BÀI TẬP ĐIỆN PHÂN ĐẠI HỌCCAO ĐẲNG 2007 – 2014 A. MỘT SỐ KIẾN THỨC CẦN NẮM VỮNG 1, Điện phân nóng chảy: 2MCln 2M + nCl2 Ví dụ: 2NaCl 2Na + Cl ; CuCl2 Cu + Cl2 2, Điện phân dung dịch: a, Kim loại từ Li → Al (Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al (liệu khi bạn cần nàng may áo)) không tham gia điện phân, và gốc axit có oxi (SO42, NO3…) không tham gia điện phân, khi đó nước sẽ tham gia điện phân Catot (cực âm): chất oxi hóa, ion dương về, giải phóng H2, Anot (cực dương) : chất khử, ion âm về, giải phóng O2, Chất khử: bị oxi hóa, sự oxi hóa, quá trình oxi hóa, nhường e, số oxi hóa tăng Chất oxi hóa: bị khử, sự khử, quá trình khử, nhận e, số oxi hóa giảm b, Cách viết nhanh phương trình điện phân Ví dụ 1: điên phân dung dịch NaCl Na là kim loại từ Li→ Al nên không tham gia điện phân, khi đó H2O sẽ tham gia điện phân, nên phản ứng cộng thêm H2O; NaCl + H2O → ………; Na+ bị hút về cực âm, mà cực âm giải phóng H2, kim loại không điện phân tạo bazơ, nên 2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 + Cl2 Ví dụ 2: điên phân dung dịch CuSO4 Gốc SO42 không tham gia điện phân, khi đó H2O điện phân, gốc axit tạo axit nên tạo H2SO4, gốc SO42 về cực dương, cực dương giải phóng O2 nên CuSO4 + H2O Cu + H2SO4 +12 O2
Trang 1đpdd đpnc
đpdd
đpnc
đpdd cmn
BÀI TẬP ĐIỆN PHÂN ĐẠI HỌC-CAO ĐẲNG 2007 – 2014
A MỘT SỐ KIẾN THỨC CẦN NẮM VỮNG
1, Điện phân nóng chảy:
2MCln 2M + nCl2 Ví dụ: 2NaCl 2Na + Cl ; CuCl2 Cu + Cl2
2, Điện phân dung dịch:
a, Kim loại từ Li → Al (Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al (liệu khi bạn cần nàng may áo)) không tham gia điện phân,
và gốc axit có oxi (SO42-, NO3-…) không tham gia điện phân, khi đó nước sẽ tham gia điện phân
Catot (cực âm): chất oxi hóa, ion dương về, giải phóng H2, Anot (cực dương) : chất khử, ion âm về, giải phóng O2, Chất khử: bị oxi hóa, sự oxi hóa, quá trình oxi hóa, nhường e, số oxi hóa tăng Chất oxi hóa: bị khử, sự khử, quá trình khử, nhận e, số oxi hóa giảm
b, Cách viết nhanh phương trình điện phân
Ví dụ 1: điên phân dung dịch NaCl
điện phân tạo bazơ, nên 2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 + Cl2
Ví dụ 2: điên phân dung dịch CuSO4
Gốc SO42- không tham gia điện phân, khi đó H2O điện phân, gốc axit tạo axit nên tạo H2SO4, gốc SO42- về cực dương, cực dương giải phóng O2 nên CuSO4 + H2O Cu + H2SO4 +1/2 O2
Ví dụ 3: điện phân dung dịch CuCl2
Cu sau Al và Cl không có oxi nên tham gia điện phân, nên trong phương trình khống có cộng thêm nước
CuCl2 Cu + Cl2
C, Công thức tính: - Số mol chất thu được ở điện cực: số mol =
nF
It
Trong đó: I (A) là cường độ dòng điện; t (giây): thời gian điện phân; F = 96500
n: số e trao đổi trong phản ứng ở điện cực (nếu kim loại: n là hóa trị của kim loại)
- Số mol e trao đổi ở điện cực =
F
It
BÀI TẬP
Câu 1: (ĐH A 08) Khi điện phân NaCl nóng chảy (điện cực trơ), tại catôt xảy ra
Câu 2: (CĐ13) Sản phẩm thu được khi điện phân dung dịch KCl (điện cực trơ, màng ngăn xốp)
A ở cực dương xảy ra quá trình oxi hoá ion Na+ và ở cực âm xảy ra quá trình khử ion Cl−
B ở cực âm xảy ra quá trình khử ion Na+ và ở cực dương xảy ra quá trình oxi hoá ion Cl−
Câu 4: Điện phân hoàn toàn 14,9g muối clorua nóng chảy của một kim loại kiềm người ta thu được 2,24 lít
Câu 5: Điện phân hoàn toàn 33,3g muối clorua nóng chảy của một kim loại nhóm IIA người ta thu được 6,72 lít
Câu 6: Điện phân nóng chảy muối clorua của kim loại M, ở catot thu được 6g kim loại và ở anot có 3,36 lít khí (đktc)
Câu 8 : Điện phân (với điện cực trơ) dung dịch muối sunfat của một kim loại hóa trị II với I= 3A Sau 1930 giây điện phân thấy khối lượng catot tăng 1,92g Kim loại đó là:
Trang 2Câu 9: (CĐ12) Tiến hành điện phân (điện cực trơ) V lít dung dịch CuCl2 0,5M khi dừng điện phân thu được dúng dịch
X và 1,68 lít khí Cl2 (đktc) duy nhất ở anot Toàn bộ dung dịch X tác dụng vừa đủ với 12,6g Fe Giá trị của V:
xuất hiện bọt khí thì dừng điện phân Trong cả quá trình điện phân trên, sản phẩm thu được ở anot:
Để dung dịch sau điện phân làm phenolphtalein chuyển sang màu hồng thì điều kiện của a và b là (biết ion SO4
trơ, hiệu suất điện phân 100%) với cường độ dòng điện 5A trong 3860 giây Dung dịch thu được sau điện phân có khả
có cường độ 2A Thể tích khí (đktc) thoát ra ở anot sau 9650 giây điện phân là
xốp hiệu suất 100%) đến khi nước bắt đầu bị điện phân ở cả hai điện cực thì ngừng điện phân, thu được dung dịch Xvà 6,72 lít khí (đktc) ở anot Dung dịch X hòa tan tối đa 20,4g Al2O3 Giá trị của m là:
(điện cực trơ, màng ngăn xốp) Sau thời gian t giây thì ngừng điện phân, thu được dung dịch Y và khí ở hai điện cực có tổng thể tích là 2,24 lít (đktc) Dung dịch Y hòa tan tối đa 0,8g MgO Biết hiệu suất điện phân 100%, các khí sinh ra
dòng điện không đổi) Trong thời gian t giây, thu được 2,464 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 5,824 lít (đktc) Biết hiệu suất điện phân là 100%, các khí sinh ra không
đến khi khối lượng dung dịch giảm đi 10,75 gam thì ngừng điện phân (giả thiết lượng nước bay hơi không đáng kể) Tất cả các chất tan trong dung dịch sau điện phân là
A KNO3 và KOH B KNO3, KCl và KOH C KNO3 và Cu(NO3)2 D KNO3, HNO3 và Cu(NO3)2
một lượng khí X ở anôt Hấp thụ hoàn toàn lượng khí X trên vào 200 ml dung dịch NaOH (ở nhiệt độ thường) Sau phản ứng, nồng độ NaOH còn lại là 0,05M (giả thiết thể tích dung dịch không thay đổi) Nồng độ ban đầu của dung
dung dịch Y vẫn còn màu xanh, có khối lượng giảm 8 gam so với dung dịch ban đầu Cho 16,8 gam bột sắt vào Y, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 12,4 gam kim loại Giá trị của x là
dòng điện không đổi) trong thời gian t giây, được y gam kim loại M duy nhất ở catot và 0,035 mol khí ở anot Còn nếu thời gian điện phân là 2t giây thì tổng số mol khí thu được ở cả hai điện cực là 0,1245 mol Giá trị của y là
không đổi 2,68A (hiệu suất điện phân là 100%) thu được chất rắn X, dung dịch Y và khí Z Cho 12,6g Fe vào Y, sau
Câu 22: (ĐH B 13) Điện phân nóng chảy Al2O3 với các điện cực bằng than chì thu được m kg Al ở catot và 89,6 m3 (ở đktc) hỗn hợp khí X ở anot Tỉ khối của X so với hiđro bằng 16,7 Cho 1,12 lít X (đktc) phản ứng với dung dịch
Ca(OH)2 (dư) thu được 1,5 gam kết tủa Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn Giá trị của m là
Câu 23 : Sau một thời gian điện phân 200 ml dd 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, cần dùng 100 ml dung dịch H2S 0,5M Nồng độ mol và nồng độ phần trăm của dung dịch CuSO4 ban đầu lần lượt là (biết khối lượng riêng của dd CuSO4 ban đầu là 1,25g/ml)
A 0,75M và 9,6% B 0,75M và 6,4% C 0,5M và 6,4% D 0,5M và 9,6%
Trang 3ĐÁP ÁN
1A- 2C- 3D-4B -5C – 6C – 7C – 8A – 9C- 10B – 11A- 12B – 13C- 14D- 15C- 16A-17D-18C-19D-20D-21C-22D-23A
HƯỚNG DẪN GIẢI
Câu 1: (ĐH A 08) Khi điện phân NaCl nóng chảy (điện cực trơ), tại catôt xảy ra
Hướng dấn
Na+Cl- , catot (-) : ion Na+ về (âm hút +), chất oxi hóa (Na+ + 1e → Na): bị khử, sự khử, quá trình khử → chọn A
Nếu đề hỏi cực anot:
Anot (+) : ion Cl- về (dương hút âm), chất khử ( 2Cl- → Cl2 + 2e) : bị oxi hóa, sự oxi hóa, quá trình oxi hóa → chọn C
Câu 2: (CĐ13) Sản phẩm thu được khi điện phân dung dịch KCl (điện cực trơ, màng ngăn xốp)
Hướng dấn
K (từ Li →Al) không tham gia điện phân nên có sự tham gia điện phân của H2O, K+ bị hút về cực âm (giải phóng H2)
A ở cực dương xảy ra quá trình oxi hoá ion Na+ và ở cực âm xảy ra quá trình khử ion Cl−
B ở cực âm xảy ra quá trình khử ion Na+ và ở cực dương xảy ra quá trình oxi hoá ion Cl−
C ở cực âm xảy ra quá trình oxi hoá H2O và ở cực dương xảy ra quá trình khử ion Cl−
Hướng dấn
-→ chọn D
PTĐP: 2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2+ Cl2
(Na+ từ Li → Al không tham gia điện phân, H2O điện phân, Na+ phải kết hợp với OH- để tạo NaOH nên bán phản ứng
gốc axit phải kết hợp với H+ để tạo ra axit nên bán phản ứng của H2O bên cực anot: H2O →1/2 O2 +2 H+ + 2e (2 H+
Câu 4: Điện phân hoàn toàn 14,9g muối clorua nóng chảy của một kim loại kiềm người ta thu được 2,24 lít
Hướng dấn
2XCl → 2X + Cl2
→ MXCl = 140,,29 = 74,5 → MX = 74,5 – 35,5 = 39 → chọn B
Câu 5: Điện phân hoàn toàn 33,3g muối clorua nóng chảy của một kim loại nhóm IIA người ta thu được 6,72 lít
Hướng dấn
XCl2 → X + Cl2
→ MXCl2 = 330,3,3 = 111 → MX = 111- 71 = 40 → chọn C
Trang 4Câu 6: Điện phân nóng chảy muối clorua của kim loại M, ở catot thu được 6g kim loại và ở anot có 3,36 lít khí (đktc)
Hướng dấn
Theo đáp án, kim loại chỉ có hóa trị I, và II nên giả sử kim loại có hóa trị I, nếu hóa trị I không đúng thì hóa trị II, thường thì ta nên giả sử hóa trị II trước nếu đúng thì không cần thử hóa trị I)
(Hóa trị II thì số mol đều bằng nhau, còn Hóa trị I thì số mol muối và kim loại gấp đôi số mol khí)
Giả sử kim loại có hóa trị II: nKl = nCl2 = 0,15 mol → MKl = 0,615 = 40 (Ca) → chọn C
Hoặc: XCl2 → X + Cl2
0,15 ←0,15
Câu 7: (CĐ11) Điện phân 500 ml dung dịch CuSO4 0,2M (điện cực trơ) cho đến khi ở catot thu được 3,2 gam kim loại
Hướng dấn
Cách 1:
CuSO4 + H2O → Cu + 1/2O2 + H2SO4
nCu =
64
2
,
3
= 0,05 mol
→ VO2 = 0,025 22,4 = 0,56 lít
chất còn lại trong phương trình phản ứng)
Cách 2: Dựa vào định luật bảo toàn e: số mol e nhường bằng số mol e nhận
ở catot (-) Cu2+ + 2e → Cu
0,1 ←0,05
ở anot (+) 2H2O → O2 + 4 H+ + 4e (Hoặc H2O →1/2 O2 +2 H+ + 2e )
0,025 ← 0,1 0,025 ← 0,1
→ VO2 = 0,025 22,4 = 0,56 lít
H2O) Giải theo cách 2 ta thấy được bản chất của quá trình điện phân
Câu 8 : Điện phân (với điện cực trơ) dung dịch muối sunfat của một kim loại hóa trị II với I= 3A Sau 1930 giây
điện phân thấy khối lượng catot tăng 1,92g Kim loại đó là:
Hướng dấn
Khối lượng catot tăng 1,92g chính là khối lượng của kim loại thu được khi điện phân, kim loại có hóa trị II (n=2)
→ nKL =
F n
t I
= 96500
2
1930 3
= 0,03 mol → MKl = 01,,9203 = 64 → chọn A
Trang 5Câu 9: (CĐ12) Tiến hành điện phân (điện cực trơ) V lít dung dịch CuCl2 0,5M khi dừng điện phân thu được dung dịch
X và 1,68 lít khí Cl2 (đktc) duy nhất ở anot Toàn bộ dung dịch X tác dụng vừa đủ với 12,6g Fe Giá trị của V:
Hướng dấn
CuCl2 → Cu + Cl2
Cu là chất rắn, Cl2 là chất khí, theo đề dung dịch X tác dụng với Fe nên CuCl2 chỉ điện phân một phần, dung dịch X là CuCl2 dư
Fe + CuCl2dư → FeCl2 + Cu
0,225→ 0,225
CuCl2pứ → Cu + Cl2
0,075 ←0,075
→ nCuCl2bđ = 0,225 + 0,075 = 0,3 mol → VCuCl2bđ =
5 , 0
3 , 0
= 0,6M
Câu 10: (ĐH A 10) Điện phân (với điện cực trơ) một dung dịch gồm NaCl và CuSO4 có cùng số mol, đến khi ở catot
xuất hiện bọt khí thì dừng điện phân Trong cả quá trình điện phân trên, sản phẩm thu được ở anot:
Hướng dấn
ở cực catot (-) : Na+, Cu2+, H2O
Na+ không tham gia điện phân Cu2+ điện phân trước, khi hết ion Cu2+, H2O mới điện phân
ở cực anot (+) : Cl-, SO42-, H2O
SO42- không tham gia điện phân, Cl- điện phân trước, khi hết ion Cl-, H2O mới điện phân
Vì số mol của NaCl = số mol của CuSO4 nên số mol của Cu2+ = số mol của Cl- = x mol
ĐLBT e: số mol e nhường = số mol e nhận
Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e
2
x
mol← x mol x mol→ x mol
Theo đề điện phân đến khi catot xuất hiện bọt khí thì dừng điện phân, để catot xuất hiện bột khí thì phải có sự điện phân của H2O bên cực catot nên Cu2+ phải điện phân hết
Theo ở trên khi ion Cl- điện phân hết thì ion Cu2+ mới điện phân có x/2 mol mà số mol Cu2+ ban đầu là x mol nên số mol Cu2+ phải tiếp tục điện phân là x- x/2 = x/2 mol
Khi bên cực catot ion Cu2+ tiếp tục điện phân x/2 mol nữa, mà bên cực anot ion Cl- đã điện phân hết nên bên cực anot
nhận e)
Cu2+ + 2e → Cu H2O →1/2 O2 +2 H+ + 2e
x/2 → x x/4 ←x
Vậy khí thu được ở anot là khí Cl2 và O2
Câu 11 : (ĐH B 07) Điện phân dung dịch chứa a mol CuSO4 và b mol NaCl (với điện cực trơ, có màng ngăn
xốp) Để dung dịch sau điện phân làm phenolphtalein chuyển sang màu hồng thì điều kiện của a và b là (biết ion SO42- không bị điện phân trong dung dịch)
Trang 6A b > 2a B b = 2a C b < 2a D 2b = a.
Hướng dấn
Dung dịch sau điện phân làm phenolphtalein chuyển sang màu hồng thì dung dịch sau điện phân phải có môi trường bazơ, nên Cu2+ phải điện phân hết và bên cực catot có sự điện phân H2O
Catot (-): Cu2+, Na+, H2O Anot (+) : Cl- , SO42-, H2O
Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- →Cl2 + 2e
Khi Cu2+ điện phân hết thì cần số mol Cl- là 2a mol, bên cực catot H2O tiếp tục bị điện phân để tạo ra OH- thì phải cần thêm ion Cl- để điện phân nên số mol ion Cl- phải lớn hơn 2a mol Nên b >2a → chọn A
2H2O + 2e → H2 + 2 OH- 2Cl- →Cl2 + 2e
Câu 12: (ĐH B 09) Điện phân có màng ngăn 500 ml 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 3860 giây Dung dịch thu được sau điện phân có khả
Hướng dấn
nCuCl2 = 0,5.0,1 = 0,05 mol ; nNaCl = 0,5.0,5= 0,25 mol
→ nCu2+ = 0,05 mol ; nCl- = 0,05.2 + 0,25 = 0,35 mol
Na+ không tham gia điện phân
Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- →Cl2 + 2e
Theo đề số mol Cl2 giải phóng ra ở anot: nCl2 =
nF
It
=
96500
2
3860 5
= 0,1 mol ( Cl2 nhường 2e nên n=2)
Khi điện phân hết ion Cu2+, mới thu được nCl2 = 0,05 mol nên nCl2 cần tiếp tục tạo ra là 0,1 – 0,05 = 0,05 mol Nên quá trình điện phân tiếp tục:
2H2O + 2e → H2 + 2OH- 2Cl- → Cl2 + 2e
0,1→ 0,1 0,1 ← 0,05→ 0,1
Al + OH- + H2O → AlO2- + 3/2H2
0,1 ← 0,1
→ mAl = 0,1 27 = 2,7g
(ở đây ion Cl- ban đầu là 0,35 mol, ion Cl- tham gia điện phân chỉ 0,1 + 0,1 = 0,2 mol, nên ion Cl- vẫn còn dư, còn tỉ lệ số mol OH- và Al luôn là như nhau: 1Al cần 1OH-, nếu Al2O3 có 2Al cần 2OH- để nhẩm nhanh trắc nghiệm, không cần viết phản ứng)
Câu 13: (ĐH A 10) Điện phân (điện cực trơ) dung dịch X chứa 0,2 mol CuSO4 và 0,12 mol NaCl bằng dòng điện
có cường độ 2A Thể tích khí (đktc) thoát ra ở anot sau 9650 giây điện phân là
Trang 7A 1,344 lít B 2,240 lít C 1,792 lít D 2,912 lít.
Hướng dấn
nCu2+ = 0,2 mol; nCl- = 0,12 mol
Na+, SO42- không tham gia điện phân
Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e
0,06 ←0,12 → 0,06 0,12 → 0,06 0,12
Theo đề Số mol Cu giải phóng ra ở catot sau 9650 giây điện phân: nCu =
nF
It
=
96500
2
9650 2
= 0,1 mol
Khi điện phân hết ion Cl- chỉ mới thu được 0,06 mol Cu nên Cu2+ tiếp tục điện phân để tạo ra 0,1 – 0,06 = 0,04 mol Cu nữa Mà khi bên catot ion Cu2+ tiếp tục điện phân thì bên anot do Cl- đã điện phân hết nên
H2O sẽ tiếp tục điện phân.
Cu2+ + 2e → Cu H2O →1/2 O2 +2 H+ + 2e
0,08 ← 0,04 0,02 ←0,08
→ Thể tích khí (đktc) thoát ra ở anot: V = VCl2 + VO2 =( 0,06 + 0,02) 22,4 = 1,792 lít
Câu 14:(ĐH A 13) Tiến hành điện phân dung dịch chứa m gam hỗn hợp CuSO4 và NaCl 1M (điện cực trơ, màng ngăn xốp hiệu suất 100%) đến khi nước bắt đầu bị điện phân ở cả hai điện cực thì ngừng điện phân, thu được dung dịch X
và 6,72 lít khí (đktc) ở anot Dung dịch X hòa tan tối đa 20,4g Al2O3 Giá trị của m là:
Hướng dấn
Trường hợp 1: dung dịch X có môi trường bazơ → ở catot có sự điện phân của H2O và theo đề điện phân đến khi nước bắt đầu bị điện phân ở cả hai điện cực thì ngừng điện phân, chứng tỏ bên cực anot 6,72 lít khí
(đktc) ở anot chỉ là thể tích của Cl2 (H2O chưa điện phân) còn bên cực catot, nước đã điện phân
nAl2O3 = 0,2 mol; nCl2 = 0,3 mol
Na+, SO42- không tham gia điện phân
( Hai quá trình phải xảy ra song song, phải có quá trình nhận e và nhường e)
Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e
0,1 ←0,2 0,2 ←(0,3-0,2)→ 0,2
2H2O + 2e → H2 + 2OH- 2Cl- → Cl2 + 2e
0,4 ←0,4 0,4 0,2 ←0,4
Al2O3 + 2OH- → 2AlO2- + H2O
0,2→ 0,4
→ nNaCl = nCl- = 0,2 + 0,4 = 0,6mol
→ nCuSO4 = nCu2+ = 0,1 mol
→ m = mCuSO4 + mNaCl = 0,1 160 + 0,6 58,5 = 51,1g → chọn D.
Do đề có đáp án nên không xét trường hợp dung dịch X có môi trường axit, Nếu khi môi trường bazơ mà
không có kết quả trong đáp án, lúc đó ta sẽ xét trường hợp dung dịch X có môi trường axit, và khi đó bên cực anot, H2O sẽ điện phân và bên cực catot H2O chưa điện phân.
Câu 15: (CĐ14) Điện phân dung dịch hỗn hợp CuSO4 0,05 mol và NaCl bằng dòng điện có cường độ không đổi 2A
(điện cực trơ, màng ngăn xốp) Sau thời gian t giây thì ngừng điện phân, thu được dung dịch Y và khí ở hai điện cực
có tổng thể tích là 2,24 lít (đktc) Dung dịch Y hòa tan tối đa 0,8g MgO Biết hiệu suất điện phân 100%, các khí sinh ra
Trang 8không tan trong dung dịch Giá trị của t là: A 6755 B 772 C 8685 D 4825
Hướng dấn
nhh khí = 0,1 mol ; nMgO = 0,02 mol
Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e
0,05→ 0,1 0,05 2y ← y→ 2y
2H2O + 2e → H2 + 2OH- H2O →1/2 O2 + 2 H+ + 2e
H+ + OH- → H2O
2x ← 2x
Dung dịch Y hòa tan tối đa 0,8g MgO : dung dịch Y có môi trường axit, khi ngừng điện phân thu được khí ở
cả 2 điện cực, chứng tỏ Cu2+ điện phân hết, có sự điện phân của H2O ở cả hai điện cực, và do dung dịch Y có môi
trường axit nên H+ sẽ dư
MgO + 2Hdư+ → Mg2+ + H2O 0,02→ 0,04
nhh khí = 0,1 mol → x + y + 0,01 + x/2 = 0,1 → 3x + 2y = 0,18 (1)
Theo ĐLBT e: 0,1 + 2x = 2y + 0,04+ 2x → y = 0,03 thay vào (1) → x = 0,04
→ nenhận =
F
It
→ t =
2
96500
18 , 0
= 8685 giây ( Do đề không cho số mol của Cl- bằng bao nhiêu, nên ta không chia từng giai đoạn như cách giải của các bài tập trên được, ta chỉ biết bên cực catot có sự điện phân của ion Cu2+ và H2O, bên cực anot có sự điện phân của ion Cl- và H2O Nhưng khi giải xong,bản chất của bài toán là: ta có số mol của Cl- = 0,06, khi ion Cl- điện phân hết thì ion Cu2+ mới điện phân 0,03 mol, bên cực catot ion Cu2+ tiếp tục điện phân 0,02 mol nữa thì bên cực anot H2O điện phân, khi hết ion
Cu2+ bên cực catot nước tiếp tục điện phân thì bên anot nước cũng tiếp tục điện phân (quá trình điện phân của H2O ở 2 điện cực) cho đến t = 8685 giây thì ngừng điện phân )
Anot ( +): 2Cl- → Cl2 + 2e catot: Cu2+ + 2e → Cu
0,06→ 0,03 0,06 0,03 ←0,06
nCu2+ còn lại = 0,05 – 0,03 = 0,02
Tiếp tục
H2O →1/2 O2 + 2 H+ + 2e Cu2+ + 2e → Cu
0,01 0,04 ←0,04 0,02→ 0,04
Tiếp tục
H2O →1/2 O2 + 2 H+ + 2e 2H2O + 2e → H2 + 2OH
Câu 16: (ĐH A 14) Điện phân dung dịch X chứa a mol CuSO4 và 0,2 mol KCl (điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dòng điện không đổi) Trong thời gian t giây, thu được 2,464 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 5,824 lít (đktc) Biết hiệu suất điện phân là 100%, các khí sinh ra không
Trang 9Hướng dấn
Trong thời gian t giây, nkhí anot = 0,11 mol; trong thời gian 2t giây, nkhí ở 2 cực = 0,26 mol
Xét trong thời gian t giây
Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e
0,2→ 0,1 0,2 Khi điện phân hết ion Cl- chỉ thu được 0,1 mol khí ở anot, mà theo đề trong thời gian t giây, thu được 0,11 mol khí, nên số mol khí còn lại = 0,11 – 0,1 = 0,01 chính là số mol O2 do khi hết ion Cl-, H2O tiếp tục điện phân
H2O →1/2 O2 + 2 H+ + 2e
0,01→ 0,04
→ số mol e nhường trong thời gian t giây = 0,2 + 0,04 = 0,24 mol
→ số mol e nhường trong thời gian 2t giây = 0,24 2 = 0,48 mol
Xét trong thời gian 2t giây
Khí thu được ở cả 2 điện cực = 0,26 mol, chứng tỏ bên cực catot có sự điện phân của H2O
Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e
2H2O + 2e → H2 + 2OH- H2O →1/2 O2 + 2 H+ + 2e
ne nhường = 0,2 + 4x = 0,48 → x = 0,07 mol → nH2 = 0,26 – nCl2 – nO2 = 0,09 mol
ne nhận = ne nhường = 0,48 mol
→ 2a + 0,18 = 0,48→ a = 0,15 mol
đến khi khối lượng dung dịch giảm đi 10,75 gam thì ngừng điện phân (giả thiết lượng nước bay hơi không đáng kể) Tất cả các chất tan trong dung dịch sau điện phân là
Hướng dấn
nKCl = 0,1 mol; nCu(NO3)2= 0,15 mol
Cu2+ + 2e Cu 2Cl- → Cl2 + 2e
0,05 ← 0,1 → 0,05 0,1→ 0,05 0,1
Áp dụng định luật bảo toàn e: số mol e do ion Cl- nhường bằng số mol e do Cu2+ nhận
Khối lượng dung dịch giảm chính là do tạo ra Cu và Cl2, khi điện phân hết 0,1 mol ion Cl- thì ion Cu2+
mới điện phân được 0,05 mol , khi đó khối lương dung dịch giảm = mCl2 + mCu = 0,05.71+ 0,05.64 = 6,75g < 10,75g theo đề, nên bên cực catot ion Cu2+ tiếp tục điện phân và bên cực anot H2O điện phân
nCu2+ còn lại = 0,15 – 0,05 = 0,1 mol
Giả sử ion Cu2+ điện phân hết 0,1 mol
Cu2+ + 2e → Cu H2O →1/2 O2 + 2 H+ + 2e
0,1→ 0,2 0,1 0,05 ←0,2
mdd giảm = 6,75 + 0,1 64 + 0,05.32 = 14,75> 10,75 đề cho
→ ion Cu2+ điện phân còn dư nên cực catot H2O chưa điện phân, ion Cu2+ còn dư , trong dung dịch tồn tại ion K+ mà chỉ có 1 gốc NO3- (vì ion Cl- đã điện phân hết tạo khí Cl2) nên tồn tại 2 muối Cu(NO3)2 và KNO3, bên cực anot có sự điện phân của H2O tạo H+ kết hợp với gốc NO3- nên dung dịch có HNO3
Trang 10Vậy các chất tan trong dung dịch sau điện phân gồm: Cu(NO3)2, KNO3 và HNO3
một lượng khí X ở anôt Hấp thụ hoàn toàn lượng khí X trên vào 200 ml dung dịch NaOH (ở nhiệt độ thường) Sau phản ứng, nồng độ NaOH còn lại là 0,05M (giả thiết thể tích dung dịch không thay đổi) Nồng độ ban đầu của dung
Hướng dấn
đpdd
CuCl2 Cu + Cl2
0,005→ 0,005
Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O
0,005→ 0,01
Vì thể tích dung dịch không thay đổi nên VNaOH = 0,2 lít → CM (NaOH pứ )=
2 , 0
01 , 0
= 0,05M
→ CMNaOHbđ = CMNaOH pứ + CMNaOH còn lại = 0,05 + 0,05 = 0,1M
dung dịch Y vẫn còn màu xanh, có khối lượng giảm 8 gam so với dung dịch ban đầu Cho 16,8 gam bột sắt vào Y, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 12,4 gam kim loại Giá trị của x là
Hướng dấn
Dung dị c h Y vẫ n c òn mà u xa nh c hứ ng tỏ dung dị c h CuSO4 chỉ mới điện phân một phần (còn dư) CuSO4 + H2O → Cu + H2SO4 + 1/2O2
a mol→ a a a/2
khối lượng của Cu và O2
→ 64a + 32
2
a
= 8 → a = 0,1 mol Dung dịch Y gồm H2SO4 và CuSO4 dư, khi cho Fe vào dung dịch Y thì Fe phản ứng với H2SO4 trước, khi hết
H2SO4, Fe mới phản ứng với CuSO4 (kinh nghiệm vì đề yêu cầu tính CuSO4 nên chắc chắn CuSO4 phải phản ứng hết, Fe có thể phản ứng vừa đủ hoặc còn dư, nếu kim loại chỉ có Cu thì tính ra số mol rất lẻ nên chắc chắn Fe sẽ còn dư) nhưng với cách giải tổng quát dưới đây, ta không cần biết Fe có dư hay không cứ cho số mol Fe phản ứng với CuSO4 là b mol thì số mol Fe dư = số mol Fe ban đầu trừ đi số mol Fe phản ứng với H2SO4 và CuSO4 ,nếu giải
ra b= 0,2 thì Fe phản ứng vừa đủ, còn nhỏ hơn 0,2 thì Fe dư
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
0,1 ←0,1
b→ b b
nFebđ = 0,3 mol → nFe dư = 0,3 – (0,1 + b)
→ mCu + mFe dư = 12,4
→ 64b + 56 (0,3 – 0,1 – b) = 12,4
→ b = 0,15 mol
→ Fe dư 0,05 mol
→ nCuSO4bđ = a + b = 0,1 + 0,15 = 0,25 → x = 00,,252 = 1,25M
(Hoặc giả sử kim loại chỉ có Cu → nCu = 12,4: 64 = 0,19375 → nFe/CuSO4 = 0,19375→ nFebđ = 0,1 + 0,19375 = 0,29375 < 0,3 mol đề cho → Fe dư)
dòng điện không đổi) trong thời gian t giây, được y gam kim loại M duy nhất ở catot và 0,035 mol khí ở anot Còn
nếu thời gian điện phân là 2t giây thì tổng số mol khí thu được ở cả hai điện cực là 0,1245 mol Giá trị của y là