Tìm hiểu ý nghĩa của bài tập điện phân trong giảng dạy ở trường THPT

Tìm hiểu ý nghĩa của bài tập điện phân trong giảng dạy ở trường THPT

Phần I:Mở Đầu

1.Lý do chọn đề tài

Mục tiêu của giáo dục ngày nay là đào tạo ra những con người tự chủ,năngđộng sáng tạo,có năng lực giải quyết vấn đề góp phần xây dựng đất nước giàu mạnh.Hiến pháp nước cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam(1992),Luật giáo dục(1998),báo cáo chính trị đại hội Đảng toàn quốc khóa VII,VIII,IX

đã khẳng định”Giáo dục là quốc sách hàng đầu phát triển giáo dục là nền tảng đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao,là một những động lực quan trọng thúc đẩy CNH-HĐH,là yếu tố cơ bản để phát triển xã hội,tăng trưởng kinh tế nhanh và bền vững

Để thực hiện được những mục tiêu đó đòi hỏi giáo dục luôn có sự đổi mới

về nội dung và phương pháp học tập đối với tất cả các môn học.Hiện nay chương trình các môn học đã được cải cách thay đổi tăng dần mức khoa học hiện đại để đảm bảo hòa nhập với sự phát triển của thế giới.Bộ môn hóa học cũng đã được nâng dần mức độ hiện đại nhằm cung cấp đầy đủ cơ sở lý thuyết cho các quá trình hóa học

Hóa học là một môn khoa học thực nghiệm việc dạy và học hóa học khôngchỉ dừng lại ở khả năng truyền đạt và lĩnh hội kiến thức mà phải biết cách phát triển năng lực tư duy,logic sáng tạo,rèn luyện các kĩ năng hóa học cho học sinh biết vận dụng kiến thức vào thực tiễn đời sống ,bảo vệ môi

trường.Vì vậy việc sủ dụng bài tập hóa học trong dạy học hóa học có ý nghĩa

và tầm quan trọng vô cùng to lớn.Nó giúp được học sinh nắm được chính xác các khái niệm ,đào sâu mở rộng kiến thức và các kĩ năng kĩ xảo.Giúp

cho giáo viên củng cố khắc phục được những nội dung quan trong cho học sinh đồng thời cũng chính là phương tiện kiểm chứng kết quả công việc dạy

và học

Do vậy cân chú ý đến việc sử dụng bài tập hóa học sao cho hợp lý đúng mức nhằm nâng cao khả năng học tập của học sinh.Đặc biệt việc sử dụng bàitập điện phân trong trường THPT hiện nay.Sự điện phân có vai trò vô cùng quan trọng trong công nghiệp như sản xuất khí ,sản xuất muối,sản xuất bazo Lý thuyết về sự điện phân mới có trong chương trình hóa học 12 nângcao và ứng dụng của điện phân trong điều chế kim loại.Vì vậy bài tập điện phân còn ít ,là dạng bài tập khó cần yêu cầu cao trong việc vận dụng kiến thức nên dễ mắc nhầm lẫn của học sinh.Để có kiến thức vững chắc sâu sắc cần nắm vững cơ sở lý thuyết về sự điện phân đồng thời phải biết vận dụng các kiến thức đó để giải các bài tập điện phân.Qua đó phát huy tích cực linh hoạt sáng tạo trong học tập cũng như trong cuộc sống

Để giải quyết các vấn đề trên chúng ta cần hướng dẫn học sinh nắm chắc

và vận dụng sáng tạo nội dung lý thuyết về điện phân.Như vậy đòi hỏi ngườigiáo viên phải có kiến thức vững vàng,phong phú luôn tự học hỏi bổ kiến thức cho mình và có phương pháp dạy học sinh thích hợp để hướng dẫn học sinh vận dụng và giải quyết các vấn đề đặt ra

Với những lý do trên,tôi mạnh dạn tiến hành triển khai nghiên cứu để

tài:”Tìm hiểu ý nghĩa của bài tập điện phân trong giảng dạy ở trường THPT” làm khóa luận tốt nghiệp

2.Mục tiêu của đề tài

Sử dụng có hiệu quả bài tập điện phân trong giảng dạy để nâng cao chất lượng dạy học

3.Nhiệm vụ cuả đề tài

Tìm hiểu ý nghĩa của bài tập điện phân trong giảng dạy ở trường THPH

Hoàn thành đề tài đúng tiến độ

Tìm hiểu ý nghĩa của bài tập điện phân trong giảng giạy ở trường THPH

5.Giả thuyết khoa học

Nếu giáo viên biết cách khai thác việc sử dụng bài tập điện phân cho học sinh một cách có hiệu quả sẽ góp phần dạy và học hóa học nói chung và bài tập về điện phân nói riêng

6.Phương pháp nghiên cứu

Sưu tầm tài liệu

Thực nghiêm đối với học sinh THPT

7.Đóng góp của đề tài

Đề tài hoàn thành là tài liệu tham khảo cho giáo viên và học sinh trong dạy

và học hóa học theo chương trình sách giáo khoa THPT mới

Phần II:Nội Dung

Chương I:Tổng quan về sự điện phân

I.1 Một số khái niệm cơ bản

I.1.1 Sự điện phân

Khi nhúng hai điện cực trơ làm bằng graphit vào muối NaCl nóng chảy và cho dòng điện một chiều đi qua ở điện cực dương(nối với cực dương của nguồn điện)có khí Clo thoát ra,còn cực âm(nối với trình này người ta gọi là

sự điện phân muối NaCl nóng chảy trong đó đã xảy ra phản ứng

Khái niệm:Sự điên phân là quá trình oxihóa-khử

xảy ra trên bề mặt các điện cực khi có dòng điện

một chiều đi qua chất điện ly nóng chảy hoặc dung dịch điện ly

Vậy sự điên phân là quá trình biến đổi điện năng thành hóa năng tức dùng năng lượng dòng điện để thực hiện phản ứng hóa học

Quá trình hóc học trong bình điện phân phân phụ thuộc vào bản chất điện ly,bản chất điện cực,nhiệt độ

I.1.2 Chất điện phân

Chất điện phân là chất có khả năng phân ly thành các ion trái dấu(cation vàanion) trong dung dịch hoặc trong trạng thái nóng chảy

Ví dụ: Chất điện phân là NaCl,Al2O3,

và điện cực tan

I.1.3.1.Điện cực trơ

Điện cực trơ thường được chế tạo bằng than,platin,graphit chúng là những nguyên tố có giá trị đại số thế điện cực lớn vì vậy khi điện phân chúng không bị biến đổi về mặt hóa học khi sử dụng điện cực trơ có các electron được chuyển ra mạch ngoài nhờ sự oxi hóa các anion và phân tử nước

Ví dụ:điện cực graphit nhúng trong dung dịch chứa đồng thời dạng oxi hóa

và dạng khử của cặp oxi hóa khử:Pt/Fe3,Fe2+;Pt/Sn4+,Sn2+

Phản ứng xảy ra ở điện cực :ox+ne→kh

Ta có thế điện cực : E=E0 + 0.059n lg[ kh ox ]

I.1.3.2.Điện cực tan

Điện cực tan được chế tạo từ các thanh kim loại như Cu,Zn,Ag,Ni

Khi sử dụng anot tan,bản thân anot sẽ cho các electron đi qua mạch ngoài còn ion kim loại đi vào trong dung dịch\

Phản ứng xảy ra ở điện cực: Mn+ aq + ne – M(r)

Thế điện cực: E=E0 + 0.059n lg[Mn+]

I.1.3.3.Điện cực khí

Điện cực khí gồm một thanh kim loại trơ hay graphit đóng vai trò vật dẫn điện đồng thời là vật mang các phân tử khí được nhúng trong dung dịch chứa ion tương ứng và được bão hòa bằng khí tương ứng

độ của anion tương ứng

Chẳng hạn với điện cực calomen thì: [Hg22+] = 2

] [

2 2



Cl

T H Cl

2

I.2 Khảo sát sự điện phân

I.2.1.Quá trình điện phân

1.Quá trình phân ly của các chất

Viết quá trình phân li của các chất

2.Quá trình cho và nhận electron ở điện cực

Trước hết cần nắm rõ sự di chuyển của các ion trong quá trình điện phân Các cation di chuyển trong dung dịch theo chiều của dòng điện quy ước cónghĩa là chúng di chuyển về catot (cực âm) các anion thì ngược lại chúng di chuyển về anot(cực dương)

Trên bề mặt các điện cực(phần ngâm trong dung dịch điện ly) xảy ra phản ứng giữa các ion và electron được gọi là phản ứng oxi hóa-khử ở bề mặt các điện cực

Chẳng hạn điện phân dung dịch CuBr2

Ở catot: xảy ra khử ion Cu2+ thành Cu: Cu2+ + 2e→ Cu

Ở anot: xảy ra sự oxi hóa ion Br- thành Br2: 2Br_ → Br2 +2e

Đây là giai đoạn quan trọng nhất cần xác định rõ ion nào được ưu tiên nhận hoặc nhường electron và sản phẩm được tạo ra là gì

3.Phương trình điện phân

Đây là phương trình điện phân chính khi điện phân và là việc thu gọn của phương trình điện li,các quá trình xảy ra ở điện cực lưu ý đơn giản các chất đồng thời có mặt ở hai vế của phương trình

Ví dụ: NaClnc → Na+ + Cl

-Na+ + 1e → Na2Cl- →Cl2 + 2e

Phương trình điện phân: 2NaCl đpnc   2Na + Cl2

4.Một số phản ứng phụ trong quá trình điện phân

Xét các phản ứng phụ có thể xảy ra giữa từng cặp sau:

*Lưu ý:Trong khảo sát sự điện phân,làm các bài tập điện phân cần chú ý

đến các trường hợp điện phân có phản ứng phụ

I.2.2 Định luật Faraday

Lượng chất thoát ra ở điện cực trong quá trình điện phân được xác định bằng biểu thức Fraday

Trong đó:

Mx:là khối lượng chất X thoát ra ở điện cực(g/mol)

A:kim loại mol(nguyên tử hoặc phân tử) của chất X

I:cường độ dòng điện I(A)

t:thời gian điện phân(s)

Q=It là điện lượng(C)

n: số electron trao đổi trong phản ướng ở điện cực

F:hằng số Faraday phụ thuộc vào đơn vị của thời gian

F=96500 với thời gian tính bằng giây(s)

F=26,8 với thời gian tính bằng giờ(h)

Giá trị n A tính ra gam gọi là đương lượng gam của chất X

Kí hiệu Đx

*Lưu ý :+Tổng số đương lượng các chất thoát ra ở catot phải bằng ở catot

+Khối lượng các chất thoát ra ở điên cực tỷ lệ thuận với đuơng lượng của chúng: My Mx = Đy Đx

+Số mol của các chất thu được ở các điện cực tỷ lệ nghịch với hóa

I.3.Các trường hợp điện phân

I.3.1.Điện phân nóng chảy

Khái niệm:Là quá trình oxi hóa-khử xảy ra ở bề mặt các điện cực khi có

dòng điện một chiều đi qua chất điện ly nóng chảy

Thường dùng để điện phân một số muối(chủ yêu là muối

halogen),oxit,hiđroxit của kim loại kiềm,kiềm thổ,nhôm nhằm điều chế một

số kim loại đó và một số phi kim như Br2,Cl 2…

1.Điện phân muối nóng chảy (chủ yếu là muối halogen)

MXn  nc Mn+ + nX

-Ở catot(K): Mn+ + ne → M (quá trình khử)

Ở anot(A): 2X- → X2 + 2e (quá trình oxi hóa)

Phương trình điện phân: 2MXn đpnc   2M + nX

I.3.2 Điện phân dung dịch

Khái niệm:là quá trình oxi hóa khử xảy ra trên bề mặt các điện cực khi có

dòng điện đi qua dung dịch chất điện li

I.3.2.1 Các quy tắc

Khi điện phân dung dịch ngoài các ion tham gia vào quá trình oxi hóa-khử

ở các điện cực còn có H+ và OH- cuả nước và bản thân kim loại làm điện cực.Do đó trong điện phân dung dịch theo các quy tắc sau

Quy tắc chung:ở catot cation nào có tính oxi hóa cao càng mạnh càng dễ bịkhử và ở anot nào có tính khử càng mạnh càng dễ bị oxi hóa

1.Quy tắc ở catot

Ỏ catot có mặt các cotion kim loại M2+ và H+ (do nước hoặc axit điện ly)+Nếu ở catot có mặt các cation từ Al3+ trở về trước thì thực tế các cation kimloại này không bị khử mà chỉ có ion H+ bị khử

 Nếu H+ do H2O điện li:

2 H2O 2H+ + 2OH

2H+ + 2e → H2

2 H2O + 2e → H+

 + 2OH- (phương pháp điều chế bazo)

 Nếu do axit điện li

2H+ + 2e → H2

+Nếu ở catot có mặt các cation sau Al3+ thì các cation đó sẽ bị khử

Mn+ + ne→ M (Phương pháp điều chế kim loại)

2.Quy tắc anot

Ở anot có mặt các anion gốc axit và OH- như:C,Pt, thì:

+Nếu anot có mặt các anion gốc axit không chứa oxi(như I-,Br-,Cl-,S- và gốc axit hữu cơ RCOO- ) thì các anion đó đóng vai trò là chất khử:

H2O→12 O2 +2 H+ (phương pháp điều chế axit)

3.Đối với Anot hoạt động:

Anot tham gia trực tiếp quá trình oxi hóa như:Cu,Zn.Ni khi đó các anion trong dung dịch không được điện phân mà chính anot bị oxi hóa.

Ví dụ: anot: Cu - 2e →Cu2+

Zn - 2e →Zn2+

*Chú ý: Hiện tượng cực dương tan:Nếu Anot làm bằng kim loại mà các ion

của nó có trong dung dịch thì khi điện phân anot sẽ bị hòa tan dần(bị oxi hóa) và cả các nguyên tử của nó chuyển thành các ion dương.Các ion

dương này đi vào dung dịch để bổ sung cho số ion dương đã bị giảm.Hiện tượng đó gọi là hiện tượng cực dương tan

Khi đó độ giảm khối lượng của anot bằng độ tăng khối lượng của catot(do khối lượng bị đẩy ra bám vào catot).Ta có:

m A =  m K

(Độ giảm (Độ tăng

khối lượng ) khối lượng)

Số mol các ion khác trong dung dịch điện li xem như không đổi.

4.Quy tắc anpha() :(Thường dùng trong trường hợp điện phân hỗn hợp).

Dựa theo nguyên tắc :Khi điện phân một hỗn hợp nhiều còn thu cation nào

dễ bị khử và anion nào dễ bị oxi hóa sẽ được điện phân trước hay thế khử của cặp nào lớn sẽ điện phân trước

1.Ở catot cation nhận electron theo thứ tự lần lượt như sau:

+ion của kim loại điện phân trước(kim loại đứng sau Hiđro)

+Đến ion H+ của axit

+Đến ion của kim loại trung bình

+Đến H2O

+Ion của kim loại mạnh(Na+,K+ ) thực tế không bị điện phân mà H2O điện phân thay

Như vậy dạng oxi hóa của kim loại trong dãy điện hóa sẽ bị khử từ phải quatrái.

2.Ỏ anot anion nhường electron theo thứ tự lần lượt như sau:

+Ion gốc axit không có oxi (Cl-,I-, ) và gốc axit hữu cơ RCOO

+Đến OH- của bazo

+Đến OH- của H2O

+Ion gốc axit chứa oxi (SO42-,NO3- ) và F- thực tế không bị điện phân mà H2O điện phân thay

*Lưu ý:Với ion gốc axit không có oxi thế khử của cặp oxi hóa khử nào càng

nhỏ thì bị oxi hóa trước (Xem thêm bảng oxi hóa khử)

I.3.3 Các trường hợp điện phân dung dịch

Trong điện phân dung dịch luôn tuân theo các quy tắc chung(quy tắc

A ,quy tắc K và quy tắc  ).Các trường hợp trong dung dịch điện phân thực chất chỉ là sự vận dụng các quy tắc ấy vào các ví dụ cụ thể

1.Điện phân dung dịch của hợp chất chứa oxi

Trường hợp này bao gồm muối của kim loại với gốc axit chứa oxi các hiđroxit và axit có gốc axit chứa oxi.Xét một vài ví dụ về các hợp chất này

Ví dụ 1: Điện phân dung dịch CuSO4

K(-)  CuSO4dd  A(+)

Cu2+,H2O SO42-, H2O

Ở catot : Cu2+ +2e →Cu

Al3+, H+,Mn2+ Fe2+, H+,Ni2+ Pb2+, H+,Cu2+

  

Của H2O Của H2O Của axit

(thực tế) (lý thuyết)

Ở anot : H2O→21 O2 +2 H+ +2ePhương trình điện phân:CuSO4 + H2O   đpdd Cu + H2SO4 + 21 O2

(K) (A)

Ví dụ 2:Điện phân dung dịch NaNO3

K(-)  NaNO3dd  A(+)

Na+,H2O NO3-, H2O

Ở catot : 2H2O +2e →H2 + 2OH

-Ở anot : H2O→21 O2 +2 H+ +2e

Phương trình điện phân: H2Ođpdd   H2 +21 O2

2.Điên phân dung dịch của hợp chất không chứa oxi

Trường hợp này bao gồm muối ,axit của gốc axit không chứa oxi

Ví dụ 3:Điện phân dung dịch CuCl2

K(-)  CuCl2dd  A(+)

Cu2+,H2O Cl-, H2O

Ở catot : Cu2+ +2e →Cu

Ở anot : 2Cl-  Cl2 + 2e

Phương trình điện phân:CuCl2 đpdd   Cu + Cl2

Ví dụ 3: Điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn

K(-)  NaCldd  A(+)

Na+,H2O Cl-, H2O

Ở catot : 2H2O +2e →H2 + 2OH

Ở anot : 2Cl-  Cl2 + 2e

Phương trình ion:2Cl- + 2H2O   MNX H2 + Cl2 + 2OH

-Phương trình điện phân phân tử:

2NaCl + H2O MNX   NaOH + H2 + Cl2 (K) (A)

*Lưu ý:-khi không có màng ngăn thì Cl2 tác dụng với dung dịch NaOH tạo

nước Javen :

Cl2 + 2NaOH  NaClO + NaCl + H2O

Như vậy tùy theo mục đích sử dụng mà người ta thực hiện các biện pháp khác nhau.Trong trường hợp này cũng dùng điều chế kim loại,khí,bazo,và cảnước Javen

3.Điện phân dung dịch bằng điện cực hoạt động.

Ví dụ 4: Điện phân dung dịch CuSO4 bằng điều chế Zn,Cu

(A) (K)

*Lưu ý:-Phương pháp này dùng để mạ kim loại(ví dụ mạ vàng,đồng )

-Để tinh chế kim loại(tinh chế đồng thô )

4.Điện phân dung dịch hỗn hợp

Ví dụ 5:Điện phân hỗn hợp KBr,CuCl2,HCl.FeCl3.

K(-)  KBr,CuCl2,HCl  A(+)

Cu2+ ,K+,Fe3+ FeCl3, H2O Br -,Cl-, H2O

H+,H2O

Quá trình điện phân cũng tuân theo quy tắc 

Thế khử :Fe3+/Fe2+ > Cu2+/Cu > 2H+/H2 > Fe2+/Fe

Do đó thứ tự điện phân ở catot là:

Fe3+ + 1e  Fe2+

Cu2+ + 2e  Cu

2H+ + 2e  H2 (H + của axit )

Fe2+ + 1e  Fe

2H2O +2e →H2 + 2OH-

Thứ tự điện phân ở anot:

2Br-  Br2 + 2e

2Cl-  Cl2 + 2e

H2O→ 21 O2 +2 H+ +2e

*Lưu ý:-Nắm vững quy tắc anpha() trong trường hợp này.

-Dựa vào thế khử và dãy hoạt động hóa học của kim loại

I.3.4 Quá thế phân hủy và quá thế.

Trong dung dịch điện phân để xác định phản ứng nào xảy ra ở các điện cực cần phải cần phải xét thế phân cực,quá thế và thế và thế phân hủy của tất cả

các quá trình xảy ra.Trong các quá trình đó,quá trình nào đòi hỏi thế phân hủy bé nhất sẽ dễ dàng xảy ra nhất.

Khi điện phân dung dịch NiCl2 dùng điện cực trơ Pt giả thiết rằng ở:

Cực âm(K) : Ni2+ + 2e  Ni

Cực dương(A):Cl-  12 Cl2 + 1e

Các sản phẩm tạo thành sẽ bao phủ điện cực và kết quả là:

+Điện cực trở thành một tấm Ni nhúng trong dung dịch chứa Ni2+nghĩa là tạo thành điện cực Ni/Ni2+

+Điện cực dương trở thành tấm Pt bão hòa Clo và nhúng trong dung dịch chứa Cl- nghĩa là tạo thành điện cực Pt/Cl2

+Sự hình thành hai điện cực này sẽ tạo nên pin Ganvani với sức điện động: E= 1,36-(-)0,023=1,59(V) và dòng điện ở trong mạch của pin ngược chiều với dòng điện ở ngoài

Đại lượng quá thế phụ thuộc vào :

+Bản chất của chất thoát ra ở điện cực:thông thường các khí có quá thế lớn,quá thế của các sản phẩm rắn hầu như rất nhỏ có thề bỏ qua trừ Fe(0,24V),Ni(0,23V)

+Bản chất của điện cực :Ví dụ như H2 có quá thế rất lớn trên thủy ngân,còn trên các điện cực khác như Pt,Ni,Fe quá thế bé hơn nhiều

+Trạng tháí bề mặt điện cực:Khi bề mặt nhẵn bóng thì quá thế cao,bề mặt xốp quá thế thấp

+Mật độ dòng(là tỷ số giữa cường dòng điện(A,mA) với điện tích bề mặt của điện cực(cm2) Chẳng hạn:quá thế của Hiđro ở các điện cực khác nhau trong cùng điều kiện nhiệt độ ,mật độ dòng điện 0,01 A/cm2 được ghi trong bảng dưới đây:

Điện cực kim loại: Pt Au Fe Cu Zn Hg

Quá thế(V) :-0,07 -0,39 -0,56 -0,58 -0,75 -1,04

Như vậy thế phân hủy trong mỗi trường hợp bằng tổng số của thế phân cực

và quá thế của các sản phẩm: E ph = E pc + η

Để xác định sản phẩm của quá trình điện phân dung dịch của một chất nào

đó cần thực hiện các bước sau:

1,Tính thế phân cực của tất cả các trường hợp có thể xảy ra

2,Từ kết quả thu được chọn trường hợp có thể phân hủy bé nhất,đó sẽ

là quá trình xảy ra dễ dàng nhất(Thường để so sánh trong điện phân hỗn hợp)

Ỹ nghĩa: Nhờ có quá thế mà người ta có thể sử dụng các điện cực khác

nhau trong điện phân nhằm tạo ra các sản phẩm như ý muốn chẳng

hạn:Muốn sản xuất Clo trong công nghiệp thì điện phân dung dịch NaCl đâm đặc với catot bằng Fe và anot bằng than chì

-Bằng cách thực hiện các bước xây dựng sản phẩm của quá trình điện phân nhờ thế phân hủy mà ta xác định được phản ứng xảy ra trong quá trình điện phân

+Ở catot (cực (-) là Fe): Na+ + 1e → Na E0= -2,71V

2H2O(l) +2e →H2 + 2OH- (aq) E 0= -0,42V

Quá thế của Hiđro trên điện cực Fe là -0,56,

Thế phân hủy của Hiđro là : E= -0,42 + (-0,56)-1(V)

Nước có thể kém âm hơn Na+ lên dễ bị khử hơn Na+ nên H2O được tạo thành ở catot

+Ở catot(cực(+) là than chì)

2H2O(l) → O2(k) + 4H+ (aq) +4e E 0= -0,82(V)

Quá thế của oxi trên điện cực than chì là -0,6 nên thế phân hủy của oxi là: E=-0,82 + (-0,6) = -1,42(V)

2Cl- (aq) → Cl2(k) + 2e E=-1,36(V)

Như vậy Cl2 được tạo thành ở anot do thế phân hủy của Clo kém hơn của oxi.Nhờ có quá thế lớn của oxi mới có thể sản xuất Cl2

Ví dụ 1: Muốn sản xuất NaOH cũng nhờ điện phân dung dịch NaCl ta dùng

catot bằng Hg

NaCl     Hg Na(Hg) + 21 Cl2

+H2O

 NaOH + 21 H2 + Hg

Ví dụ 2: Điện phân dung dịch NaOH,H2SO4,muối sunfat kim loại kiềm thực

tế là nước bị điện phân:

H2O→ 21 O2 +H2

Bằng phương pháp điện phân dung dịch muối ta rút ra kết luận:

1,Cation kim loại kém hoạt động có thể bị khử thành kim loại

như:Au,Ag,Cu

2,Cation kim loại lớn hoạt động không thể bị khử như kim loại nhóm IA,IIA

và Al(trừ trường hợp dùng catot=Hg) trong dung dịch muối kim loại

I.4 Vai trò và ứng dụng của điện phân

Điện phân có nhiều ứng dụng quan trọng trong sản xuất công nghiệp

1,Sản xuất kim loại

Dùng phương pháp điện phân nóng chảy để sản xuất các kim loại có thế điện cực chuẩn rất âm như kim loại kiềm,kiềm thổ và nhôm

Các kim loại từ trung bình đến yếu(sau Al) dùng phương pháp điện phân dung dịch muối của nó kể cả các kim loại có thế điện cực chuẩn rất âm chẳng hạn:E0

Zn2+/Zn = -0,77(v) với hơn 50% sản lượng Zn của thế giới được sản xuất bằng phương pháp điện phân dung dịch ZnSO4

2,Sản xuất khí trong công nghiệp:Chẳng hạn sãn xuất Cl2,H2 bằng phương

pháp điện phân dung dịch NaCl,điện phân H2O để sản xuất H2 và O2

3,Sản xuất một số hợp chất: Như sản xuất KMnO4 bằng dung dịch KOH

với anot bằng Feromangan(78% Mn;13% Fe; 6-7% C và 1,25% Si),Sản xuấtnước Javen,H2O,bazo

4,Dùng để tinh chế một số kim loại như Cu,Pb,Zn ,Fe,Ag,Au…

Phương pháp điện phân với anot hoạt động được dùng để tinh chế kim loạichẳng hạn tinh chế đồng thô thành đồng dòng người ta dùng anot tan là đồngthô.Hay tinh chế vàng người ta cũng dùng anot tan là thu vàng thô thu được vàng dòng ở catot với độ tinh khiết 99,99%

5,Mạ điện

Điện phân với anot hoạt động cũng dùng trong kĩ thuật mạ điện nhằm bảo

vệ kim loại khỏi bị ăn mòn và tạo vẻ đẹp cho các vật mạ.Trong mạ điện anot

là kim loại dùng để mạ như:Cu,Ag,Au,Cr,Ni Catot là vật cần mạ.Lớp mạ thường rất mỏng độ dầy từ 5.10-5 1.10-3.Chẳng hạn như mạ vàng mạ bạc

Bài tập hóa học là một phương tiện cơ bản để truyền đạt kiến thức cũng như học sinh vận dụng kiến thức đã học nhằm nâng cao hiệu quả của quá trình dạy và học.

Để làm tốt một bài tập tự luận cần phải làm theo phương pháp chung sau:

+Đọc và tóm tắt đề tài

+Chuyển dữ kiện trong đề về số mol

+Viết phương trình phản ứng và tính số mol

+Lập phương trình đại số và giải phương trình

+Từ n chất thì biện luận(bằng lời hoặc tính toán).Tìm ra kết quả Trong khuân khổ của khóa luận tôi đã trình bày một mảng bài tập nhỏ trong rất nhiều mảng của bài tập hóa học đó là bài tập điện phân và bài tập điên phân được chia thành 6 dạng nhỏ

Dạng 1:Điện phân nóng chảy

 Đặc điểm:Điện phân nóng chảy thường có sản phẩm xác định do ở mỗi điện cực chỉ xảy ra một phản ứng duy nhất

 Cách làm:

+Xem chất điện phân là chất nào(muối,axit hay hiđroxit)+Để viết phương trình điện phân cần xét riêng rẽ các quá trình xảy ra ở anot và catot

Ở catot ion dương kết luận nhận electron

Mn+ + ne → M

Ở anot ion âm nhường electron

2O2- → O2 + 4e2OH- →12 O2 + H2O +2e2X- → X2 + 2e

+Dựa vào định luật Faraday tính lượng sản phẩm

Bài tập 1:Điện phân hoàn toàn 2.22g muối clorua kim loại ở trạng thái

nóng chảy thu được 0,448l khí ở anot(đktc)

a,Giải thích hiện tượng điện phân,xác định tên kim loại,viết phương trình điện phân.

b,Cho thời gian điện phân là 1h40’20s.Tính cường đọ dòng điện đi qua

Lời giải:

a,Gọi công thức của muối kim loại là MCln

Giải thích:Khi ở trạng thái nóng chảy MCln bị điện phân thành Mn+ và anion

Cl-.Dưới tác dụng của lực điện trường hay hiệu điện thế Mn+ ,Cl- tự do phải chuyển động định hướng,ion Mn+ bị hút về cactot còn ion Cl- bị hút về anot

Vậy khối lượng kim loại M là:2.22 – 1.42 = 0,8(g)

Theo định luật bảo toàn số mol electron: ne(nhường)= ne(nhận)= 0.,04 (mol)

Phương trình điện phân nóng chảy là: CaCl2  đpnc Ca + Cl2 

b,Ta có số mol electron là 0,04(mol),t= 1giờ 40phút 20giây=3860giây

Điện lượng Q = nF = 0,04  96500 = 3860(c)

 Cường độ dòng điện I= 38603860 = 1(A)

Bài tập 2:1,Tính lượng quặng boxit chứa 60% Al 2 O 3 để điện phân sản xuất 1tấn Al kim loại,giả sử hiệu suất chế biến quặng và điện phân là 100%

2,Tính lượng cực than làm bằng anot bị tiêu hao khi điện phân nóng chảy để

sản xuất 27 tấn Al trong 3 trường hợp sau:

a,Tất cả khí thoát ra ở anot là khí CO 2

b,Khí thoát ra ở anot chứa 10% CO và 90% CO 2 (về thể tích)

c,Trong khí thoát ra ở anot có 10%O 2 ,10%CO,80% CO 2 (về thể tích)

Cho C:12,O:16,Al:27

Lời giải:

1,Phương trình điện phân sản xuất Al:

2A2O3   đpnc 4Al + 3O2  (1)

Ta có nAl2 O3 = 21 nAl Có 1 tấn Al  nAl =1.27106 =10276 (mol)

 nAl2 O3 =

27 2

10 6

  mAl2 O3 =

27 2

2,Theo (1) để sản xuất 27 tấn Al tức 106 (mol) Al làm thoát ra số mol O2 là:

nO2 = 43  106 (mol)

Oxi tác dụng C làm điện cực anot

a,Tất cả khí thoát ra ở anot là CO2

Tức : C + O2  CO2

43  106

4

3

 106Khối lượng C bị tiêu hao là: 43  106  12 = 9  106 (g) = 9 tấn

Để đúng tỷ lệ sản phẩm ta lấy phương trình (3) nhân với 18 rồi cộng lại

18

106  12 = 9,53 106 (g) =9,53 (tấn)

Bài tập 3:Hỗn hợp gồm M 2 CO 3 và BaCO 3 (M là kim loại kiềm).Cho 10gam

A tác dụng vừa đủ với HCl 0,4M thấy thoát ra 1,467(l) khí ở

(25 o C ,1atm).Cô cạn dung dịch thu được hỗn hợp muối B.Điện phân B nóng chảy đến khi ở anot không còn khí thoát ra thì thu được 2 kim loại ở

catot.Cho hỗn hợp 2 kim loại hòa tan trong nước sau đó tác dụng với dung dịch (NH 4 ) 2 SO 4 dư thu được khí C và 9,32g kết tủa.

1,Tính khối lượng nguyên tử của M

2,Tính thể tích của dung dịch HCl đã dùng

3,Tính % về khối lượng các chất trong A

Hỗn hợp muối B gồm:MCl: 2a (mol) , BaCl2:b (mol)

Đem điện phân nóng chảy hỗn hợp muối B(hoàn toàn)

Cho hỗn hợp bazo tác dụng với (NH4)2SO4 dư

MOH + (NH4)2SO4  M2SO4 + 2NH3 + 2H2OMol 2a 2a

Ba(OH)2 + (NH4)2SO4  BaSO4  + 2NH3  + 2H2OMol b b 2b

nBaSO4 = b = 9233,32 = 0,04 (2)

Từ (1) và (2) ta được a = 0,02

Mặt khác mA = (2M + 60)0,02 + (137 + 60) 0,04 = 10

 M= 23  M là Na

2,Có nHCl = 2a + 2b = 20,02 + 20,04 = 0,12 (mol) VHCl = 00,12,4 = 0.3 (l)

3, 10g gồm (Na2CO3 và BaCO3),Na2CO3:0,02 mol, BaCO3:0,04 mol

% Na2CO3 = 106 100,02 100% = 21,2%

% BaCO3 = 197 100,04 100% = 78,8%

Một số bài tập tự giải:

Bài 1:a,Hãy giải thích:khi điện phân nóng chảy KCl và khi điện phân dung

dịch KCl thì sản phẩm thu được là khác nhau

b,Điện phân hoàn toàn 33,3g muối Clorua của kim loại nhóm IIA thu được 6,72(l) khí Clo ở (đktc).Xác định muối clorua,kim loại

Bài 2:a,Viết phương trình điện phân Al2O3(nc) với điện cực bằng than

b,Viết phương trình điện phân NaOHnc , MgCl2(nc) với điện cực trơ

c,ion Na+ có bị khử không khi điện phân nóng chảy NaCl với điện cực trơ

Bài 3:Sản xuất Al bằng phương pháp điện phân Al2O3(nc).Hãy cho biết lượng

Al2O3 và cacbon(anot) cần dùng để có thể sản xuất được 0,54 tấn Al.cho rằng toàn lượng khí O2 sinh ra đã đốt cháy cực dương thành CO2

Bài 4:Hòa tan 10,65gam hỗn hợp A gồm một oxit kim loại kiềm và một

oxit kim loại kiềm thổ bằng dung dịch HCl thu được dung dịch Cô cạn dungdịch và điện phân nóng chảy hoàn toàn hỗn hợp muối thì thu được ở anot 3,696lit khí C (ở 27,30C và 1atm) và hỗn hợp kim loại D ở catot.Tính khối lượng của D

Bài 5:A,B là các lim loại hoạt động hóa trị II,hòa tan hỗn hợp gồm 23,5g

muối cacbonnat của A và 8,4g muối cacbonnat của B bằng dung dịch HCldư, sau đó cô cạn và tiến hành điện phân nóng chảy hoàn toàn muối thì thu đượcm(g) hỗn hợp kim loại ở catot và V(l) khí (đktc) ở anot

Nếu trộn m(g) hỗn hợp kim loại thu được với m(g) Ni rồi hòa tan trong dungdịch H2SO4 dư thì thể tích H2 bay ra nhiều gấp 2,675 lầ H2 bay ra khi hòa tanmột mình m(g) Ni.Biết khối lượng nguyên tử của kim loại A bằng khối lượng phân tử oxit B

1,Viết phương trình phản ứng hóa học và điện phân

2,Tính % khối lượng A,B trong hỗn hợp của chúng ở catot

3,Tính thể tích V

Cho C=12,O=16,Be=9,Mg=24,Ca=40,Sr=88,Ba=137,Ni=59,Zn=65,Cu=64

Dạng 2:Điện phân dung dịch chỉ chứa một ion kim loại hoặc chỉ có một

Ion kim loại bị khử.

 Đặc điểm:Chỉ có một ion kim loại bị khử nên xem phương trình điện phân như một phản ứng vô cơ bình thường

 Cách làm:Thường qua các bước sau

+Bước 1:xác định vị trí của các cation kim loại (có trong dung dịch điện phân).Trên dãy điện hóa,đứng trước hay đứng sau Al.Nếu đứng trước Al3+ thì không bị khử

Viết phương trình cho nhận electron ở hai điện cực của kim loạiđứng sau Al(bên catot) và anion gốc axit hay H2O (bên anot)

+Bước 2:Viết phương trình điện phân chung (bằng cách cộng hai phương trình cho nhận electron ở hai cực,sau khi đã cân bằng hệ số,cho

hệ số electron cho và nhận bằng nhau)

+Bước 3:Dùng phương trình điện phân chung như một phương trình phản ứng hóa học thông thường tính số mol các chất chưa biết theo số mol các chất đã biêt

Nếu cần áp dụng định luật Faraday để tính số nguyên tử gam,khối lượng,thời gian,hoặc cường độ dòng điện

Bài tập 1:Hòa tan 4,5g tinh thể ASO 4 5H 2 O vào nước thì thu được dung dịch B.Tiến hành điện phân hoàn toàn dung dịch B với điện cực trơ

Nếu thời gian điện phân là t(s) thì thu được kim loại catot và 0,007 mol khí tại anot.Nếu thời gian điện phân là 2t(s) thì thu được 0,024 mol khí

a,Hãy tìm tên kim loại A.

b,Có I = 1,93A.Tính thời gian t điện phân

Lời giải:

Phương trình điện phân:

ASO4 + H2O   A + H2SO4 + O2

Nếu ASO4 đã hết thì H2O sẽ bị điện phân ở 2 cực

H2O  đp

2

1

O2 + H2 (2)Sau t(s) thì được 0,07 mol khí O2 ở anot

Sau 2t(s) giả sử chưa có phương trình (2) thì số mol khí thu được là

nO2 = 2  0,007 = 0,014 < 0,024  tại thời điểm 2t(s) đã có phản ứng (2).Vậy khí thu được là O2 và H2

Sau 2t(s) thì nO2 (A)= 0.014 (mol)  nH2 (K) = 0,024 – 0.014 = 0,01 (mol)

Ở catot: A2+ + 2e → A

H2O + 2e → H2 + OH

 ne nhận(k) = 2nA2  + 2nH2 = 2nA2  + 0,02

Ở anot :2H2O -4e → O2 + 4H+

 ne nhường(A) = 4nO2 = 0,056 (mol)

Theo định luật bảo toàn electron: ne nhận(k) =  ne nhường(A)

 2nA2  + 0,02 = 0.056  nA2  = 0,018 (mol)

Mặt khác nASO4 5H2 O = nASO 4 =nA2 

= 0,018(mol)Khối lượng tinh thể:

F n

Bài tập 2:Hòa tan hỗn hợp A gồm kim loại M và oxit MO của kim loại ấy(M

chỉ có một hóa trị) trong 2lit HNO 3 1M thì có 4,48lit ở đktc NO bay ra và dung dịch B.Để trung hòa lượng axit dư trong dung dịch B thu được 2lit dung dịch NaOH 0,5M.Khi đó ta thu được dung dịch C.

a,Tính số mol M và MO trong hỗn hợp A

b,Điện phân dung dịch C với điện cực trơ trong 48phút 15giây ta thu được 11,52gam kim loại M bên catot và 2,016(l) khí ở đktc bên anot.Xác định kim loại M và cường độ dòng điện

c,Tính thời gian để điện phân hết M 2+ trong dung dịch ,Cường độ dòng điện vẫn như câu b.

Có nNO = 32 a = 224,48,4 = 0,2  a = 0,3 (mol)

HNO3 dư + NaOH → NaNO3 + H2O

 nHNO3 du = nNaOH = 1(mol)  nHNO3 = 83a + 2b = 2 -1 = 1(mol)

a= 0,3 mol  b= 0,1 mol

b, t = 48phút 15giây = 2895giây

Sau khi trung hòa dung dịch B bằng NaOH,dung dịch C thu được chứa M(NO3)2 a + b = 0.4 mol và NaNO3 1mol

Khi điện phân C:

K(-)  M(NO3)2, NaNO3  A(+)

M2+,Na+,H2O H2O NO- 3, H2O

Phương trình điện phân:

M(NO3)2 + H2O  M + 21 O2  + 2HNO3

loại của catot không đổi,thấy khối lượng catot tăng 3,2g so với lúc chưa điện phân.Tính nồng đọ mol của dung dịch CuNO 3 ) 2 trước khi điện phân.

Lời giải:

Gọi số mol CuNO3)2 bắt đầu là a(trong 200ml dung dịch)

Phương trinhf điện phân:

2CuNO3)2 + 2H2O đpdd   2Cu + O2 + 4HNO3

(mol) a a 2a

Bắt đầu có khí thoát ra ở catot thì dừng lại có nghĩa là toàn bộ Cu2+ bị điện phân hết  Cu bám vào catot và nước bắt đầu điện phân.Khi để yên dung dich trong một thời gian thì Cu tác dụng với HNO3 cho khí NO bay ra:

3Cu + 8HNO3  3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

Khối lượng catot tăng 3,2g so với lúc chưa điện phân chứng tỏ Cu không tan hết trong HNO3 tức HNO3 hết

3Cu + 8HNO3  3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

+ Số mol trong chất tạo thành tỷ lệ thuận với thời gian t

+ Trong quá trình điện phân sau cùng vẫn luôn là H2O(khi các chất điện phân đã hết)

Một số bài tập tự giải:

Bài 1:Sau một thời gian điện phân 200ml dung dịch CuSO4 với điện cực

graphit khối lượng dung dịch giảm 8g.Để làm kết tủa hết ion Cu2+ còn lại trong dung dịch sau điện phân,càn dùng 100ml dung dịch H2SO4 0,5M.Hãy xác đinh nồng độ mol và nồng độ % của dung dịch CuSO4 trước điện

phân.Biết dung dịch CuSO4 ban đầu có khối lượng riêng là 1,25g/ml

Bài 2:Điện phân(dùng điện cực trở)dung dịch muối sunfat kim loại hóa trị II

với cường độ dòng 3A.Sau 1930s thấy khối lượng catot tăng 1,92g

1,Viết phương trình phản ứng xảy ra tại mỗi điện cực và phương trình điện phân

2,Cho biết tên kim loại trong muối sunfat

3,Hãy tính thể tích của khối khí tạo thành tại anot ở 25oC và 770mlHg

Bài 3:Điện phân dung dịch AgNO3 với điện cực bằng Ag lúc đầu 2 điện cực

có khối lượng bằng nhau.Sau một thời giann điện phân đem hai điện cực ra cân lại thấy kém nhau 27g

a,tính thời gian điện phân biết I =2,68A

b,Nếu thay dung dịch AgNO3 ở trên bằng 12,25g KNO3 6%,thay cực Ag bằng điện cực than chì cũng điện phân với dòng điện có cường độ và thời gian như trên.Tính nồng độ % của dung dịch sau điện phân

Bài 4:a,Viết sơ đồ điện phân CuSO4 với điện cực graphit

b,Cho biết dung dịch sau điện phân có PH = 2 hiệu suất của quá trình bằng

80% Thể tích dung dịch sau điện phân không đổi bằng 1lít.hãy tìm nồng độ mol của các chất sau điện phân và khối lượng CuSO4 trong dung dịch ban đầu

Bài 5:Nung m gam hỗn hợp A gồm CuCO3 và MCO3 một thời gian thu được

m1 gam chất rắn A1 và V lít khí CO2 bay ra ở đktc.Cho V lít CO2 này hấp thụhoàn toàn vào dung dịch chứa 0,4 mol NaOH sau đó cho thêm CaCl2 dư vào thấy tạo thành 15 gam kết tủa.Mặt khác đem tan A1 bằng dung dịch HCl

dư thu được dung dịch B và 1,568 lít CO2 ở (đktc).Tiến hành điện phân (với điện cực trơ) được dung dịch B tới khi catot bắt đầu thoát ra khí thì dừng lại,thấy ở anot thoát ra 2,688 lít khí (ở đktc).Cô cạn dung dịch sau điện phân rồi lấy muối khan đem điện phân nóng chảy thì thu được 4 gam kim loại ở catot

1,Tính khối lượng nguyên tử của M

2,Tính khối lượng của M1 và M

Dạng 3:Điện phân dung dịch chứa nhiều chất điện phân

 Đặc điểm:Có ít nhất hai cation bị khử bên catot và tuân theo quy tắc anpha():Khi điện phân một hỗn hợp nhiều ion thì cation nào dễ bị khử và anion dễ bị oxi hóa sẽ được điện phân trước.Hay thế khử của cặp nào lớn sẽ điện phân trước

 Cách làm:giả sử điện phân dung dịch chứa hai ion kim loại Xn+,Ym+biết rằng Ym+ có tính oxi hóa mạnh hơn Xn+ chứa lần lượt xảy ra cá giai đoạn sau

+Giai đoạn 2:Ym+ bị khử ở catot

Ym+ + me  Y (1)

+Giai đoạn 1:khi trong dung dịch hết ion Ym+ đến lượt Xn+ bị khử (nếu vẫn tiếp tục điện phân) ở catot

Xn+ + ne  X (2)

Để xác định (1) đã kết thúc hay chưa phải tính thời gian t1 cần để điện phân hết Ym+,rồi so sánh với thời gian điện phân t bài cho

 Nếu t1 > t  Ym+ chưa hết,đang xảy ra giai đoạn 1

t1 = t  Ym+ vùa hết,giai đoạn 1 kết thúc,ngừng điện phân

 Nếu t1 < t  Ym+ đã hết,giai đoạn 1 kết thúc,chuyển giai đoạn 2

Nếu anot làm bằng kim loại thường ( M) anot tan và số mol M tan tuân theo định luật Faraday

Bài tập 1:Hòa tan 1g AgNO 3 vào nước được dung dịch A.Đem điện phân dung dịch A bằng dòng điện I = 2,68A thời gian 30phút thì trên catot thu được 5g Ag

1,Tính hiệu suất của quá trình điện phân.

2,Thêm vào dung dịch sau điện phân 16g CuSO 4 rồi tiếp tục điện phân với dòng điện như trên trong 3h.Tính phần trăm khối lượng đã bám trên

catot(cho hiệu suất là 100%)

Lời giải:

Phương trình điện phân dung dịch AgNO3

4AgNO3 + H2O đpdd   4Ag + O2  + 4HNO3

H% = 

4 ,

5

5

100% = 92,6%

2,có nAg = 1085,4 = 0,05  nAgNO3 đp = 0,05 (mol)

 nAgNO3 chưa đp = 17017 - 0,05 = 0,05 mol

Có nCuSO4 thêm = 16016 = 0,1 mol

Thứ tự điện phân các chất trong dung dịch hỗn hợp trên như sau

4AgNO3 + H2O đpdd   4Ag + O2  + 4HNO3 (1)

2CuSO4 + 2H2O đpdd   2Cu + O2 + 2H2SO4 (2)

Ta có nAg = nAgNO3 = 0,05 mol

Giả sử Ag+ bị điện phân hết ,thời gian để để điện phân hết Ag + là:

t1=

I

F n

n Ag  

= 0,052,16826,8 = 0,5 (giờ)t1 < t (= 3h) theo bài cho Ag+ bị điện phân hết.giả sử Cu2+ bị điện phân hết

Ta có nCu2 

= nCuSO4 0,1 molt2 = 202,1,6826,8 = 2 (giờ)

Sau khi điện phân hết Ag+ thời gian tiếp tục là 3 – 0,5 = 2,5h >t2 để điện phân Cu2+ vậy Cu2+ bị điện phân hết.

Trên catot sau điện phân thu được các kim loại

 nAg = nAg(bắt đầu) + nAg(sau) = 0,05 + 0,05 = 0,1 mol  mAg = 10,8 (g)

nCu = 0,1 mol  mCu = 6,4 (g)

Do đó :%mAg = 62,8%

%mCu = 37,2%

Bài tập 2:Điện phân 200ml một dung dịch có hai muối là Cu(NO 3 ) 2 và AgNO 3 với cường độ dòng điện 0,804A đến khi khí bắt đầu thoát ra ở catot thì mất 2giờ,khi đó khối lượng catot tăng thêm 3,44g.Hãy xác định nồng độ mol của mỗi muối trong dung dịch ban đầu.

Lời giải: t = 2giờ = 7200giây.

Gọi a,b lần lượt là có mol của Ag+,Cu2+

Sơ đồ điện phân: K(-)  Cu(NO3)2  A(+)

Cu2+,Ag+,H2O AgNO3 NO- 3,H2O

Ở catot:Ag+ + 1e  Ag (1)

(mol) a a

Cu2+ + 2e  Cu (2)

(mol) b b

Ở anot: H2O→12 O2 +2 H+ +2e

Phương trình điện phân

2AgNO3 + H2O đpdd   2Ag + 12 O2  + 2HNO3

CuNO3)2 + 2H2O   đpdd Cu + 21 O2 + 2HNO3

*Chú ý: Khi có bọt khí ban đầu thoát ra ở catot chứng tỏ Cu 2+ ,Ag + đã điện phân hết,H 2 O bắt đầu điện phân

Ta có số mol electron trao đổi là

Bài tập 3:Để hòa tan hết 11,2g hợp kim Cu-Ag tiêu tốn 19,6g dung dịch

dung dịch H 2 SO 4 đặc nóng thu được khí A và 5 lít dung dịch B

1,Cho A tác dụng với nước Cl 2 dư dung dịch thu được lại cho tác dụng với BaCl 2 dư thu được 18,64g kết tủa

a,Tính %khối lượng mỗi kim loại trong hợp kim

b, Tính nỗng độ % của dung dịch H 2 SO 4 bắt đầu

c,Nếu cho 200ml dung dịch NaOH 0,5M vừa đủ để hấp thụ hoàn toàn khí A

ở trên thì khối lượng muối thu được bao nhiêu?

2Lấy 100ml dung dịch B đem điện phân (điện cực pt) trong 7’43s,I = 0,5A

a, Tính khối lượng đã bám vào catot và nồng độ mol các chất trong dung dịch sau điện phân.Giả thiết thể tích dung dịch vẫn là 100ml

b,Nếu quá trình điện phân với anot bằng Cu cho đến khi trong dung dịch không còn ion Ag + nữa thì khối lượng các điện cực tăng hay giảm bao nhiêu gam biết rằng ở anot,Cu bị tan theo phản ứng:Cu  Cu 2+ + 2e

Lời giải:

Gọi a,b lần lượt là số mol của Cu và Ag

Cu,Ag tác dụng với H2SO4, đặc nóng sinh ra khí A là SO2

Khí SO2 tác dụng với nước Cl2:

SO2 + Cl2 + 2H2O  H2SO4 + 2HCl

64 04 , 0





= 22,86%

 %Ag = 77,14%

b,nH2 SO 4 = 2a + b = 0,16 mol

6 , 19

98 16 , 0

, 0

1 , 0



 Nên phản ứng giữa SO2 và NaOH tạo ra hai

muối Gọi nNaHSO3 = x, nNa2 SO3 = y

SO2 + NaOH  NaHSO3

Khối lượng hai muối:6,24 + 2,52 = 8,76g

2,Trong 5(l) dung dịch chứa Ag2SO4:0,04 mol; CuSO4:0,04 mol

Vậy trong 100ml dung dịch B có nAg2 SO4 = nCuSO4 = 8 10 4

5

1 , 0 04 ,





(mol)

Khi điện phân,theo quy tắc  thì Ag+ bị khử trước Cu2+

Phương trình điện phân:

Ag2SO4 + H2O  đp 2Ag +

2

1

O2 + H2O (1)Sau khi điện phân hết Ag+ đến điện phân Cu2+

CuO4 + H2O  đp Cu+ 12 O2 + H2O (2)

Có nAg = 2nAg2 SO4 = 2  8 10  4 = 16.10  4

 t1 =

I

F n

n Ag  

Theo bài ra thời gian điện phân là: t=7phút43giây=463(s)

 t> t1 nên Ag+ bị điện phân hết.Vậy thời gian còn lại để điện phân Cu2+ là : t2=463-309=154(s)

nF

It

96500 2

154 5 , 0





410-4Như vậy khối lượng hai kim loại bám ở catôt là:

mAg + m Cu =1610-4 108+410-4 64=0,1984(g)

Trong dung dịch còn lại H2SO4 và CuSO4 dư

Theo (1),(2) : nH2SO4 =nCuSO4dp+ nAg2SO4dp=810-4 + 410-4 =1210-4 (mol)Vậy số mol CuSO4 còn 810-4 - 410-4 = 410-4 (mol)

Nồng độ mol/l của các chất này là:

CM(H2SO4) = 12010,1 4 = 0,012(M)

CM(CuSO4) _= 4010,14 = 0,004(M)

b khi điện phân dung dịch B với anot làm bằng đồng thì:

Ở catot: 2Ag+ + 2e  2Ag

Bài 4 : Hoà tan 1,66 gam hỗn hợp A gồm Mg và hai oxit MO ,R 2 O 3 (M là kim loại đứng sau Hiđro, R là kim loại đứng trước Hiđro trong dãy thế điện hoá) bằng lượng vừa đủ HCl ta thu được khí B và dung dịch C.Cho lương khi B đi qua ống đựng1,6gam CuO đun nóng thu được 1,34 gam chất rắn(biết rằng 80% khí B tham gia phản ứng).Cô cạn ½ dung dịch C được 2,42 gam muối khan.Tiến hành điện phân ½ dung dịch C với điện cực trơ cho đến khi trong dung dịch không còn ion M 2+ nữa thì thu được 22,4 ml khí(đktc) ở anot

a.Tính phần trăm khối lượng các chất trong A biết rằng tỉ số khối lượng nguyên tử của M và R là 2,37

b.Nếu thêm từ từ dung dịch NaOH có pH = 13 vào 1/10 dung dịch C cho tới khi lượng kết tủa thu được không đổi thì tốn bao nhiêu ml dung dịch NaOH?

Lời giải: Gọi 2a,2b,2c lần lượt là số mol Mg,MO,R2O3 trong 1,66gam hỗn