LUYỆN THI ĐẠI HỌC CHUYÊN ĐỀ 01: ĐIỆN PHÂN PHÂN

Website : luyenthithukhoa.vn - 1 - CHUYÊN ĐỀ 16: ĐIỆN PHÂN Câu 1: Điện phân dung dịch chứa NaCl và HCl có thêm vài giọt quỳ. Màu của dung dịch sẽ biến đổi như thế nào trong quá trình điện phân A.Đỏ sang tím B.Đỏ sang tím rồi sang xanh C.Đỏ sang xanh D.Chỉ một màu đỏ Câu 2: .Điện phân dung dịch NaOH 10 -2 M và Na 2 SO 4 10 -2 M .Tính pH dung dịch sau khi điện phân. Giả sử thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể A.pH =2 B.pH =8 C.pH=12 D.pH=10 Câu 3: Cho 4 dung dịch muối :CuSO 4, ZnCl 2 ,NaCl,KNO 3 .khi điện phân 4 dung dịch trên với điện cực trơ, dung dịch nào sẽ cho ta 1 dung dịch bazơ? A.CuSO 4 B.ZnCl 2 C.NaCl D.KNO 3 Câu 4: Điện phân 100ml dung dịch chứa AgNO 3 0,1M và Cu(NO 3 ) 2 0,1M với cường độ dòng điện I= 1,93A. Tính thời gian điện phân (với hiệu suất là 100%) 1/Để kết tủa hết Ag (t 1 ) 2/Để kết tủa hết Ag và Cu (t 2 ) A.t 1 =500s, t 2 =1000s B.t 1 =1000s, t 2 =1500s C.t 1 =500s, t 2 =1200s D.t 1 =500s, t 2 =1500s Câu 5: .Điện phân 100 ml dung dịch CuSO 4 0,1M cho đến khi vưà bắt đầu sủi bọt bên catot thì ngừng điện phân.Tính pH dung dịch ngay khi ấy với hiệu suất là 100%.Thể tích dung dịch được xem như không đổi. A.pH=1,0 B.pH=0,7 C.pH=2,0 D.pH=1,3 Câu 6: .Điện phân 100 ml dung dịch chứa NaCl với điện cực trơ,có màng ngăn, cường độ dòng điện I=1,93 A.Tính thời gian điện phân để được dung dịch pH=12,thể tích dung dịch được xem như không đổi,hiệu suất điên là 100%. A.100s B.50s C.150s D.200s Câu 7: .Điện phân 100 ml dung dịch CuSO 4 0,2 M và AgNO 3 0,1 M.với cường dòng điện I=3,86 A.Tính thời gian điện phân để được một khối lượng kim loại bám bên catot là 1,72g. A.250s B.1000s C.500s D.750s Câu 8: Điện phân 500 ml dung dịch CuSO 4 với cường độ dòng điện không đổi thì sau 600s,nước bắt đầu bị điện phân ở cả 2 điện cực.nếu thời gian điện phân là 300s thì khối lượng Cu thu được bên catot là 3,2g.tính nồng độ mol của CuSO 4 trong dung dịch ban đầu và cường độ dòng điện. A.0,1M;16,08A B.0,25M;16,08A C.0,20 M;32,17A D.0,12M;32,17A Câu 9: Điện phân 100ml dung dịch CuCl 2 0,08M.Co dung dịch thu được sau khi điện phân tác dụng với dung dịch AgNO 3 dư thì thu được 0,861g kết tủa.Tính khối lượng Cu bám bên catot và thể tích thu được bên anot. A.0,16g Cu;0,056 l Cl 2 B.0,64g Cu;0,112l Cl 2 C.0,32g Cu;0,112l Cl 2 D.0,64g Cu;0,224 l Cl 2 Câu 10: Cho một dòng điện có cường độ I khong đổi đi qua 2 bình điện phân mắc nối tiếp,bình 1 chứa 100ml dung dịch CuSO 4 0,01M, bình 2 chứa 100 ml dung dịch AgNO 3 0,01M.Biết rằng sau thời gian điện phân 500s thì bên bình 2 xuất hiện khí bên catot,tính cường độ I và khối lượng Cu bám bên catot cuẩ bình 1 và thể tích khí(đktc) xuất hiện bên anot của bình 1. A.0,193A;0,032g Cu;5,6 ml O 2 B.0,193A;0,032g Cu;11,2 ml O 2 C.0,386A;0,64g Cu;22,4 ml O 2 D.0,193A;0,032g Cu;22,4 ml O 2 Câu 11: .Điện phân 100 ml dung dịch CuSO 4 0,1M và AgNO 3 0,2M với điện cực trơ.Sau khi ngừng điện phân thu được dung dịch A chứa 2 ion kim loại.Thêm NaOH dư vào dung dịch A được kết tủa.Đem nung kết tủa này ngoài không khí đến khối lượng không đổi được một chất rắn nặng 1,48g.Tính thể tích khí thu được bên anot(đktc). A.22,4ml B.56ml C.33,6ml D.11,2ml Câu 12: .Điện phân 100 ml dung dịch CuiSO 4 0,12M thu được 0,384g Cu bên catot lúc t 1 = 200s; nếu tiếp tục điện phân với cường độ I 2 bằng 2 lần cường độ I 1 của giai độan trên thì phải tiếp tục điện phân trong bao lâu để bắt đầu sủi bọt bên catot ? A.150s B.200s C.180s D.100s Câu 13: .Điện phân với 2 bình mắc nối tiếp. Bình 1 chứa 100 ml dung dịch CuSO 4 0,1M, bình 2 chứa 100 ml dung dịch NaCl 0,1M. Ngưng điện phân khi dung dịch thu đựoc trong 2 bình có pH =13. Tính nồng độ mol của Cu 2+ còn lại trong bình 1, thể tích dung dịch được xem như không đổi A.0,05M B.0,04M C.0,08M D.0,10M Toán điện phân: Câu 14: Điện phân 2 lít dung dịch CuSO 4 với điện cực trơ và dòng điện một chiều có cường độ I=10A cho đến khi catot bắt đầu có khí thoát ra thì ngừng thấy phải mất 32 phút 10 giây. Nồng độ mol CuSO 4 ban đầu và pH dung dịch sau phản ứng là bao nhiêu?(Cu=64;Ag=108;S=32;N=14;O=16) A. [Ag(NO 3 )]=0,5M, pH=1 B. [Ag(NO 3 )]=0,05M, pH=10 C. [Ag(NO 3 )]=0,005M, pH=1 D. [Ag(NO 3 )]=0,05M, pH=1 Website : luyenthithukhoa.vn - 2 - Câu 15: Điện phân có màng ngăn điện cực trơ 100ml dd MgCl 2 0,15M với cường độ dòng điện 0,1A trong 9650 giây. Tính nồng độ mol các ion trong dung dịch sau điện phân biết thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể. A. [Mg 2+ ]=0,01M, [Cl - ]=0,02M B. [Mg 2+ ]=0,1M, [Cl - ]=0,2M C. [Mg 2+ ]=0,001M, [Cl - ]=0,02M D. [Mg 2+ ]=0,01M, [Cl - ]=0,2M Câu 16: Điện phân dung dịch CuCl 2 với điện trơ, sau một thời gian thu dược 0,32gam Cu ở catot và một lượng khí X ở anot. 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 dịch NaOH là?(Cu=64) A. 0,15M B. 0,2M C. 0,1M D. 0,05M (Câu 27 ĐTTS Đại học khối A năm 2007) Câu 17: Điện phân dung dịch chứa a mol CuSO 4 và b mol NaCl (với điện cực trơ có màng ngăn xốp). Để dung dịch sau điện phân làm dung dịch phenolphtalein chuyển sang màu hồng thì điều kiện của a và b là(biết ion SO 4 2- không bị điện phân trong dung dịch)? A. b>2a B. b=2a C. b<2a D. 2b=a (Câu 32 ĐTTS Đại học khối B năm 2007) Câu 18: Điện phân có màng ngăn 150 ml dd BaCl 2 . Khí thoát ra ở anot có thể tích là 112 ml (đktc). Dung dịch còn lại trong bình điện phân sau khi được trung hòa bằng HNO 3 đã phản ứng vừa đủ với 20g dd AgNO 3 17%. Nồng độ mol dung dịch BaCl 2 trước điện phân là?(Ag=108;N=14;O=16) A. 0,01M B. 0.1M C. 1M D.0,001M Câu 19: Điện phân 200 ml dung dịch muối nitrat kim loại M hóa trị I điện cực trơ cho đến khi bề mặt catot xuất hiện bọt khí thì ngừng điện phân. Để trung hòa dung dịch sau điện phân phải cần 250 ml dd NaOH 0,8M. Nếu ngâm 1 thanh Zn có khối lượng 50 g vào 200 ml dung dịch muối nitrat trên, phản ứng xong khối lượng lá Zn tăng thêm 30,2% so với khối lượng ban đầu. Tính nồng độ mol muối nitrat và kim loại M? A. [MNO 3 ]=1M, Ag B. [MNO 3 ]=0,1M, Ag C. [MNO 3 ]=2M, Na D. [MNO 3 ]=0,011M, Cu Câu 20: Điện phân 400 ml dung dịch chứa 2 muối KCl và CuCl 2 với điện cực trơ và màng ngăn cho đến khi ở anot thoát ra 3,36lít khí(đktc) thì ngừng điện phân. Để trung hòa dung dich sau điện phân cần 100 ml dd HNO 3 . Dd sau khi trung hòa tác dụng với AgNO 3 dư sinh ra 2,87 (gam) kết tủa trắng. Tính nồng độ mol của mỗi muối trong dung dịch trước điện phân.(Ag=108;Cl=35,5) A. [CuCl 2 ]=0,25M,[KCl]=0,03M B. [CuCl 2 ]=0,25M,[KCl]=3M C. [CuCl 2 ]=2,5M,[KCl]=0,3M D. [CuCl 2 ]=0,25M,[KCl]=0,3M Câu 21: Điện phân hoàn toàn 200 ml một dung dịch có hòa tan Cu(NO 3 ) 2 và AgNO 3 với cường độ dòng điện là 2 giờ, nhận thấy khối lượng của catot tăng thêm 3,44gam. Nồng độ mol của mỗi nuối trong dung dịch ban đầu là?(Cu=64;Ag=108) A. [AgNO 3 ]=[Cu(NO 3 ) 2 ]=0,1M B. [AgNO 3 ]=[Cu(NO 3 ) 2 ]=0,01M C. [AgNO 3 ]=[Cu(NO 3 ) 2 ]=0,2M D. [AgNO 3 ]=[Cu(NO 3 ) 2 ]=0,12M Câu 22: Điện phân 200 ml dd CuSO 4 (dung dịch X) với điện cực trơ sau thời gian ngừng điện phân thì thấy khối lượng X giảm. Dung dịch sau điện phân tác dụng vừa đủ với 500ml dd BaCl 2 0,3M tạo kết tủa trắng. Cho biết khối lượng riêng dung dịch CuSO 4 là 1,25g/ml; sau điện phân lượng H 2 O bay hơi không đáng kể. Nồng độ mol/lít và nồng độ % dung dich CuSO 4 trước điện phân là? A. 0,35M, 8% B. 0,52, 10% C. 0,75M,9,6% D. 0,49M, 12% Câu 23: Điện phân nóng chảy a gam một muối X tạo bởi kim loại M và một halogen thu được 0,896 lít khí nguyên chất (đktc). Cũng a gam X trên nếu hòa tan vào 100 ml dd HCl 1M rồi cho tác dụng với AgNO 3 dư thì thu được 25,83 gam kết tủa .Tên của halogen đó là: A. Flo =19 B. Clo=35,5 C. Brom=80 D. Iot=127 Câu 24: Điện phân nóng chảy a gam một muối X tạo bởi kim loại M và một halogen thu được 0,224 lít khí nguyên chất (đktc). Cũng a gam X trên nếu hòa tan vào 100 ml dd HCl 0,5M rồi cho tác dụng với AgNO 3 dư thì thu được 10,935 gam kết tủa .tên của halogen đó là: A. Flo =19 B. Clo=35,5 C. Brom=80 D. Iot=127 Câu 25: Tiến hành điện phân 200ml dung dịch gồm HCl 0,6M và CuSO 4 1M với cường độ dòng điện 1,34 A trong thời gian 4 giờ. Biết hiệu suất điện phân là 100%. Thể tích khí (đktc) thoát ra trên anot là A. 1,344 lít. B. 1,568 lít. C. 1,792 lít. D. 2,016 lít. Câu 26: Tiến hành điện phân (điện cực trơ, màng ngăn xốp) 1 dung dịch chứa m gam hỗn hợp CuSO 4 và NaCl cho tới khi nước bắt đầu bị điện phân ở cả 2 điện cực thì dừng lại, thu được 0,448 lít khí (đktc). Dung dịch sau điện phân có môi trường axit và có thể hoà tan tối đa 0,68 gam Al 2 O 3 . Giá trị của m là A. 4,955 gam. B. 5,385. C. 4,370. D. 5,970 gam. Website : luyenthithukhoa.vn - 3 - Câu 27: Trong 500ml dung dịch A chứa 0,4925g một hỗn hợp gồm muối clorua và hiđroxit của kim loại kiềm. Dung dịch A có pH =12. Khi điện phân 1/10 dung dịch A cho đến khi hết clo thì thu được 11,2ml khí clo (273 0 C và 1atm). a) Xác định kim loại b) 1/10 A tác dụng vừa đủ với 25ml dung dịch CuCl 2 . Tìm nồng độ mol của dd CuCl 2 Câu 28: Tiến hành điện phân 150ml dung dịch CuSO 4 1M với hai điện cực trơ, sau một thời gian, khi ngưng điện phân thấy khối lượng dd giảm 8 gam. Số mol CuSO 4 còn dư sau phản ứng là : A. 0,05mol B. 0,1 mol C. 0,09 mol D. 0,07 mol Câu 29: Điện phân có màng ngăn hai điện cực trơ 100ml dung dịch hỗn hợp CuSO 4 0,1 M và NaCl 0,1 M với I = 0,5 A, sau một thời gian thu được dd có pH = 2( thể tích dung dịch không đổi). Thời gian điện phân là: A. 193s B. 1930s C. 2123s D. 1727s Câu 30: Điện phân có màng ngăn hai điện cực trơ 2 Lít dung dịch chứa 0,2 mol CuCl 2 và 0,4 mol BaCl 2 đến khi được dd có pH= 13 thì ngưng điện phân. Xem thể tích dd không đổi. Tính thể tích khí lần lượt thoát ra ở catot và anot? A. 6,72 và 2,24 lít B. 2,24 và 6,72 lít C. 4,48 và 2,24 lít D. 2,24 và 4,48 lít Câu 31: Tiến hành điện phân có màng ngăn, hai điện cực trơ 500ml dd hỗn hợp HCl 0,02M và NaCl 0,2 M. Sau khi ở anot thoát ra 0,448 lít khí ( đktc) thì ngừng điện phân. Giả sử thể tích dung dịch không đổi, pH của dd sau điện phân là: A. 1,7 B. 1,22 C. 12,78 D. 12,3 ĐIỆN PHÂN – ĂN MÒN KIMLOẠI Câu 32: Khi điện phân NaCl nóng chảy (điện cực trơ), tại catôt xảy ra (DHKA 08) A. sự khử ion Na + . B. sự khử ion Cl - . C. sự oxi hoá ion Cl - . D. sự oxi hoá ion Na + . Câu 33: Điện phân (với điện cực trơ) 200 ml dung dịch CuSO 4 nồng độ x mol/l, sau một thời gian thu được 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 A. 2,25. B 1,50. C. 1,25. D. 3,25. (DHKB 2010) Câu 34: Có 4 dung dịch riêng biệt: A (HCl), B (CuCl 2 ), C (FeCl 3 ), D (HCl có lẫn CuCl 2 ). Nhúng vào mỗi dung dịch một thanh sắt nguyên chất. Số trường hợp ăn mòn điện hoá là A. 1. B. 2. C. 3. D. 0. Câu 35: Điện phân một dung dịch gồm NaCl và CuSO 4 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 là ? xA: khí Cl 2 và O 2 B : H 2 và O 2 C : Cl 2 D : Cl 2 và H 2 Câu 36: Điện phân dung dịch X 0,2 mol CuSO 4 ; 0,12 mol NaCl với I = 2A . Thể tích khí (đktc) thoát ra ở anot sau 9650 s là : A : 2,24 lit B : 2,912 lit xC : 1,792 lit D : 1,344 lit Câu 37: Điện phân dung dịch AgNO 3 (với điện cực trơ). Nếu dung dịch sau khi điện phân có pH = 1, hiệu suất điện phân là 80 %, thể tích của dung dịch được coi như không đổi (100ml) thì nồng độ AgNO 3 trong dung dịch ban đầu là A. 0,08. B. 0,1. C. 0,325. D. 0,125. Dùng cho câu 38, 39: Điện phân 200ml dung dịch X gồm NiCl 2 0,1M; CuSO 4 0,05M và KCl 0,3M với cường độ dòng điện 3A trong thời gian 1930 giây với điện cực trơ, có màng ngăn và hiệu suất điện phân là 100%. Thể tích dung dịch coi như không đổi. Câu 38: Tổng nồng độ mol/lít của các chất trong dung dịch thu được sau điện phân là A. 0,2M. B. 0,25M. C. 0,3M. D. 0,35M. Câu 39: Khối lượng kim loại thoát ra trên catôt là A. 0,64 gam. B. 1,23 gam. C. 1,82 gam. D. 1,50 gam. Câu 40: Điện phân 200ml dung dịch Y gồm KCl 0,1M và Cu(NO 3 ) 2 0,2M với cường độ dòng điện 5A trong thời gian 1158 giây, điện cực trơ, màng ngăn xốp. Giả sử nước bay hơi không đáng kể. Độ giảm khối lượng của dung dịch sau khi điện phân là A. 3,59 gam. B. 2,31 gam. C. 1,67 gam. D. 2,95 gam. Website : luyenthithukhoa.vn - 4 - Dùng cho câu 41, 42: Điện phân 200ml dung dịch chứa Cu(NO 3 ) 2 0,2M và AgNO 3 0,1M với anôt bằng Cu, cường độ dòng điện 5A, sau một thời gian thấy khối lượng anôt giảm 1,28 gam. Câu 41: Khối lượng kim loại thoát ra trên catôt là A. 2,8 gam. B. 4,72 gam. C. 2,16 gam. D. 3,44 gam. Câu 42: Thời gian điện phân là A. 386 giây. B. 1158 giây. C. 772 giây. D. 965 giây. Câu 43: Điện phân dung dịch B gồm 0,04 mol CuSO 4 và 0,04 mol Ag 2 SO 4 trong thời gian 38 phút 36 giây với điện cực trơ, cường độ dòng điện 5A. Khối lượng kim loại thoát ra ở catôt là A. 9,92 gam. B. 8,64 gam. C. 11,20 gam. D. 10,56 gam Câu 44: Hoà tan a mol Fe 3 O 4 bằng dung dịch H 2 SO 4 vừa đủ, thu được dung dịch X. Điện phân X với 2 điện cực trơ bằng dòng điện cường độ 9,65A. Sau1000 giây thì kết thúc điện phân và khi đó trên catot bắt đầu thoát ra bọt khí. Giá trị của a là A. 0,0125. B. 0,050. C. 0,025. D. 0,075. Website : luyenthithukhoa.vn - 1 - CHUYÊN ĐỀ 16 LÝ THUYẾT VÀ PP GIẢI BÀI TẬP ĐIỆN PHÂN I – KHÁI NIỆM Sự điện phân là quá trình oxi hóa – khử xảy ra ở bề mặt các điện cực khi có dòng điện một chiều đi qua chất điện li nóng chảy hoặc dung dịch chất điện li - Sự điện phân là quá trình sử dụng điện năng để tạo ra sự biến đổi hóa học - Trong quá trình điện phân, dưới tác dụng của điện trường các cation chạy về cực âm (catot) còn các anion chạy về điện cực dương (anot), tại đó xảy ra phản ứng trên các điện cực (sự phóng điện) - Tại catot xảy ra quá trình khử cation (M n+ + ne → M) còn tại anot xảy ra quá trình oxi hóa anion (X n- → X + ne) - Người ta phân biệt: điện phân chất điện li nóng chảy, điện phân dung dịch chất điện li trong nước, điện phân dùng điện cực dương tan II – SỰ ĐIỆN PHÂN CÁC CHẤT ĐIỆN LI 1. Điện phân chất điện li nóng chảy Trong thực tế, người ta thường tiến hành điện phân những hợp chất (muối, bazơ, oxit) nóng chảy của các kim loại có tính khử mạnh như Li, Na, K, Ba, Ca, Mg, Al Ví dụ 1: Điện phân NaCl nóng chảy có thể biểu diễn bằng sơ đồ: Catot ( – ) NaCl Anot ( + ) 2| Na + + e → Na 2Cl - → Cl 2 + 2e Phương trình điện phân là: 2NaCl 2Na + Cl 2 Cần có màng ngăn không cho Cl 2 tác dụng trở lại với Na ở trạng thái nóng chảy làm giảm hiệu suất của quá trình điện phân. Một số chất phụ gia như NaF, KCl giúp làm giảm nhiệt độ nóng chảy của hệ… Ví dụ 2: Điện phân NaOH nóng chảy có thể biểu diễn bằng sơ đồ: Catot ( – ) NaOH Anot ( + ) 4| Na + + 1e → Na 4OH - → O 2 + 2H 2 O + 4e Phương trình điện phân là: 4NaOH 4Na + O 2 + 2H 2 O Ví dụ 3: Điện phân Al 2 O 3 nóng chảy pha thêm criolit (Na 3 AlF 6 ) có thể biểu diễn bằng sơ đồ: Catot ( – ) Al2O3 Anot ( + ) 4| Al 3+ + 3e → Al 3| 2O 2- → O 2 + 4e Phương trình điện phân là: 2Al 2 O 3 4Al + 3O 2 Criolit (Na 3 AlF 6 ) có vai trò quan trọng nhất là làm giảm nhiệt độ nóng chảy của Al 2 O 3 từ 2050 o C xuống khoảng 900 o C, ngoài ra nó còn làm tăng độ dẫn điện của hệ và tạo lớp ngăn cách giữa các sản phẩm điện phân và môi trường ngoài. Anot làm bằng than chì thì điện cực bị ăn Website : luyenthithukhoa.vn - 2 - mòn dần do chúng cháy trong oxi mới sinh: C + O 2 CO 2 và 2C + O 2 2CO 2. Điện phân dung dịch chất điện li trong nước Trong sự điện phân dung dịch, ngoài các ion do chất điện li phân li ra còn có các ion H + và OH - của nước. Do đó việc xác định sản phẩm của sự điện phân phức tạp hơn. Tùy thuộc vào tính khử và tính oxi hóa của các ion có trong bình điện phân mà ta thu được những sản phẩm khác nhau. Ví dụ khi điện phân dung dịch NaCl, các ion Na + , H + (H 2 O) chạy về catot còn các ion Cl - , OH - (H 2 O) chạy về anod. Ion nào trong số chúng sẽ phóng điện ở các điện cực. Cơ sở để giải quyết vẫn đề này là dựa vào các giá trị thế oxi hóa – khử của các cặp. Trong quá trình điện phân, trên catot diễn ra sự khử. Vì vậy khi có nhiều dạng oxi hóa thì trước hết dạng oxi hóa của cặp có thế lớn hơn sẽ bị khử trước. Ngược lại trên anot sẽ diễn ra sự oxi hóa dạng khử của cặp có thế oxi hóa – khử nhỏ nhất trước. a) Khả năng phóng điện của các cation ở catot: Ở catot có thể xảy ra các quá trình khử sau đây: - Mn + + ne → M - 2H + (axit) + 2e → H 2 - Hoặc ion hiđro của nước bị khử: 2H 2 O + 2e → H 2 + 2OH - Dạng oxi hóa của những cặp có thế càng lớn càng dễ bị khử. Theo dãy thế oxi hóa – khử thì khả năng bị khử của các ion kim loại như sau: - Các cation từ Zn 2+ đến cuối dãy Hg 2+ , Cu 2+ , Fe 3+ , Ag + …dễ bị khử nhất và thứ tự tăng dần - Từ Al 3+ đến các ion đầu dãy Na + , Ca 2+ , K + …không bị khử trong dung dịch - Các ion H + của axit dễ bị khử hơn các ion H + của nước b) Khả năng phóng điện của các anion ở anot: Ở anot xảy ra quá trình oxi hóa các anion gốc axit như Cl - , S 2- …hoặc ion OH- của bazơ kiềm hoặc nước - 2Cl - → Cl 2 + 2e - 4OH - → O 2 + 2H 2 O + 4e - Hoặc ion OH - của nước bị oxi hóa: 2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e Dạng khử của những cặp có thế oxi hóa – khử càng nhỏ càng dễ bị oxi hóa. Theo dãy thế oxi hóa – khử thì khả năng bị oxi hóa của các anion như sau: - Các anion gốc axit không chứa oxi dễ bị oxi hóa nhất theo thứ tự: RCOO - < Cl - < Br - < I - < S 2- … - Các anion gốc axit như NO 3 -, SO 4 2- , PO 4 3- , CO 3 2- , ClO 4 -…không bị oxi hóa - Riêng các ion OH - của kiềm hoặc của nước khó bị oxi hóa hơn các ion S 2- , I - , Br - , Cl - … - Nếu khi điện phân không dùng các anot trơ như graphit, platin (Pt) mà dùng các kim loại như Ni, Cu, Ag…thì các kim loại này dễ bị oxi hóa hơn các anion vì thế oxi hóa – khử của chúng thấp hơn, và do đó chúng tan vào dung dịch (anot tan) c) Một số ví dụ: - Điện phân dung dịch CuCl 2 với anot trơ có thể biểu diễn bằng sơ đồ: Catot ( – ) CuCl 2 Anot ( + ) Cu 2+ + 2e Cu 2Cl - Cl 2 + 2e Phương trình điện phân là: CuCl 2 Cu + Cl 2 - Điện phân dung dịch K 2 SO 4 với anot trơ có thể biểu diễn bằng sơ đồ: Catot (–) K 2 SO 4 Anot (+) H 2 O, K + (H 2 O) H 2 O, SO 4 2- 2| 2H 2 O + 2e H 2 + 2OH - 2H 2 O O 2 + 4H + + 4e Website : luyenthithukhoa.vn - 3 - Phương trình điện phân là: 2H 2 O 2H 2 + O 2 - Điện phân dung dịch NaCl bão hòa với điện cực trơ có màng ngăn có thể biểu diễn bằng sơ đồ: Catot ( – ) NaCl Anot ( + ) H 2 O, Na + (H 2 O) Cl - , H 2 O 2H 2 O + 2e H 2 + 2OH - 2Cl - Cl 2 + 2e Phương trình điện phân là: 2NaCl + 2H 2 O 2NaOH + H 2 + Cl 2 Nếu không có màng ngăn thì: Cl 2 + 2NaOH NaCl + NaClO + H 2 O nên phương trình điện phân là: NaCl + H 2 O NaClO + H 2 - Điện phân dung dịch NiSO 4 với anot trơ có thể biểu diễn bằng sơ đồ: Catot ( – ) NiSO 4 Anot ( + ) Ni 2+ , H 2 O (H 2 O) H 2 O, SO 4 2- 2| Ni 2+ + 2e Ni 2H 2 O O 2 + 4H + + 4e Phương trình điện phân là: 2NiSO 4 + 2H 2 O 2Ni + 2H 2 SO 4 + O 2 - Điện phân dung dịch NiSO 4 với anot bằng Cu có thể biểu diễn bằng sơ đồ: Catot ( – ) NiSO 4 Cu ( + ) Ni 2+ , H 2 O (H 2 O) H 2 O, SO 4 2- Ni 2+ + 2e Ni Cu Cu 2+ + 2e Phương trình điện phân là: NiSO 4 + Cu CuSO 4 + Ni - Điện phân dung dịch CuSO 4 với anot bằng Cu (như hình vẽ sau đây): Ở catot ( – ): Cu 2+ (dd) + 2e Cu làm giảm nồng độ ion Cu 2+ ở bên nhánh trái của ống chữ U Ở anot ( + ): Cu(r) Cu 2+ (dd) + 2e làm tăng nồng độ ion Cu 2+ ở bên nhánh trái của ống chữ U và anot dần dần bị hòa tan Phương trình điện phân là: Cu(r) + Cu 2+ (dd) Cu 2+ (dd) + Cu(r) - Điện phân dung dịch hỗn hợp chứa FeCl 3 , CuCl 2 và HCl với anot trơ có thể biểu diễn bằng sơ đồ: Catot ( – ) FeCl 3 , CuCl 2 , HCl Anot ( + ) Fe 3+ , Cu 2+ , H + 2| Fe 3+ + 1e Fe 2+ Cu 2+ + 2e Cu 2Cl - Cl 2 + 2e 2H + + 2e H 2 Fe 2+ + 2e Fe Quá trình điện phân lần lượt xảy ra ở các điện cực là: 2FeCl 3 2FeCl 2 + Cl 2 CuCl 2 Cu + Cl 2 2HCl H 2 + Cl 2 FeCl 2 Fe + Cl 2 III – ĐỊNH LUẬT FARADAY Khối lượng chất giải phóng ở mỗi điện cực tỉ lệ với điện lượng đi qua dung dịch và đương lượng của chất Website : luyenthithukhoa.vn - 4 - m = Trong đó: - m: khối lượng chất giải phóng ở điện cực (gam) - A: khối lượng mol nguyên tử của chất thu được ở điện cực - n: số electron mà nguyên tử hoặc ion đã cho hoặc nhận - I: cường độ dòng điện (A) - t: thời gian điện phân (s) - F: hằng số Faraday là điện tích của 1 mol electron hay điện lượng cần thiết để 1 mol electron chuyển dời trong mạch ở catot hoặc ở anot (F = 1,602.10 -19 .6,022.10 23 ≈ 96500 C.mol -1 ) - : đương lượng gam hóa học Biểu thức liên hệ: Q = I.t = 96500.n e n e = (n e là số mol electron trao đổi ở điện cực) Ví dụ: Điện phân 100 ml dung dịch NaCl với điện cực trơ có màng ngăn với cường độ dòng điện I = 1,93A. Dung dịch thu được sau khi điện phân có pH = 12. Biết thể tích dung dịch không đổi, clo không hòa tan trong nước và hiệu suất điện phân 100%. Thời gian tiến hành điện phân là: A. 50 s B. 60 s C. 100 s D. 200 s Giải: pH = 12 [OH - ] = 10 -2 nOH - = 10 -3 M Tại catot (–) xảy ra phản ứng: 2H 2 O + 2e H 2 + 2OH - n e = 10 -3 mol t = = = 50 s hoặc mH 2 = 10 -3 gam t = = 50 s Đáp án A IV - ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN PHÂN Sự điện phân có nhiều ứng dụng trong công nghiệp 1. Điều chế các kim loại (xem bài điều chế các kim loại) 2. Điều chế một số phi kim như H 2 , O 2 , F 2 , Cl 2 3. Điều chế một số hợp chất như NaOH, H 2 O 2 , nước Gia – ven 4. Tinh chế một số kim loại như Cu, Pb, Zn. Fe. Ag, Au… 5. Mạ điện Điện phân với anot tan cũng được dùng trong mạ điện, nhằm bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn và tạo vẻ đẹp cho vật mạ. Anot là kim loại dùng để mạ (như hình vẽ là vàng) còn catot là vật cần mạ (cái thìa). Lớp mạ thường rất mỏng, có độ dày từ 5.10 -5 ÷ 1.10 -3 cm Website : luyenthithukhoa.vn - 5 - Phương pháp giải bài tập về điện phân I – NHẮC LẠI LÍ THUYẾT 1) Điện phân chất điện li nóng chảy: áp dụng đối với MCl n , M(OH) n và Al 2 O 3 (M là kim loại nhóm IA và IIA) 2) Điện phân dung dịch chất điện li trong nước: - Vai trò của nước: trước hết là dung môi hòa tan các chất điện phân, sau đó có thể tham gia trực tiếp vào quá trình điện phân: + Tại catot (cực âm) H 2 O bị khử: 2H 2 O + 2e → H 2 + 2OH – + Tại anot (cực dương) H 2 O bị oxi hóa: 2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e - Tại catot (cực âm) xảy ra quá trình khử M + , H + (axit), H 2 O theo quy tắc: + Các cation nhóm IA, IIA, Al 3+ không bị khử (khi đó H 2 O bị khử) + Các ion H + (axit) và cation kim loại khác bị khử theo thứ tự trong dãy thế điện cực chuẩn (ion có tính oxi hóa mạnh hơn bị khử trước): M n+ + ne → M + Các ion H + (axit) dễ bị khử hơn các ion H + (H 2 O) + Ví dụ khi điện phân dung dịch hỗn hợp chứa FeCl 3 , CuCl 2 và HCl thì thứ tự các ion bị khử là: Fe 3+ + 1e → Fe 2+ ; Cu 2+ + 2e → Cu ; 2H + + 2e → H 2 ; Fe 2+ + 2e → Fe - Tại anot (cực dương) xảy ra quá trình oxi hóa anion gốc axit, OH – (bazơ kiềm), H 2 O theo quy tắc: + Các anion gốc axit có oxi như NO 3 –, SO 4 2– , PO 4 3– , CO 3 2– , ClO 4 –…không bị oxi hóa + Các trường hợp khác bị oxi hóa theo thứ tự: S 2– > I – > Br – > Cl – > RCOO – > OH – > H 2 O 3) Định luật Faraday m = Trong đó: + m: khối lượng chất giải phóng ở điện cực (gam) + A: khối lượng mol của chất thu được ở điện cực + n: số electron trao đổi ở điện cực + I: cường độ dòng điện (A) + t: thời gian điện phân (s) + F: hằng số Faraday là điện tích của 1 mol electron hay điện lượng cần thiết để 1 mol electron chuyển dời trong mạch ở catot hoặc ở anot (F = 1,602.10 -19 .6,022.10 23 ≈ 96500 C.mol -1 ) II – MỘT SỐ CƠ SỞ ĐỂ GIẢI BÀI TẬP VỀ ĐIỆN PHÂN - Khối lượng catot tăng chính là khối lượng kim loại tạo thành sau điện phân bám vào - m (dung dịch sau điện phân) = m (dung dịch trước điện phân) – (m kết tủa + m khí) - Độ giảm khối lượng của dung dịch: Δm = (m kết tủa + m khí) - Khi điện phân các dung dịch: + Hiđroxit của kim loại hoạt động hóa học mạnh (KOH, NaOH, Ba(OH) 2 ,…) + Axit có oxi (HNO 3 , H 2 SO 4 , HClO 4 ,…) + Muối tạo bởi axit có oxi và bazơ kiềm (KNO 3 , Na 2 SO 4 ,…) Website : luyenthithukhoa.vn - 6 - → Thực tế là điện phân H 2 O để cho H 2 (ở catot) và O 2 (ở anot) - Khi điện phân dung dịch với anot là một kim loại không trơ (không phải Pt hay điện cực than chì) thì tại anot chỉ xảy ra quá trình oxi hóa điện cực - Có thể có các phản ứng phụ xảy ra giữa từng cặp: chất tạo thành ở điện cực, chất tan trong dung dịch, chất dùng làm điện cực. Ví dụ: + Điện phân nóng chảy Al 2 O 3 (có Na 3 AlF 6 ) với anot làm bằng than chì thì điện cực bị ăn mòn dần do chúng cháy trong oxi mới sinh + Điện phân dung dịch NaCl không màng ngăn tạo ra nước Gia–ven và có khí H 2 thoát ra ở catot + Phản ứng giữa axit trong dung dịch với kim loại bám trên catot - Viết phản ứng (thu hoặc nhường electron) xảy ra ở các điện cực theo đúng thứ tự, không cần viết phương trình điện phân tổng quát - Viết phương trình điện phân tổng quát (như những phương trình hóa học thông thường) để tính toán khi cần thiết - Từ công thức Faraday → số mol chất thu được ở điện cực - Nếu đề bài cho I và t thì trước hết tính số mol electron trao đổi ở từng điện cực (n e ) theo công thức: n e = (*) (với F = 96500 khi t = giây và F = 26,8 khi t = giờ). Sau đó dựa vào thứ tự điện phân, so sánh tổng số mol electron nhường hoặc nhận với n e để biết mức độ điện phân xảy ra. Ví dụ để dự đoán xem cation kim loại có bị khử hết không hay nước có bị điện phân không và H 2 O có bị điện phân thì ở điện cực nào… - Nếu đề bài cho lượng khí thoát ra ở điện cực hoặc sự thay đổi về khối lượng dung dịch, khối lượng điện cực, pH,…thì dựa vào các bán phản ứng để tính số mol electron thu hoặc nhường ở mỗi điện cực rồi thay vào công thức (*) để tính I hoặc t - Nếu đề bài yêu cầu tính điên lượng cần cho quá trình điện phân thì áp dụng công thức: Q = I.t = n e .F - Có thể tính thời gian t’ cần điện phân hết một lượng ion mà đề bài đã cho rồi so sánh với thời gian t trong đề bài. Nếu t’ < t thì lượng ion đó đã bị điện phân hết còn nếu t’ > t thì lượng ion đó chưa bị điện phân hết - Khi điện phân các dung dịch trong các bình điện phân mắc nối tiếp thì cường độ dòng điện và thời gian điện phân ở mỗi bình là như nhau → sự thu hoặc nhường electron ở các điện cực cùng tên phải như nhau và các chất sinh ra ở các điện cực cùng tên tỉ lệ mol với nhau - Trong nhiều trường hợp có thể dùng định luật bảo toàn mol electron (số mol electron thu được ở catot = số mol electron nhường ở anot) để giải cho nhanh III – MỘT SỐ VÍ DỤ MINH HỌA Ví dụ 1: Điện phân hòa toàn 2,22 gam muối clorua kim loại ở trạng thái nóng chảy thu được 448 ml khí (ở đktc) ở anot. Kim loại trong muối là: A. Na B. Ca C. K D. Mg Hướng dẫn: nCl 2 = 0,02 Tại catot: M n+ + ne → M Theo đlbt khối lượng mM = m(muối) – m(Cl 2 ) = 2,22 – 0,02.71 = 0,8 gam Tại anot: 2Cl – → Cl 2 + 2e Theo đlbt mol electron ta có nM = → M = 20.n → n = 2 và M là Ca (hoặc có thể viết phương trình điện phân MCl n M + n/2Cl 2 để tính) → đáp án B Ví dụ 2: Tiến hành điện phân (với điện cực Pt) 200 gam dung dịch NaOH 10 % đến khi dung dịch NaOH trong bình có nồng độ 25 % thì ngừng điện phân. Thể tích khí (ở đktc) thoát ra ở anot và catot lần lượt là: A. 149,3 lít và 74,7 lít B. 156,8 lít và 78,4 lít C. 78,4 lít và 156,8 lít D. 74,7 lít và 149,3 lít Hướng dẫn: mNaOH (trước điện phân) = 20 gam Điện phân dung dịch NaOH thực chất là điện phân nước: H 2 O → 1/2 O 2 (anot) + H 2 (catot) → NaOH không [...]... hiệu suất điện phân là 100 % A 0,32 gam và 0,64 gam B 0,64 gam và 1,28 gam C 0,64 gam và 1,60 gam D 0,64 gam và 1,32 gam Hướng dẫn: nCuSO4 = 0,02 = nCu2+ Thời gian cần thi t để điện phân hết Cu2+ là t = s → t1 < t < t2 → Tại t1 có 1/2 số mol 2+ 2+ Cu bị điện phân → m1 = 0,01.64 = 0,64 gam và tại t2 Cu đã bị điện phân hết → m2 = 1,28 gam → đáp án B Ví dụ 5: Điện phân 200 ml dung dịch CuSO4 với điện cực...Website : luyenthithukhoa.vn đổi → m (dung dịch sau điện phân) = 80 gam → m (H2O bị điện phân) = 200 – 80 = 120 gam → nH2O = 20/3 mol → VO = 74,7 lít và VH = 149,3 lít → đáp án D Ví dụ 3: Sau một thời gian điện phân 200 ml dung dịch CuSO4 ( d = 1,25 g/ml) với điện cực graphit (than chì) thấy khối lượng dung dịch giảm 8 gam Để làm kết tủa hết ion Cu2+ còn lại trong dung dịch sau điện phân cần dùng 100... 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 156,8 ml 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 Ni và 1400 s B Cu và 2800 s C Ni và 2800 s D Cu và 1400 s -8- Website : luyenthithukhoa.vn Hướng... Đem điện phân dung dịch X (các điện cực trơ) với cường độ dòng điện 1,34A trong 4 giờ Khối lượng kim loại thoát ra ở catot và thể tích khí thoát ra ở anot (ở đktc) lần lượt là (Biết hiệu suất điện phân là 100 %): A 6,4 gam và 1,792 lít B 10,8 gam và 1,344 lít C 6,4 gam và 2,016 lít D 9,6 gam và 1,792 lít Hướng dẫn: nCuSO4.5H2O = nCuSO4 = 0,2 mol ; nHCl = 0,12 mol - Ta có ne = mol - Thứ tự điện phân. .. dòng điện 1A Khi thấy ở catot bắt đầu có bọt khí thoát ra thì dừng điện phân Để trung hòa dung dịch thu được sau khi điện phân cần dùng 100 ml dung dịch NaOH 0,1M Thời gian điện phân và nồng độ mol của dung dịch CuSO4 ban đầu là: A 965 s và 0,025 M B 1930 s và 0,05 M C 965 s và 0,05 M D 1930 s và 0,025 M Hướng dẫn: nNaOH = 0,01 mol - Khi ở catot bắt đầu có bọt khí (H2) thoát ra chứng tỏ CuSO4 đã bị điện. .. trình điện phân: CuSO4 + H2O → Cu + 1/2O2 + H2SO4 (1) → m (dung dịch giảm) = m Cu(catot) + m O2(anot) = 64x + 16x = 8 → x = 0,1 mol - CuSO4 + H2S → CuS + H2SO4 (2) → nH2S = nCuSO4 = 0,05 mol - Từ (1) và (2) → nCuSO4 (ban đầu) = 0,1 + 0,05 = 0,15 (mol) → C% = → đáp án B Ví dụ 4: Điện phân 100 ml dung dịch CuSO4 0,2 M với cường độ dòng điện 9,65A Tính khối lượng Cu bám vào catot khi thời gian điện phân. .. - Ta có ne = mol - Thứ tự điện phân tại catot và anot là: Tại catot: Cu2+ + 2e → Cu → Cu2+ chưa bị điện phân hết → m (kim loại ở catot) = 0,1.64 = 6,4 gam 0,1 0,2 0,1 Tại anot: 2Cl– → Cl2 + 2e → ne (do Cl– nhường) = 0,12 < 0,2 mol → tại anot Cl– đã bị điện phân hết và 0,12 0,06 0,12 đến nước bị điện phân → ne (do H2O nhường) = 0,2 – 0,12 = 0,08 mol 2H2O → O2 + 4H+ + 4e 0,02 0,08 V (khí thoát ra ở anot)... điện phân hết theo phương trình: CuSO4 + H2O → Cu + 1/2O2 + H2SO4 - nNaOH = nOH– = 0,01 mol → nH2SO4 = 0,5.nH+ = 0,5.nOH– = 0,005 (mol) → nCu = nCuSO4 = 0,005 (mol) → = 0,005 → t = 965 s và CM(CuSO ) = thu hoặc nhường electron ở điện cực để tính) → đáp án A M (hoặc có thể dựa vào các phản ứng Ví dụ 6: Điện phân 200 ml dung dịch hỗn hợp AgNO3 0,1 M và Cu(NO3)2 0,2 M với điện cực trơ và cường độ dòng điện. .. O2 + 4H+ + 4e 0,02 0,08 V (khí thoát ra ở anot) = (0,06 + 0,02).22,4 = 1,792 lít → đáp án A Ví dụ 8: Có 200 ml dung dịch hỗn hợp Cu(NO3)2 và AgNO3, để điện phân hết ion kim loại trong dung dịch cần dùng cường độ dòng điện 0,402A trong 4 giờ Sau khi điện phân xong thấy có 3,44 gam kim loại bám ở catot Nồng độ mol của Cu(NO3)2 và AgNO3 trong hỗn hợp đầu lần lượt là: A 0,2 M và 0,1 M B 0,1 M và 0,2 M C... nối tiếp hai bình điện phân: bình (1) chứa dung dịch MCl2 và bình (2) chứa dung dịch AgNO3 Sau 3 phút 13 giây thì ở catot bình (1) thu được 1,6 gam kim loại còn ở catot bình (2) thu được 5,4 gam kim loại Cả hai bình đều không thấy khí ở catot thoát ra Kim loại M là: A Zn B Cu C Ni D Pb Hướng dẫn: - Do hai bình mắc nối tiếp nên ta có: Q = I.t = → M = 64 → Cu → đáp án B Ví dụ 11: Điện phân nóng chảy Al2O3 . Người ta phân biệt: điện phân chất điện li nóng chảy, điện phân dung dịch chất điện li trong nước, điện phân dùng điện cực dương tan II – SỰ ĐIỆN PHÂN CÁC CHẤT ĐIỆN LI 1. Điện phân chất điện li. đầu và cường độ dòng điện. A.0,1M ;16 ,08A B.0,25M ;16 ,08A C.0,20 M;32 ,17 A D.0 ,12 M;32 ,17 A Câu 9: Điện phân 10 0ml dung dịch CuCl 2 0,08M.Co dung dịch thu được sau khi điện phân tác dụng với dung. là?(Ag =10 8;N =14 ;O =16 ) A. 0,01M B. 0.1M C. 1M D.0,001M Câu 19 : Điện phân 200 ml dung dịch muối nitrat kim loại M hóa trị I điện cực trơ cho đến khi bề mặt catot xuất hiện bọt khí thì ngừng điện phân.