa H + H phản ứng hết 4 2 2 , 0 . 30 2 2 2 , 0 2 . 18 2 , 0 . 5 , 36 1 , 0 . 127 46 , 16 y x y x x y (3) Từ (1), (2), (3) suy ra: 96 , 45 5 , 58 188 07 , 0 4 , 0 12 , 0 y x m z y x g m a x y y x a 76 , 72 8 , 26 2 . 17 23 2 . 62 Chọn đáp án B Bài 28. Phương trình điện phân 2 2 2 Cl Cu Cl Cu x 2x x x 2 2 2 4 2 2 2 O H Cu O H Cu Y y 2y 0,5y Có mdung dịch giảm = gam y x y x m m m O Cl Cu 815 , 20 5 , 0 . 32 71 64 2 2 Cho (Mg, MgO) + dung dịch sau điện phân → 18,16g muối + 0,012mol khí Y + Có mol n mol n n n g n n MgO Mg MgO Mg MgO Mg 04 , 0 08 , 0 1 : 2 : 52 , 3 40 24 Trang 12 + mmuối = mol n g n m m NO NH NO NH NO NH NO Mg 005 , 0 16 , 18 80 04 , 0 08 , 0 . 148 3 4 3 4 3 4 2 3 + Giả sử 1 mol N +5 nhận n mol e để chuyển thành N trong khí Y Áp dụng bảo toàn electron có: 3 4 8 012 , 0 2 NO NH Mg n n n 10 n Khí Y là N2 mol x mol y mol n n n y N NO NH NO Mg 073 , 0 137 , 0 274 , 0 2 2 2 2 2 3 4 2 3 Thời gian điện phân s t 8016 5 96500 . 2 . 073 , 0 137 , 0 Chọn đáp án A Bài 29. X (x mol CuO, x mol NaOH) + V lít (HCl 1M và H2SO4 0,5M)→ dung dịch Y chỉ chứa muối trung hòa Phản ứng xảy ra vừa đủ Áp dụng bảo toàn điện tích x V x x V V 5 , 1 2 2 . 5 , 0 x x x x x m 25 , 212 5 , 1 . 5 , 0 . 96 5 , 1 . 5 , 35 23 64 Điện phân dung dịch Y → dung dịch Z (phản ứng với Fe → 2 kim loại) Chứng tỏ phản ứng điện phân còn dư Cu 2+ Khối lượng 2 kim loại thu được < khối lượng Fe cho vào Chứng tỏ trong dung dịch chứa H + , ở anot H2O đã bị điện phân 2 2 2 Cl Cu Cl Cu 0,75x 1,5x 0,75x 0,75x 2 2 2 4 2 2 2 O H Cu O H Cu y y 2y 0,5y Cu Fe Cu Fe 2 2 (0,25xy) (0,25xy) (0,25xy) 2 2 2 H Fe H Fe y 2y x y x m x y y x y x y m m 139 , 0 25 , 212 . 0325 , 0 0325 , 0 2 64 25 , 0 . 64 25 , 0 . 56 9675 , 0 Có mdung dịch giảm = g y x y x m m m O Cl Cu 225 , 20 5 , 0 . 32 75 , 0 . 71 75 , 0 . 64 2 2 s t y x 11523 68 , 2 96500 . 2 . 025 , 0 18 , 0 . 75 , 0 025 , 0 18 , 0 Chọn đáp án A Bài 30. 2 bình mắc nối tiếp nên dòng điện chạy qua có cùng cường độ Đổi 3 phút 13 giây = 193 giây; 9 phút 39 giây = 579 giây Phương trình điện phân Bình 1: 2 2 2 2 2 2 2 Cl H Cl H Cl M Cl M Trang 13 Bình 2: 2 2 4 4 2 4 O H Ag O H Ag + Bình 2: 2 , 16 4 , 5 579 193 2 1 2 1 KL KL m m t t Chứng tỏ Ag + còn dư sau khi điện phân 193s, có thể còn dư sau điện phân 579s Điện phân 193s: A t A F n m I e Ag 25 193 . 108 96500 . 1 . 4 , 5 . . . + Bình 1: 2 , 3 6 , 1 579 193 2 ) 1 ( 2 1 KL KL m m t t Chứng tỏ M 2+ ở bình 1 bị điện phân trước, sau khi điện phân 193s thì M 2+ còn dư; sau khi điện phân 579s thì M 2+ hết; H + đã bị điện phân Điện phân 193s: 64 025 , 0 6 , 1 025 , 0 96500 . 2 193 . 25 M M M mol n M là Cu M a C M a a HCl M 25 , 0 4 0625 , 0 64 2 , 3 8 , 0 Chọn đáp án A
DẠNG 6: ĐIỆN PHÂN Điện phân nóng chảy Phương pháp điện phân nóng chảy áp dụng điều chế kim loại hoạt động mạnh như: Na, K, Mg, Ca, Ba, Al Điện phân nóng chảy oxit: áp dụng điều chế Al Al 2O3 NaAlF 6 Al 3O2 - Tác dụng Na3 AlF6 (criolit): + Hạ nhiệt cho phản ứng + Tăng khả dẫn điện cho Al + Ngăn chặn tiếp xúc oxi khơng khí với Al - Quá trình điện phân: + Catot (-): Al 3 6e Al + Anot (+): Do điện cực làm graphit (than chì) nên bị khí sinh anot ăn mòn 6O 2 6e 3O2 2C O2 2CO 2CO O2 2CO2 + Phương trình phản ứng điện phân cho cực là: Al 2O3 đpnc Al 3O2 Al 2O3 3C đpnc Al 3CO Al 2O3 3C đpnc Al 3CO2 - Khí anot sinh thường hỗn hợp khí CO, CO2 O2 Để đơn giản người ta thường xét phương trình Al 2O3 NaAlF 6 Al 3O2 Điện phân nóng chảy hidroxit (Chỉ áp dụng để điều chế kim loại kiềm: Na, K) 2M O2 H 2O (M = Na, K,…) - Tổng quát: 2MOH đpnc - Quá trình điện phân: + Catot (-): 2M 2e 2M + Anot (+): 2OH 2e O2 H 2O Điện phân nóng chảy muối clorua (Chỉ áp dụng điều chế kim loại kiềm kiềm thổ) - Tổng quát: 2MCl x đpnc 2M xCl2 (x=1,2,…) Điện phân dung dịch - Áp dụng để điều chế kim loại trung bình, yếu - Trong điện phân dung dịch nước giữ vai trị quan trọng + Là mơi trường để cation anion di chuyển cực + Đơi nước tham gia vào q trình điện phân Tại catot: 2H 2O 2e H 2OH Tại anot: H 2O 2e O2 2 H - Về chất nước nguyên chất không bị điện phân điện trở lớn Do muốn điện phân nước cần hòa thêm chất điện ly mạnh như: muối tan, axit mạnh, bazo mạnh… - Để viết phương trình điện ly cách đầy đủ xác, cần lưu ý số quy tắc kinh nghiệm sau đây: Trang Quá trình khử xảy catot + Các ion kim loại từ Al3+ bị khử thành kim loại, với thứ tự ưu tiên ngược từ lên Trong đặc biệt ý ion H+ bị khử cuối dãy ưu tiên + Ở catot thứ tự điện phân: Ag , Fe3 , Cu 2 , H (của axit), Pb 2 Fe 2 , H (của nước) + Nếu dung dịch điện phân có chứa Fe 2 , anot xảy điện phân nước trước Fe 2 H+ sinh anot di chuyển catot bị điện phân trước Fe2+ Khi anot chưa xảy điện phân nước trước Fe2+ catot Fe2+ bị điện phân chuyển thành Fe Q trình oxi hóa anot + Ưu tiên 1: Đó kim loại trung bình yếu + Ưu tiên 2: S 2 I Br Cl OH Nếu điện phân anot chứa đồng thời kim loại anion (ion âm) anion khơng bị oxi hóa 2 2 2 3 Các anion chứa oxi như: NO3 , SO4 , CO3 , SO3 , PO4 , ClO4 coi không bị oxi hóa Nếu anot chứa anion H 2O bị oxi hóa: H 2O 2e O2 2 H Kết luận trường hợp điện phân dung dịch: - Điện phân dung dịch muối cation kim loại mạnh Al với gốc axit có oxi: Na2 SO4 , KNO3 , dung dịch axit có gốc axit chứa oxi: H SO4 , KNO3 , dung dịch bazơ tan kim loại kiềm kiềm thổ: NaOH, KOH, Ca(OH)2,… nước bị điện phân Ví dụ: Điện phân dung dịch NaOH H 2O đpđ O2 H 2 - Điện phân dung dịch axit mà gốc axit khơng có oxi: HCl, H2S, HBr,… thu H2 + halogen S Ví dụ: Điện phân dung dịch HCl 2HCl đpdd H Cl2 - Điện phân dung dịch muối cation kim loại trung bình - yếu (sau Al) với gốc axit có oxi: CuSO4 ; FeNO3 2 cho kim loại + oxi + axit tương ứng Ví dụ: Điện phân dung dịch CuSO4: CuSO4 H 2O đpdd Cu O2 H SO4 - Điện phân dung dịch muối cation kim loại mạnh Al với gốc axit khơng có oxi: NaCl; BaCl2, CaCl2, Na2S… cho bazơ tan + H2 + halogen S Ví dụ: Điện phân dung dịch CaCl2: CaCl 2H 2O đpdd Ca OH 2 H Cl Điện phân dung dịch Na2S Na2 S 2H 2O đpdd 2NaOH H S - Điện phân dung dịch muối cation kim loại trung bình - yếu (sau Al) với gốc axit khơng có oxi: CuCl2 ; FeBr3 cho kim loại + halogen Ví dụ: điện phân dung dịch CuCl2 CuCl2 đpdd Cu Cl2 A KHỞI ĐỘNG: NHẬN BIẾT Trang Bài Sau thời gian điện phân 300ml dung dịch CuSO4 với điện cực graphit, khối lượng dung dịch giảm 16g Để làm kết tủa hết ion Cu2+ lại dung dịch sau điện phân cần dùng 100ml dung dịch H2S 1M Nồng độ mol dung dịch CuSO4 trước điện phân A 2M B 2,5M C 1,5M D 1M Bài Điện phân dung dịch chứa 23,4 gam muối ăn (với điện cực trơ, màng ngăn xốp) thu 2,5 lít dung dịch có pH = 13 Phần trăm muối ăn bị điện phân A 65% B 70% C 80% D 62,5% Bài Điện phân dung dịch muối MCln dòng điện 5A, điện cực trơ, sau 21 phút 27 giây ngừng điện phân, thấy catot sinh 2,1335 gam kim loại M Xác định tên kim loại M A Cu B Fe C Mg D Zn Bài Điện phân dung dịch hỗn hợp gồm 0,1 mol FeCl3; 0,2 mol CuCl2 0,1 mol HCl (điện cực trơ) Khi catot bắt đầu khí anot thu V lít khí (đktc) Biết hiệu suất trình điện phân 100% Giá trị V là: A 4,48 B 5,60 C 11,20 D 22,40 Bài Tính thể tích khí (đktc) thu điện phân hết 0,1 mol NaCl dung dịch với điện cực trơ, màng ngăn xốp A 0,024 lít B 1,120 lít C 2,240 lít D 4,48 lít Bài Điện phân dung dịch CuSO4 nồng độ 0,5M với điện cực trơ thu gam Cu Nếu dùng dịng điện chiều có cường độ 1A, thời gian điện phân tối thiểu A 50 phút 16 giây B 40 phút 15 giây C 0,45 D 0,65 Bài Điện phân lít dung dịch Cu NO3 2 0,2M đến catot bắt đầu có khí dừng lại thu dung dịch A Dung dịch A hịa tan tối đa gam Fe? ( biết có khí NO ngồi) A 8,4 gam B 4,8 gam C 5,6 gam D 11,2 gam Bài Điện phân đến hết 0,1 mol Cu NO3 2 dung dịch với điện cực trơ, sau điện phân khối lượng dung dịch giảm gam A 1,6 gam B 6,4 gam C 8,0 gam D 18,8 gam Bài Điện phân lít dung dịch AgNO3 với điện cực trơ, dung dịch sau điện phân có pH = Coi thể tích dung dịch sau điện phân không thay đổi Khối lượng bạc bám catot là: A 2,16 gam B 1,08 gam C 0,108 gam D 0,54 gam Bài 10 Điện phân dung dịch NaCl hết muối với dòng điện 1,61A thấy hết 60 phút Tính khối lượng khí ra, biết điện cực trơ, màng ngăn xốp A 2,13 gam B 0,06 gam C 2,19 gam D 2,22 gam B TĂNG TỐC: THÔNG HIỂU Bài 11 Điện phân dung dịch X chứa 24,8 gam MSO4 (điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dịng điện khơng đổi) thời gian t giây, thu 1,12 lít khí anot (đktc) Nếu thời gian điện phân 2t giây tổng thể tích khí thu hai điện cực 3,248 lít (đktc) khối lượng dung dịch giảm m gam so với ban đầu Biết hiệu suất điện phân 100%, khí sinh khơng tan vào dung dịch Giá trị m là: Trang A 14,08 B 14,56 C 13,12 D 13,21 Bài 12 Điện phân với hai điện cực trơ 200ml dung dịch chứa hỗn hợp NaCl 1,2M CuSO4 1M thời gian t giây, I = 5A thu dung dịch X V lít hỗn hợp khí Y anot (đktc) Nhúng sắt vào X đến phản ứng xảy hoàn toàn nhấc sắt đem cân lại thấy khối lượng sắt không bị thay đổi Kết luận sau đúng? A Thanh Fe khơng có phản ứng với dung dịch X B Dung dịch X có mơi trường bazơ C t = 5018 giây D V = 2,688 lít Bài 13 Hòa tan 4,5 gam tinh thể MSO4.5H2O vào nước dung dịch X Điện phân dung dịch X với điện cực trơ cường độ dòng điện 1,93A Nếu thời gian điện phân t(s) thu kim loại M catot 156,8ml khí anot Nếu thời gian điện phân 2t(s) thu 537,6 ml khí Biết thể tích khí đo đktc Kim loại M thời gian t là: A Cu 1400s B Cu 2800s C Ni 2800s D Ni 1400s Bài 14 Điện phân dung dịch chứa Fe NO3 3 , Cu NO3 2 với I = 10A, điện cực trơ đến dung dịch vừa hết màu xanh dừng lại, anot thu 0,196 lít khí (đktc) khối lượng dung dịch giảm 0,92g Thời gian điện phân, số mol muối trước điện phân theo thứ tự là: A 6,5 phút; 0,01 mol; 0,02 mol B 5,6 phút; 0,01 mol; 0,01 mol C 6,5 phút; 0,01 mol; 0,015 mol D 5,6 phút; 0,015 mol; 0,01 mol Bài 15 Điện phân (điện cực trơ, hiệu suất điện phân 100%) dung dịch chứa đồng thời 0,15 mol Cu NO3 2 0,12 mol HCl thời gian t với cường độ dịng điện khơng đổi 2,68A anot 0,672 lít khí (đktc) thu dung dịch X Dung dịch X hòa tan tối đa m gam bột sắt (sản phẩm khử NO3 khí NO nhất) Giá trị t m A 0,6 10,08 B 0,6 8,96 C 0,6 9,24 D 0,5 8,96 Bài 16 Điện phân có màng ngăn 500ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm CuCl2 0,1M NaCl 0,5M (điện cực trơ, hiệu suất điện phân 100%) với cường độ dòng điện 5A 7720 giây Dung dịch thu sau điện phân có khả hịa tan m gam Al Giá trị lớn m A 8,10 B 2,70 C 6,75 D 5,40 Bài 17 Dung dịch X gồm AgNO3 x mol/l Cu NO3 2 y mol/l Điện phân dung dịch X (điện cực trơ) đến nước bắt đầu điện phân điện cực ngừng, thu m gam chất rắn Y, dung dịch Z khí T Cho Y vào dung dịch Z, sau phản ứng thu khí NO (sản phẩm khử nhất) lại 0,5m gam hỗn hợp rắn Tỉ lệ x:y có giá trị là: A 8:15 B 9:16 C 4:11 D 5:12 Bài 18 Điện phân (với điện cực trơ) 300ml dung dịch Cu NO3 2 nồng độ a mol/l, sau thời gian thu dung dịch Y cịn màu xanh, có khối lượng giảm 72 gam so với dung dịch ban đầu Cho 6,72 gam bột sắt vào Y, sau phản ứng xảy hoàn toàn, thu 31,2 gam hỗn hợp kim loại Biết NO sản phẩm khử NO3 Giá trị a A 3,60 B 4,05 C 3,90 D 3,75 Trang Bài 19 Điện phân dung dịch X (rất loãng) chứa 0,08 mol FeNO3 3 0,02 mol FeCl2 với cường độ dòng điện 9,65A 1000 giây (H = 100%) Sau điện phân khuấy dung dịch thấy có khí NO (sản phẩm khử N 5 ) Dung dịch sau có khối lượng giảm so với dung dịch đầu m gam Giá trị gần m là: A 2,22 B 2,75 C 2,18 D 2,45 Bài 20 Điện phân (điện cực trơ, hiệu suất điện phân 100%) dung dịch chứa đồng thời 0,2 mol FeNO3 3 0,1 mol HCl thời gian t với cường độ dịng điện khơng đổi 5,36A anot 1,568 lít khí (đktc) thu dung dịch X Dừng điện phân cho vào dung dịch X m gam bột sắt tan vừa hết (sản phẩm khử NO3 khí NO nhất) Giá trị t m là: A 0,9 4,34 B 0,6 3,36 C 0,5 4,34 D 0,9 5,6 C BỨT PHÁ: VẬN DỤNG Bài 21 Có hai bình điện phân mắc nối tiếp Trong bình (1) đựng 40ml dung dịch NaOH 1,73M, Trong bình (2) có chứa dung dịch gồm 0,45 mol Cu NO3 2 0,4 mol HCl Điện phân dung dịch thời gian dừng lại thấy nồng độ NaOH bình (1) 2M Cho tiếp 28 gam bột Fe vào dung dịch sau điện phân bình (2) đến phản ứng hồn tồn thu m gam hỗn hợp kim loại Biết NO sản phẩm khử N+5 Giá trị gần với m A 18 B 16 C 17 D 10 Bài 22 Điện phân 0,5 lít dung dịch Cu NO3 2 0,045M (d = 1,035g/ml) với điện cực trơ, cường độ dòng điện 9,65A thời gian t giây, thu dung dịch X có pH = 1,00 (d = 1,036g/ml) (giả sử nước bay không đáng kể) Giá trị t A 96500 B 45500 C 55450 D 57450 Bài 23 Điện phân với điện cực trơ 200g dung dịch hỗn hợp chứa 0,3 mol FeCl3, 0,1 mol CuCl2, 0,2 mol HCl đến khí bắt đầu catot ngắt dịng điện Để yên bình điện phân thêm 250g dung dịch AgNO3 vừa đủ vào, phản ứng xảy hoàn tồn thu 156,65 g kết tủa, V lít khí (đktc) dung dịch Y chứa muối Nồng độ phần trăm muối có phân tử khối lớn Y có giá trị gần với A 27 B 25 C 15 D 18 Bài 24 Cho 1,48 gam hỗn hợp gồm Fe Cu có tỷ lệ mol tương ứng 3:2 tác dụng với 500ml dung dịch hỗn hợp chứa HNO3 0,1M HCl 0,06M thu dung dịch X khí NO ( sản phản khử N+5) Tiến hành điện phân dung dịch X với điện cực trơ, cường độ dòng điện không đổi I = 1,3124A thời gian t giây thấy khối lượng dung dịch sau điện phân giảm 1,849 gam so với ban đầu Giá trị t gần với A 2550 B 2450 C 2505 D 2620 Bài 25 Điện phân lít dung dịch X gồm Cu NO3 2 0,6M FeCl3 0,4M đến anot 17,92 lít khí (đktc) dừng lại Lấy catot khỏi bình điện phân, khuấy dung dịch để phả ứng xảy hồn tồn thu dung dịch Y Giả thiết kim loại sinh bám lên catot, sản phẩm khử N+5 (nếu có) NO Giá trị mX mY gần là? A 92 gam B 89 gam C 90 gam D 91 gam D VỀ ĐÍCH: VẬN DỤNG CAO Trang Bài 26 Tiến hành điện phân dung dịch X chứa Cu NO3 2 NaCl điện cực trơ với cường độ dịng điện khơng đổi I = 5A, sau thời gian thấy khối lượng catot tăng 11,52 gam; đồng thời thu dung dịch Y hỗn hợp khí có tỉ khối so với He 12,875 Nếu thời gian điện phân 8685 giây, tổng thể tích khí cực 3,472 lít (đktc) Cho m gam bột Fe vào dung dịch Y, kết thúc phản ứng thấy khí NO (sản phẩm khử nhất) lại 0,75m gam hỗn hợp rắn Giá trị m là: A 19,12 gam B 20,16 gam C 17,52 gam D 18,24 gam Bài 27 Dung dịch X chứa m gam chất tan gồm Cu NO3 2 (có mCu NO3 2 gam ) NaCl Điện phân dung dịch X với điện cực trơ, màng ngăn xốp với cường độ dòng điện khơng đổi Sau thời gian t giây thu dung dịch Y chứa (m - 18,79) gam chất tan có khí catot Nếu thời gian điện phân 2t giây thu dung dịch Z chứa a gam chất tan hỗn hợp khí T chứa khí có tỉ khối so với hidro 16 Cho Z vào dung dịch 0,1 mol FeCl2 0,2 mol HCl thu dung dịch chứa (a + 16,46) gam chất tan (không chứa H+) có khí Tổng giá trị m + a A 73,42 B 72,76 C 74,56 D 76,24 Bài 28 Tiến hành điện phân dung dịch chứa Cu NO3 2 CuCl2 điện cực trơ, màng ngăn xốp với cường độ dòng điện I = 5A tới nước bắt đầu điện phân điện cực dừng điện phân; thấy khối lượng dung dịch giảm 20,815 gam Cho 3,52 gam hỗn hợp gồm Mg MgO có tỉ lệ mol 2:1 vào dung dịch sau điện phân, kết thúc phản ứng thu dung dịch X chứa 18,16 gam muối 268,8ml khí Y (đktc) Thời gian điện phân A 8106s B 8260s C 8400s D 8206s Bài 29 Cho hồn hợp X gồm CuO NaOH có tỉ lệ số mol 1:1 tác dụng vừa đủ với dung dịch hỗn hợp HCl 1M H SO4 0,5M thu dung dịch Y chứa m gam hỗn hợp muối trung hòa Điện phân dung dịch Y với điện cực trơ màng ngăn xốp cường độ I = 2,68A đến khối lượng dung dịch giảm 20,225 gam t giây dừng lại thu dung dịch Z Cho m gam Fe vào dung dịch Z sau phản ứng kết thúc thu 0,9675m gam hỗn hợp kim loại Giá trị t A 11523 B 10684 C 12124 D 14024 Bài 30 Mắc nối tiếp bình điện phân: - Bình 1: Chứa 800 ml dung dịch muối MCl2 aM HCl 4a M - Bình 2: Chứa 800ml dung dịch AgNO3 Sau phút 13 giây điện phân catot bình 1,6 gam kim loại cịn catot bình thoát 5,4 gam kim loại Sau phút 39 giây điện phân catot bình 3,2 gam kim loại cịn catot bình thoát 16,2 gam kim loại Biết hiệu suất điện phân 100% Kim loại M nồng độ dung dịch HCl A Cu; 0,0625M B Zn; 0,25M C Cu; 0,25M D Zn; 0,125M HƯỚNG DẪN GIẢI VÀ ĐÁP ÁN D D A B C A A C B 10 C 11 D 12 C 13 D 14 D 15 C 16 C 17 A 18 D 19 A 20 A Trang Bài 21: - Phương trình điện phân: Bình 1: H 2O H O2 Bình 2: Cu 2 2Cl Cu Cl2 2Cu 2 2H 2O 2Cu 4H O2 - Sau điện phân: 0,0692 0,03461 34,6ml Thể tích nước bị điện phân = 40 - 34,6 = 5,4 ml 5,4 Số mol nước bị điện phân bình = 0,3mol 18 + Bình 2: nCu nH 2O điện phân (I) 0,3mol nCu 2 du 0,45 0,3 0,15mol + Thể tích dung dịch NaOH bình = n 0,2mol Cl nH 2O điện phân (1) = 0,3 0,2 0,1mol nH 0,2 0,4 0,6mol nCl2 - Cho 0,5 mol Fe vào dung dịch bình sau phản ứng điện phân 3Fe 8H NO3 3Fe 2 NO H 2O 0,225 0,6 2 0,225 2 Fe Cu Fe Cu 0,15 0,15 0,15 0,15 m 56.0,5 0,225 0,15 64.0,15 16,6 gam gần với giá trị 17 Chọn đáp án C Bài 22 - Có mdung dịch ban đầu = 500.1,035 = 517,5 gam - Trường hợp 1: Cu2+ chưa bị điện phân hết (x < 0,0225) 2Cu 2 2H 2O 2Cu 4H O2 x x 2x 0,5x mdung dịch sau phản ứng = 517,5 - (64x + 32.0,5x) = 517,5 - 80x 517,5 80 x Vdung dịch sau phản ứng = ml 1,036 Sau phản ứng dung dịch có pH H 0,1M x.1,036 0,1 x 0,0249mol 0,0225 Loại 517,5 80x .103 - Trường hợp 2: Cu2+ bị điện phân hết 2Cu 2 2H 2O 2Cu 4H O2 0,0225 0,0225 0,045 0,01125 H 2O H O2 x x 0,5x mdung dịch sau phản ứng = 517,5 64.0,0225 32.0,01125 0,5 x x 515,7 18x Vdung dịch sau phản ứng = 515,7 18x ml 1,036 Trang Sau phản ứng dung dịch có pH H 0,1M 0,045.1,036 0,1 x 2,75mol 515,7 18x .103 Thời gian điện phân: t 0,0225.2 x .96500 55450s 9,65 Chọn đáp án C Bài 23 - Khí bắt đầu catot Fe3+, Cu2+ bị điện phân hết, H+ vừa bị điện phân Phương trình điện phân: 2Fe3 2Cl 2Fe 2 Cl2 0,3 0,3 0,3 0,15 Cu 2 2Cl Cu Cl2 0,1 0,2 0,1 0,1 2H 2Cl H Cl2 - Thêm dung dịch AgNO3 vừa đủ vào H NO3 3e NO H 2O 0,2 0,05 mY 200 250 156,65 30.0,05 71.0,25 274,1g - Dung dịch Y Chứa muối là: Cu NO3 2 ; FeNO3 3 Muối có phân tử khối lớn FeNO3 3 C % Fe NO3 3 242.0,3 100% 26,49% gần với giá trị 27 phút 274,1 Chọn đáp án A Bài 24 56nFe 64nCu 1,48g nFe 0,015mol - Có nFe : nCu : nCu 0,01mol - (Fe, Cu) + (0,05 mol HNO3 + 0,03 mol HCl) Fe 4H NO3 Fe 3 NO H 2O 0,015 0,06 0,015 0,015 3Cu 8H NO 3Cu 2 NO 2H 2O 0,0075 0,02 0,005 0,0075 Cu 2Fe3 Cu 2 2Fe 2 0,0025 0,005 0,0025 0,005 Dung dịch X chứa: 0,01 mol Fe3+,0,01 mol Cu2+, 0,005 mol Fe2+, 0,03 mol Cl-, 0,03 mol NO3 - Điện phân X: 2Fe3 2Cl 2Fe 2 Cl2 Cu 2 2Cl Cu Cl2 2Fe 2 2H 2O 2Fe 4H O2 Nếu điện phân vừa hết Cu 2 Trang 0,01 0,01 1,705g 1,849 mdung dịch giảm = mCu mCl2 64.0,01 71. 2+ Chứng tỏ xảy điện phân Fe Đặt số mol Fe2+ bị điện phân x x mdung dịch giảm = mFe mCu mCl2 mO2 56x 64.0,01 71.0,015 32 1,849g 0,01 2.0,01 2.0,002.96500 2500s Thời gian điện phân: t 1,3124 Gần với giá trị 2505(s) Chọn đáp án C Bài 25 - Phương trình điện phân: 2Fe3 2Cl 2Fe 2 Cl2 Cu 2 2Cl Cu Cl2 2Cu 2 2H 2O 2Cu 4H O2 H 2O H O2 nanot 17,92 0,8mol nCl2 max 0,6mol 22,4 Chứng tỏ anot có O2 nO2 0,8 0,6 0,2mol Có 2nCl2 4nO2 2.0,6 4.0,2 0,4 2.0,6 nFe3 2nCu2 Chứng tỏ Cu2+ bị điện phân hết, catot H+ bị điện phân (H+ sinh anot, di chuyển catot) 2.0,6 4.0,2 0,2.0,6 nH 0,2mol - Phản ứng sau điện phân: 3Fe 2 H NO3 3Fe 3 NO H 2O 0,4 0,4 1,2 0,4 nNO 0,1mol m X mY mCu mCl2 mO2 mH mNO 64.0,6 71.0,6 32.0,2 2.0,2 30.0,1 90,8 g Gần với giá trị 91 Chọn đáp án D D.VỀ ĐÍCH: VẬN DỤNG CAO Bài 26 - Thí nghiệm 2: Nếu t = 8685s, có khí thoát hai điện cực Chứng tỏ Cu2+ bị điện phân hết Tại catot: Cu 2 2e Cu H 2O 2e H 2OH Tại anot: Trang 2Cl Cl 2e H 2O H 4e O2 + Trường hợp 1: Đã có khí catot thí nghiệm 1, Cu2+ bị điện phân hết 11,52 nCu 2 0,18mol 64 Thí nghiệm 2: 3,472 n n n 0,155mol Cl O H 2 nO 0,115mol 22,4 Có 2n 4n 2.0,18 2n 8685.5 0,45mol nCl2 0,005mol O2 H2 Cl2 96500 Loại - Trường hợp 2: Chưa có khí catot thí nghiệm 11,52 2nCl2 4nO2 2nCu 64 0,36mol n 0,06mol Cl2 71nCl2 32nO2 nO2 0,06mol 4.12,875 51,5 nCl2 nO2 Thí nghiệm 2: 3,472 0,45 2.0,06 nCl2 nO2 nH 0,155mol 0,0825mol 22,4 nO2 Có 2n 4n 8685.5 0,45mol nCl 0,155 0,06 0,0825 0,0125mol Cl2 O2 96500 0,45 2.0,0125 nCu 2 0,2125mol nCu 2 (Y ) 0,2125 0,18 0,0325mol , nH (Y ) 4.0,06 0,24mol 3 m 0,75m mFe ( pu ) mCu 56. nH (Y ) nCu 2 (Y ) 64nCu 2 (Y ) 8 3 0,25m 56. 0,24 0,0325 64.0,0325 m 19,12 g 8 Chọn đáp án A Bài 27 - Đặt số mol Cu NO3 2 NaCl x y - Phương trình điện phân: Tại catot: Cu 2 2e Cu x x 2H 2O 2e H 2OH z Tại anot 2Cl Cl 2e H 2O H 4e O2 - Điện phân t(s): Trang 10 m m 18, 79 mCu mCl2 mOH 18, 79 64 x 71 x z 17.2 z 1 - Điện phân 2t(s): hỗn hợp khí T chứa khí H : 2 x z x x zmol y T: Cl : mol 4x 4z y mol O2 : 35,5 y 2 x z 84 x z y MT 16.2 30 x 60 z 19,5 y (2) y 4x 4z y x 2z Na : ymol FeCl : 0,1mol a gam dung dịch Z: NO3 : xmol HCl : 0,2mol OH : y x mol OH H H 2O (y-2x) (y-2x) 3Fe 2 H NO3 3Fe 3 NO H 2O 0,1 (0,2+2x-y) 2x a 16,46 a mFeCl2 mHCl mH 2O mNO Dung dịch sau phản ứng không chứa H+ H phản ứng hết 0,2 x y 0,2 x y 16,46 127.0,1 36,5.0,2 18. y x 30 (3) x 0,12 Từ (1), (2), (3) suy ra: y 0,4 m 188x 58,5 y 45,96 z 0,07 a 62.2 x 23 y 17. y x 26,8 a m 72,76g Chọn đáp án B Bài 28 - Phương trình điện phân Cu 2 2Cl Cu Cl2 x 2x x x 2Cu 2 2H 2O 2Cu 4H O2 Y y 2y 0,5y Có mdung dịch giảm = mCu mCl2 mO2 64x y 71x 32.0,5 y 20,815gam Cho (Mg, MgO) + dung dịch sau điện phân → 18,16g muối + 0,012mol khí Y 24nMg 40nMgO 3,52g nMg 0,08mol + Có nMg : nMgO : nMgO 0,04mol Trang 11 + mmuối = mMg NO3 2 mNH NO3 148.0,08 0,04 80nNH NO3 18,16g nNH NO3 0,005mol + Giả sử mol N+5 nhận n mol e để chuyển thành N khí Y Áp dụng bảo tồn electron có: 2nMg 0,012n 8nNH4 NO3 n 10 Khí Y N2 y 2nMg NO3 2 2nNH NO3 2nN 0,274mol y 0,137mol x 0,073mol Thời gian điện phân t 0,137 0,073.2.96500 8016s Chọn đáp án A Bài 29 - X (x mol CuO, x mol NaOH) + V lít (HCl 1M H2SO4 0,5M)→ dung dịch Y chứa muối trung hòa Phản ứng xảy vừa đủ Áp dụng bảo tồn điện tích V 0,5V x x V 1,5x m 64x 23x 35,5.1,5x 96.0,5.1,5x 212,25x - Điện phân dung dịch Y → dung dịch Z (phản ứng với Fe → kim loại) Chứng tỏ phản ứng điện phân dư Cu2+ Khối lượng kim loại thu < khối lượng Fe cho vào Chứng tỏ dung dịch chứa H+, anot H2O bị điện phân Cu 2 2Cl Cu Cl2 0,75x 1,5x 0,75x 0,75x 2Cu 2 2H 2O 2Cu 4H O2 y y 2y 0,5y Fe Cu 2 Fe 2 Cu (0,25x-y) (0,25x-y) (0,25x-y) Fe 2H Fe 2 H y 2y m 0,9675m 56. y 0,25x y 64.0,25x y 64 y x 0,0325m 0,0325.212,25x y 0,139x Có mdung dịch giảm = mCu mCl2 mO2 64.0,75x y 71.0,75x 32.0,5 y 20,225g x 0,18 0,75.0,18 0,025.2.96500 11523s t 2,68 y 0,025 Chọn đáp án A Bài 30 - bình mắc nối tiếp nên dịng điện chạy qua có cường độ Đổi phút 13 giây = 193 giây; phút 39 giây = 579 giây - Phương trình điện phân Bình 1: M 2 2Cl M Cl 2 H 2Cl H Cl Trang 12 Bình 2: Ag 2H 2O Ag 4H O2 + Bình 2: t1 193 mKL1 5,4 t2 579 mKL2 16,2 Chứng tỏ Ag+ dư sau điện phân 193s, cịn dư sau điện phân 579s m n F 5,4.1.96500 Điện phân 193s: I Ag e 25 A A.t 108.193 t 193 mKL(1) 1,6 + Bình 1: t2 579 mKL2 3,2 Chứng tỏ M2+ bình bị điện phân trước, sau điện phân 193s M2+ cịn dư; sau điện phân 579s M2+ hết; H+ bị điện phân 25.193 1,6 Điện phân 193s: nM 0,025mol M M 64 2.96500 0,025 M Cu 0,8a 3,2 a 0,0625M CM HCl 4a 0,25M 64 Chọn đáp án A Trang 13