[14/7/2008] [ĐIỆN PHÂN] Ðiện phân là quá trình oxi hoá - khử xảy ra trên bề mặt của các điện cực khi có dòng điện một chiều đi qua hợp chất nóng chảy hoặc dung dịch chất điện li. Có hai loại điện phân: điện phân nóng chảy và điện phân dung dịch. 1. Viết sơ đồ điện phân, phương trình điện phân, khi điện phân NaCl nóng chảy - Sơ đồ điện phân : Catot (- ) NaCl nóng chảy Anot (+ ) Na + Na + , Cl - Cl - Na + + 1e → Na 2 Cl - → Cl 2 +2e - Phương trình điện phân : 2 Na + +2e → 2 Na 2 Cl - → Cl 2 + 2e _______________________________________ 2 Na + + 2 Cl - → 2 Na + Cl 2 Hay 2NaCl → dpnc 2 Na + Cl 2 2. Viết sơ đồ điện phân, phương trình điện phân, khi điện phân NaOH nóng chảy. Biết 4OH - → 2H 2 O +O 2 + 4e 3. Viết sơ đồ điện phân, phương trình điện phân, khi điện phân Al 2 O 3 nóng chảy có mặt của criolit (Na 3 AlF 6 ) Ðiện phân dung dịch a. Quá trình xảy ra ở catot Ion nào có tính oxi hoá mạnh thì điện phân trước. Các ion kim loại từ K + đên Al 3+ không bị điện phân trong dung dịch, thay cho nó là nước điện phân. ở catot H 2 O điện phân theo phương trình sau: 2H 2 O + 2e → 2OH - + H 2 Các ion từ H + đến Au 3+ điện phân trước nước. b. Quá trình xảy ra ở anot: Chất nào có tính khử mạnh thì điện phân trước, thứ tự điện phân của một số ion như sau: Cl - > OH - > H 2 O > − 3 NO , − 2 4 SO dangtuanlqd@gm ail.com 1 [14/7/2008] [ĐIỆN PHÂN] Các ion có nhiều nguyên tử oxi thông thường không bị điện phân trong dung dịch, thay cho nó là nước điện phân. Ở anot nước điện phân theo phương trình: 2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e 4. Viết sơ đồ điện phân , phương trình điện phân khi điện phân dung dịch CuSO 4 với điện cực trơ. Sơ đồ điện phân Catot(- ) dung dịch CuSO 4 Anot(+) Cu 2+ , H 2 O Cu 2+ , − 2 4 SO , H 2 O − 2 4 SO , H 2 O Cu 2+ + 2e → Cu 2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e Phương trình điện phân 2Cu 2+ + 2H 2 O → 2Cu + 4H + + O 2 CuSO 4 + 2 H 2 O → 2 Cu + 2H 2 SO 4 + O 2 5. Viết sơ đồ điện phân , phương trình điện phân khi điện phân dung dịch CuCl 2 với điện cực trơ. 6. Viết sơ đồ điện phân , phương trình điện phân khi điện phân dung dịch Cu(NO 3 ) 2 với điện cực trơ. 7. Viết sơ đồ điện phân , phương trình điện phân khi điện phân dung dịch AgNO 3 với điện cực trơ. 8. Viết sơ đồ điện phân , phương trình điện phân khi điện phân dung dịch NaCl với điện cực trơ có màng ngăn. Sơ đồ điện phân: Catot ( - ) dung dịch NaCl Anot (+ ) Na + , H 2 O Na + , Cl - , H 2 O Cl - , H 2 O 2H 2 O + 2e → 2OH - + H 2 2Cl - → Cl 2 + 2e Phương trình điện phân 2 Cl - + 2H 2 O → 2OH - + H 2 + Cl 2 2 NaCl + 2 H 2 O → 2NaOH + H 2 + Cl 2 Nếu không có màng ngăn thì: Cl 2 +2 NaOH → NaClO + NaCl + H2O 3Cl 2 + 6 NaOH → C100 0 NaClO 3 + 5 NaCl + 3 H 2 O dangtuanlqd@gm ail.com 2 [14/7/2008] [ĐIỆN PHÂN] Ðịnh luật Faraday Xét quá trình: M n+ +ne → M Khối lượng M thoát ra ở điện cực là: 96500 It n M m M = Số mol electron trao đổi: ( ) st 96500 It n e = ( ) ht 8,26 It n e = Từ số mol electron ta có thể suy ra số mol của M, từ số mol của M ta có thể suy ra khối lượng của M. 9. Điện phân dung dịch Cu(NO 3 ) 2 (điện cực trơ và có màng ngăn xốp) với cường độ dòng điệ I = 1,34 A trong 4 giờ. Tính khối lượng kim loại thoát ra ở catot và thể tích khí thoát ra ở anot (đktc). Sơ đồ điện phân: Catot(- ) dung dịch CuSO 4 Anot(+) Cu 2+ , H 2 O Cu 2+ , − 3 NO , H 2 O − 3 NO , H 2 O Cu 2+ + 2e → Cu 2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e Số mol electron: mol2,0 8,26 434,1 8,26 It n e = × == Cu 2+ + 2e → Cu 0,2 0,1 Vậy khối lượng của Cu là 6,4 gam, 2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e 0,05 0,2 Thể tích O 2 là 0,05 x 22,4 = 1,12 lít. 10. Ðiện phân phân nóng chảy hoàn toàn 33,3 g muối clorua của một kim loại hoá trị 2 thu được 6,72 lít khí Cl 2 (đktc) . Xác định tên của kim loại. 11. Ðiện phân dung dịch CuSO 4 , ở anot thu được 2,8 lít khí (đktc). Xác định khối lượng của Cu bám vào catot. dangtuanlqd@gm ail.com 3 [14/7/2008] [ĐIỆN PHÂN] 12. Cho dòng điện đi qua dung dịch AgNO 3 trong 15 phút ở catot có kết tủa 0,432 g Ag. Sau đó để kết tủa hết Ag + trong dung dịch cần 25 ml dung dịch NaCl 0,4 M. a. Tính cường độ dòng điện I b. Tính khối lượng AgNO 3 ban đầu. 13. Ðiện phân 200 ml dung dịch CuSO 4 0,2 M cho tới khi nước bắt đầu điện phân ở cả 2 điện cực thì dừng lại. a. Tính khối lượng Cu bám vào Catot. b. Tính thể tích O 2 (đktc) thoát ra ở anot. 14. Ðiện phân 200 ml dung dịch AgNO 3 1 M với I = 5 A trong 48’ 15’’. a. Tinh khối lượng của Ag b. Tính thể tích của O 2 (đktc) 15. Ðiện phân 200 ml dung dịch gồm AgNO 3 và Cu(NO 3 ) 2 với I = 1,34 A trong 8 giờ thì vừa hết Cu 2+ , khi đó catot tăng lên 20,4 gam. a. Tính nồng độ của các muối có trong dung dịch ban đầu. b. Tính thể tích O 2 (đktc). c. Tính nồng độ mol/l của H + có trong dung dịch sau phản ứng. Giả sử thể tích dung dịch không đổi. 16. Hoà tan 50 gam tinh thể CuSO 4 .5 H 2 O vào 200ml dung dịch HCl 0,6M ta được dung dịch A. Tiến hành điện phân dung dịch A với I = 1,34A trong 4 giờ. Tính khối lượng của kim loại thoát ra ở catôt và thể khí thoát ra ở anot (đktc) , biết hiệu suất điện phân là 100%. 17. Chia 1,6 lít dung dịch A chứa HCl và Cu(NO 3 ) 2 làm 2 phần bằng nhau. Phần 1 đem điện phân (các điện cự trơ) với cường độ dòng điện 2,5 A, sau thời gian t thu được 3,136 lít (đktc) một chất khi duy nhất ở anốt. Dung dịch sau điện phân phản ứng vừa đủ với 550 ml dung dịch NaOH 0,8M thu được 1,96 gam kết tủa. Tính nồng độ mol các chất có trong dung dịch A và t. dangtuanlqd@gm ail.com 4 [14/7/2008] [ĐIỆN PHÂN] 18. Tiến hành điện phân (với điện cực trơ, màng ngăn xốp) một dung dịch chứa gam hỗn hợp CuSO 4 và NaCl cho tới khi nước bắt đầu điện phân ở cả 2 điện cực thì dừng lại. Ở catốt thu được 0,448 lít khí (ở đktc). Dung dịch sau khi điện phân có thể hoà tan tối đa 0,68 g Al 2 O 3 . a. Tính m. b. Tính khối lượng catot tăng lên trong quá trình điện phân. c. Tính khối lượng dung dịch giảm trong quá trình điện phân, giả sử nước bay hơi không đáng kể. Bài 1: Hoà ta 1,12 gam hỗn hợp gồm Ag và Cu trong 19,6 gam dung dịch H 2 SO 4 đặc, nóng (dung dịch A) thu được SO 2 và dung dịch B. Cho SO 2 hấp thụ hết vào nước brôm, sau đó thêm Ba(NO 3 ) 2 thu được 1,864 gam kết tủa. Cô cạn dung dịch B, lấy muối khan hoà tan thành 500 ml dung dịch, sau đó điện phân 100 ml trong 7 phút 43 giấy với điện cực trơ và I = 0,5 A. a. Tính khối lượng của Ag và Cu trong hỗn hợp ban đầu. b. Tính nồng độ % của H 2 SO 4 có trong dung dịch A, biết chí có 10 % H 2 SO 4 tham gia phản ứng. c. Nếu lấy 1/2 dung dịch A pha loãng để có pH = 2 thì thể tích của dung dịch sau khi pha loãng là bao nhiêu? (biết H 2 SO 4 điên li hoàn toàn). d. Tính khối lượng của kim loại thoát ra ở catot. e. Nếu điện phân với anot bằng Cu cho đên khi trong dung dịch không còn Ag + thì khối lượng catot tăng lên bao nhiêu gam? Bài 2: Mắc nối tiếp 2 bình điện phân: bình X chứa 800 ml dung dịch MCl 2 nồng độ a mol /l và HCl nồng độ 4a mol / l; dung dịch Y chứa 800 ml dung dịch AgNO 3 . Sau 3 phút 13 giây điện phân thì catot bình X thoát ra 1,6 gam kim loại, còn bình Y thoát ra 5,4 gam kim loại. Sau 9 phút 39 giây điện phân thì catot bình X thoát ra 3,2 gam kim loại, còn bình Y thoát ra 16,2 gam kim loại. Biết cường độ dòng điện không đổi và hiệu suất của điện phân là 100%. dangtuanlqd@gm ail.com 5 [14/7/2008] [ĐIỆN PHÂN] Sau 9 phút 39 giây thì ngừng điện phân, lấy 2 dung dịch thu được sau điện phân đổ vào nhau thì thu được 6,1705 gam kết tủa và dung dịch Z có thể tích là 1,6 lít. a. Tính KLNT của M. b. Tính nồng độ mol của các chất có trong dung dịch ban đầu của bình X và bình Y và trong dung dịch Z, giả sử thể tích của các dung dịch không đổi. Bài 3: Bình điện phân có điện cực trơ và có vách ngăn giữa 2 điện cực. Ðiện phân 400 ml dung dịch gồm HCl và KCl với dòng điện 9,65 A trong 20 phút thì thu được dung dịch có pH bằng 13. Tính nồng độ mol của các chất có trong dung dịch ban đầu. dangtuanlqd@gm ail.com 6