http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com CHỦ ĐỀ DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN I.KIẾN THỨC Trong dung dịch, axit, ba zơ, muối bị phân li thành ion Dòng điện chất điện phân dòng chuyển dời có hướng ion điện trường theo hai hướng ngược Hiện tượng gốc axit dung dịch điện phân tác dụng với cực dương tạo thành chất điện phân tan dung dịch cực dương bị mòn gọi tượng dương cực tan Nội dung định luật Faraday: + Định luật 1: Khôi lượng chất giải phóng điện cực bình điện phân tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình m = kq + Định luật 2: Đương lượng hóa học nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam tỉ lệ , F gọi số Faraday k F = Biểu thức kết hợp nội dung hai định luật: m = A nguyên tố Hệ số n A F n A It F n (gam) II CÁC DẠNG BÀI TẬP BÀI TOÁN 1: TÍNH KHỐI LƯỢNG KIM LOẠI TAN RA HAY BÁM VÀO ĐIỆN CỰC BÀI TOÁN 2: TÌ KIM LOẠI CHƯA BIẾT BÀI TOÁN 3: TÌM BỀ DÀY LỚP KIM LOẠI BÁM VÀO CATOT BÀI TOÁN 4: TÍNH THỂ TÍCH KHÍ THU ĐƯỢC BÀI TOÁN 5: MẠCH ĐIỆN CHỨA BÌNH ĐIỆN PHÂN * Phương pháp giải: + Sử dụng công thức nguồn ghép để tính suất điện động điện trở nguồn + Sử dụng công thức điện trở ghép để tính điện trở tương đương mạch + Sử dụng định luật Ôm cho mạch kín để tính cường độ dòng điện chạy mạch + Sử dụng định luật Ôm cho đoạn mạch để tính cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân + Sử dụng công thức Faraday để tinh lượng chất giải phóng catod bình điện phân *VÍ DỤ MINH HỌA VD1 Hai bình điện phân: (FeCl3/Fe CuSO4/Cu) mắc nối tiếp Sau khoảng thời gian, bình thứ giải phóng lượng sắt 1,4 g Tính lượng đồng giải phóng bình thứ hai khoảng thời gian Biết nguyên tử lượng đồng sắt 64 56, hóa trị đồng sắt HD Khối lượng sắt giải phóng bình thứ nhất: m1 = A1 It F n1 http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 Khối lượng đồng giải phóng bình thứ hai: m2 = m2 An = 21 m1 A1n2 m2 = vuhoangbg@gmail.com A2 It F n2 A2 n1 m1 = 2,4 g A1n2 VD2 Hai bình điện phân: (CuSO4/Cu AgNO3/Ag) mắc nối tiếp Trong mạch điện Sau thời gian điện phân, khối lượng catôt hai bình tăng lên 2,8 g Biết nguyên tử lượng đồng bạc 64 108, hóa trị đồng bạc a) Tính điện lượng qua bình điện phân khối lượng Cu Ag giải phóng catôt b) Nếu cường độ dòng điện 0,5 A Tính thời gian điện phân A A 1 A1 A2 It + It = ( + ) It F n1 F n2 n1 n2 F 2,8.96500 mF q = It = = = 1930 (C) 64 108 A1 A2 + + n1 n2 A1 Khối lượng đồng giải phóng catôt: m1 = q = 0,64 g F n1 A2 Khối lượng bạc giải phóng catôt: m2 = q = 2,16 g F n2 q b) Thời gian điện phân: t = = 3860 s = phút 20 giây I HD a) m = m1 + m2 = VD3 Một nguồn điện gồm 30 pin mắc thành nhóm nối tiếp, nhóm có 10 pin mắc song song; pin có suất điện động 0,9 V điện trở 0,6 Ω Một bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 có điện trở 205 Ω mắc vào hai cực nguồn nói Anôt bình điện phân đồng Tính khối lượng đồng bám vào catôt bình thời gian 50 phút Biết Cu có A = 64; n = r = 0,18 Ω; 10 E A I = b = 0,01316 A; m = It = 0,013 g R + rb F n HD Ta có: Eb = 3e = 2,7 V; rb = VD4 Chiều dày lớp niken phủ lên kim loại h = 0,05 mm sau điện phân 30 phút Diện tích mặt phủ kim loại 30 cm Xác định cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân Biết niken có A = 58, n = có khối lượng riêng ρ = 8,9 g/cm3 HD Ta có m = ρV = ρSh = 1,335 g; m = A It F n I= mFn = 2,47 A At VD5 Muốn mạ đồng sắt có diện tích tổng cộng 200 cm2, người ta dùng sắt làm catôt bình điện phân đựng dùng dịch CuSO4 anôt đồng nguyên chất, cho dòng điện có cường độ I = 10 A chạy qua thời gian 40 phút 50 giây Tìm bề dày lớp đồng bám mặt sắt Cho biết đồng có A = 64; n = có khối lượng riêng ρ = 8,9.103 kg/m3 HD Ta có: m = A It = ρSh F n h= AIt = 0,018 cm FnρS http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com VD6 Người ta dùng 36 nguồn giống nhau, nguồn có suất điện động 1,5 V, điện trở 0,9 Ω để cung cấp điện cho bình điện phân đựng dung dịch ZnSO4 với cực dương kẻm, có điện trở R = 3,6 Ω Hỏi phải mắc hỗn hợp đối xứng nguồn để dòng điện qua bình điện phân lớn Tính lượng kẻm bám vào catôt bình điện phân thời gian phút 20 giây Biết Zn có A = 65; n = 36 nguồn Khi đó: x E 54 36 54 yr 32,4 E b = ye = 1,5 = ; rb = = ;I= b = 32,4 x x x x R + rb 3,6 x + x 32,4 Để I = Imax 3,6x = x = x HD Gọi x số nhánh nhánh có y = Vậy phải mắc thành nhánh, nhánh có 12 nguồn mắc nối tiếp Khi Imax = 2,5 A; m = A It = 3,25 g F n VD7 Cho điện hình vẽ Trong nguồn có n pin mắc nối tiếp, pin có suất điện động 1,5 V điện trở 0,5 Ω Mạch gồm điện trở R1 = 20 Ω; R2 = Ω; R3 = Ω; đèn Đ loại 3V - 3W; Rp bình điện phân đựng dung dịch AgNO3, có cực đương bạc Điện trở ampe kế dây nối không đáng kể; điện trở vôn kế lớn Biết ampe kế A1 0,6 A, ampe kế A2 0,4 A Tính: a) Cường độ dòng điện qua bình điện phân điện trở bình điện phân b) Số pin công suất nguồn c) Số vôn kế d) Khối lượng bạc giải phóng catôt sau 32 phút 10 giây e) Đèn Đ có sáng bình thường không? Tại sao? HD a) Ta có: Rđ = U đ2 = Ω; R2đ = R2 + Rđ = 12 Ω; Pđ U2đ = U3p = UCB = IA2.R2đ = 4,8 V; I3p = I3 = Ip = IA1 – IA2 = 0,2 A; R3p = U3p I3 p = 24 Ω; Rp = R3p – R3 = 22 Ω b) Điện trở mạch ngoài: R = R1 + RCB = R1 + I= ne R + nr 16,8 + 0,3n = 1,5n U CB = 28 Ω; I n = 14 nguồn; Công suất nguồn: Png = Ieb = Ine = 12,6 W c) Số vôn kế: UV = UN = IR = 16,8 V d) Khối lượng bạc giải phóng: m = e) Iđ = IA2 = 0,4 A < Iđm = A Ipt = 0,432 g F n Pđ = A; đèn sáng yếu Uđ VD8 Cho mạch điện hình vẽ Ba nguồn điện giống nhau, có suất điện động e điện trở r; R1 = Ω; R2 = Ω; bình điện phân chứa dung dịch CuSO4 với cực dương đồng có điện trở Rp = 0,5 Ω Sau thời gian điện phân 386 giây, người ta thấy khối lượng cực làm catôt tăng lên 0,636 gam a) Xác định cường độ dòng điện qua bình điện phân qua điện trở b) Dùng vôn có điện trở lớn mắc vào đầu A C nguồn Nếu bỏ mạch http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com vôn kế 20 V Tính suất điện động điện trở nguồn điện A It F n RR mFn = A; R12 = = Ω; R1 + R2 At U U 10 U12 = U1 = U2 = IR12 = 10 V; I1 = = A; I2 = = A R1 R2 3 U b) Khi bỏ mạch UV = E b = 2e e = V = 10 V; Eb R = R12 + Rp = 2,5 Ω; I = 12,5 + 7,5r = 20 r = Ω r R+ +r HD a) Ta có: m = I= VD9 Cho mạch điện hình vẽ Biết nguồn có suất điện động E = 24 V, điện trở r = Ω; tụ điện có điện dung C = µF; đèn Đ loại V - W; điện trở có giá trị R1 = Ω ; R2 = Ω ; bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 có anốt làm Cu, có điện trở Rp = Ω Bỏ qua điện trở dây nối Tính: a) Điện trở tương đương mạch b) Khối lượng Cu bám vào catôt sau 16 phút giây c) Điện tích tụ điện a) Ta có: Rđ = U đ2 = Ω; R1đ = R1 + Rđ = 12 Ω; Pđ R1đ R2 = Ω; R = Rp + R1đ2 = Ω R1đ + R2 E A = A; m = Ipt = 12,8 g b) I = Ip = R+r F n R1đ2 = c) U1đ2 = U1đ = U2 = IR1đ2 = 12 V; I1đ = I1 = Iđ = U 1đ = A; R1đ UC = UAM = UAN + UNM = IRp + I1R1 = 14 V; q = CUC = 56.10-6 C VD10 Cho mạch điện hình vẽ: Bộ nguồn gồm nguồn giống nhau, nguồn có suất điện động e = 2,25 V, điện trở r = 0,5 Ω Bình điện phân có điện trở Rp chứa dung dịch CuSO4, anốt làm đồng Tụ điện có điện dung C = µF Đèn Đ loại V - W, điện trở có giá trị R1 = R2 = R3 = Ω Ampe kế có điện trở không đáng kể, bỏ qua điện trở dây nối Biết đèn Đ sáng bình thường Tính: a) Suất điện động điện trở nguồn b) Hiệu điện UAB số ampe kế c) Khối lượng đồng bám vào catốt sau 32 phút 10 giây điện trở Rp bình điện phân d) Điện tích lượng tụ điện HD a) Ta có: E b = e + 2e + e = 4e = V; rb = r + 2r + r = 3r = 1,5 Ω r U đ2 b) Ta có: Rđ = = Ω; R1đ = R1 + Rđ = Ω Vì đèn sáng bình thường nên: I1đ = I1 = Iđ = Iđm = Pđ Pđ = 0,5 A; Uđ UAB = U1đ = Up2 = I1đ R1đ = 4,5 V; I = Eb U AB = RAB RAB + R3 + rb http://lophocthem.com 4,5RAB + 11,25 = 9RAB Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com RAB = 2,5 Ω U Số ampe kế: IA = I = AB = 1,8 A RAB c) Ta có: Ip2 = Ip = I2 = I – I1đ = 1,3 A; m = Rp2 = U p2 I p2 A Ipt = 0,832 g; F n = 3,46 Ω; Rp = Rp2 – R2 = 2,96 Ω d) Ta có: UC = UMN = VM – VN = VM – VB + VB – VN = UMB – UNB = IđRđ - I2R2 = 3,35 V; q = CUC = 20,1.10-6C; W = CU2 = 33,67.10-6 J VD11 Cho mạch điện hình vẽ Trong nguồn gồm nguồn giống nhau, có suất điện động e = V; có điện trở r = 0,25 Ω mắc nối tiếp; đèn Đ có loại V - W; R1 = Ω; R2 = R3 = Ω ; RB = Ω bình điện phân đựng dung dịch Al2(SO4)3 có cực dương Al Điều chỉnh biến trở Rt để đèn Đ sáng bình thường Tính: a) Điện trở biến trở tham gia mạch b) Lượng Al giải phóng cực âm bình điện phân thời gian phút 20 giây Biết Al có n = có A = 27 c) Hiệu điện hai điểm A M U đ2 = Ω; R3đ = R3 + Rđ = Ω; Pđ R R R2B = R2 + RB = Ω; RCD = B 3đ = 2,4 Ω R2 B + R3đ P Vì đèn sáng bình thường nên: I3đ = I3 = Iđ = Iđm = đ = A; Uđ U 10 U3đ = U2B = UCD = I3đR3đ = V; I = CD = A; E b = 8e = 40 V; RCD E 10 40 rb = 8r = Ω; I = b = 10R + 20 = 120 R + rb R+2 HD a) Ta có: Rđ = R = 10 Ω; Rt = R – R1 – RCD = 4,5 Ω b) Ta có: UCD = U2B = U3đ = IRCD = V; I2B = I2 = IB = U 2B A = A; m = IBt = 0,48 g R2 B F n c) UAM = VA – VM = VA – VC + VC – VM = UAC + UCM = IR1 + I2R2 = 12,67 V VD12 Cho mạch điện hình vẽ Trong nguồn có nguồn giống nhau, nguồn có suất điện động e = 1,5 V, điện trở r = 0,5 Ω, mắc thành nhánh, nhánh có nguồn mắc nối tiếp Đèn Đ loại V - W; R1 = R2 = Ω; R3 = Ω; RB = Ω bình điện phân đựng dung dịch CuSO4, có cực dương Cu Tính: a) Cường độ dòng điện chạy mạch b) Tính lượng Cu giải phóng cực m thời gian 32 phút 10 giây Biết Cu có nguyên tử lượng 64 có hoá trị c) Hiệu điện hai điểm M N HD a) E b = 4e = V; rb = U2 4r = Ω; Rđ = đ = Ω; Pđ http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 Rđ2 = Rđ + R2 = Ω; RB3 = RB + R3 = Ω; RCB = R = R1 + RCB = Ω; I = vuhoangbg@gmail.com Rđ RB = Ω; Rđ + RB Eb = 1,2 A R + rb b) UCB = Uđ2 = UB3 = IRCB = 2,4 V; IB3 = IB = I3 = U B3 = 0,8 A; RB A IBt = 0,512 g F n U c) Iđ2 = Iđ = I2 = đ = 0,4 A; Rđ m= UMN = VM – VN = VM – VC + VC – VN = - UCM + UCN = - IđRđ + IBRB = - 0,4 V dấu “-“ cho biết điện điểm M thấp điện điểm N III.ĐỀ TRẮC NGHIỆM TỔNG HỢP Câu hỏi 1: Một bình điện phân chứa dung dịch bạc nitrat có anôt bạc, cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân 5A Lượng bạc bám vào cực âm bình điện phân bao nhiêu, biết bạc có A = 108, n = 1: B 40,29.10-3 g A 40,29g D 42,910-3g C 42,9g Câu hỏi 2: Đơn vị đương lượng điện hóa số Farađây là: A N/m; F B N; N/m C kg/C; C/mol D kg/C; mol/C Câu hỏi 3: Một bình điện phân chứa dung dịch bạc nitrat có đương lượng điện hóa 1,118.106 kg/C Cho dòng điện có điện lượng 480C qua khối lượng chất giải phóng điện cực là: A 0,56364g B 0,53664g C 0,429g -3 D 0,0023.10m(10 g Câu hỏi 4: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc khối lượng chất giải phóng điện cực bình điện phân điện lượng tải qua bình Đương lượng điện hóa chất điện phân bình là: B 1,118.10-6kg/C C 1,118.10-6kg.C A 11,18.10-6kg/C -4 kg) 2,236 Q(C) O -6 D.11,18.10 kg.C 200 Câu hỏi 5: Bình điện phân có anốt làm kim loại chất điện phân có hóa trị Cho dòng điện 0,2A chạy qua bình 16 phút giây có 0,064g chất thoát điện cực Kim loại dùng làm anot bình điện phân là: A niken C đồng B sắt D kẽm Câu hỏi 6: Hai bình điện phân mắc nối tiếp với mạch điện, bình chứa dung dịch CuSO4 có điện cực đồng, bình chứa dung dịch AgNO3 có điện cực bạc Trong khoảng thời gian lớp bạc bám vào catot bình thứ m2 = 41,04g khối lượng đồng bám vào catot bình thứ Biết ACu = 64, nCu = 2, AAg = 108, nAg = 1: A 12,16g B 6,08g C 24, 32g D 18,24g Câu hỏi 7: Muốn mạ đồng sắt có diện tích tổng cộng 200cm2 người ta dùng sắt làm catot bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 anot đồng nguyên chất, cho dòng điện 10A chạy qua bình 40 phút 50 giây Tìm chiều dày lớp đồng bám mặt sắt Biết ACu = 64, n = 2, D = 8,9g/cm3 A 1,6.10-2cm B 1,8.10-2cm C 2.10-2cm D 2,2.106 http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com cm Câu hỏi 8: Một bình điện phân chứa dung dịch muối kim loại có điện cực làm kim loại Cho dòng điện 0,25A chạy qua thấy khối lượng catot tăng xấp xỉ 1g Hỏi điện cực làm kim loại: sắt A1 = 56, n1 = 3; đồng A2 = 64, n2 = 2; bạc A3 = 108, n3 = kẽm A4 = 65,5; n4 = B đồng A sắt C bạc D kẽm Câu hỏi 9: Muốn mạ niken cho khối trụ sắt có đường kính 2,5cm cao 2cm, người ta dùng trụ làm catot nhúng dung dịch muối niken bình điện phân cho dòng điện 5A chạy qua giờ, đồng thời quay khối trụ để niken phủ Tính độ dày lớp niken phủ sắt biết niken có A = 59, n = 2, D = 8,9.103kg/m3: A 0,787mm B 0,656mm C 0,434mm D 0,212mm Câu hỏi 10: Hiện tượng cực dương tan xảy điện phân dung dịch: A muối kim loại có anốt làm kim loại B axit có anốt làm kim loại C muối kim loại có anốt làm kim loại kim loại D muối, axit, bazơ có anốt làm Câu hỏi 11: Nguyên nhân làm xuất hạt mang điện tự chất điện phân do: A tăng nhiệt độ chất điện phân điện cực B chênh lệch điện hai C phân ly phân tử chất tan dung môi D trao đổi electron với điện cực Câu hỏi 12: Do nguyên nhân mà độ dẫn điện chất điện phân tăng nhiệt độ tăng? A chuyển động nhiệt phân tử tăng làm khả phân ly thành ion tăng va chạm B độ nhớt dung dịch giảm làm ion chuyển động dễ dàng C chuyển động nhiệt phân tử điện cực tăng lên tác dụng mạnh lên dung dịch D A B Câu hỏi 13: Một nguồn gồm 30 pin mắc hỗn hợp thành nhóm nối tiếp, nhóm có 10 pin mắc song song, pin có suất điện động 0,9V điện trở 0,6Ω Một bình điện phân dung dịch đồng có anot đồng có điện trở 205Ω nối với hai cực nguồn thành mạch kín Tính khối lượng đồng bám vào catot thời gian 50 phút, biết A = 64, n = 2: A 0,01g B 0,023g C 0,013g D 0,018g Câu hỏi 14: Một kim loại có diện tích 120cm2 đem mạ niken làm catot bình điện phân dung dịch muối niken có anot làm niken Tính bề dày lớp niken mạ biết dòng điện qua bình điện phân có cường độ 0,3A chạy qua giờ, niken có A = 58,7; n = 2; D = 8,8.103kg/m3: A 0,021mm B 0,0155mm C 0,012mm D 0,0321 Câu hỏi 15: Dòng điện chất điện phân dòng dịch chuyển có hướng của: A ion dương theo chiều điện trường ion âm ngược chiều điện trường B ion dương theo chiều điện trường ion âm, electron tự ngược chiều điện http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com trường C electron ngược chiều điện trường, lỗ trống theo chiều điện trường D ion electron điện trường Câu hỏi 16: Mạ kền cho bề mặt kim loại có diện tích 40cm2 điện phân Biết Ni = 58, hóa B bình trị 2, D = 8,9.103kg/m3 Sau 30 phút bề dày lớp kền 0,03mm Dòng điện qua Đ điện phân có cường độ: R A 1,5A B 2A C 2,5A D 3A ξ, r Câu hỏi 17: Một mạch điện hình vẽ R = 12Ω, Đ: 6V – 9W; bình điện phân CuSO4 có anot Cu; ξ = 9V, r = 0,5Ω Đèn sáng bình thường, khối lượng Cu bám vào catot phút bao nhiêu: A 25mg B 36mg C 40mg D 45mg Câu hỏi 18: Đề giống câu hỏi 17 Tính hiệu suất nguồn: A 69% B 79% C 89% D 99% Câu hỏi 19: Điện phân dung dịch H2SO4 có kết sau H2O bị phân tích thành H2 O2 Sau 32 phút thể tích khí O2 thu dòng điện có cường độ 2,5A chạy qua bình, trình làm điều kiện tiêu chuẩn: A 112cm3 B 224 cm3 C 280 cm3 D 310cm3 Câu hỏi 20: Đương lượng điện hóa đại lượng có biểu thức: A m/Q B A/n C F D 1/F ĐÁP ÁN Câu 10 Đáp án A C B B C A B C A C Câu 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Đáp án C D C B A B C C C A ... xuất hạt mang điện tự chất điện phân do: A tăng nhiệt độ chất điện phân điện cực B chênh lệch điện hai C phân ly phân tử chất tan dung môi D trao đổi electron với điện cực Câu hỏi 12: Do nguyên... hỏi 5: Bình điện phân có anốt làm kim loại chất điện phân có hóa trị Cho dòng điện 0,2A chạy qua bình 16 phút giây có 0,064g chất thoát điện cực Kim loại dùng làm anot bình điện phân là: A niken... 15: Dòng điện chất điện phân dòng dịch chuyển có hướng của: A ion dương theo chiều điện trường ion âm ngược chiều điện trường B ion dương theo chiều điện trường ion âm, electron tự ngược chiều điện