chuyên đề điện phân,bài tập và phương pháp giải
Trang 1BÀI TẬP ĐIỆN HÓA-ĐIỆN PHÂN
Câu 1:
1 Cho một ít vụn Cu vào dung dịch gồm CuSO4 0,5M ; FeSO4 1,0 M ; Fe2(SO4)3 0,25M
Có cân bằng sau xảy ra: Cu(r) + 2Fe3 + Cu2+ + 2Fe2+
-Tính tỉ lệ
3 2
Fe Fe
có gía trị tối thiểu để phản ứng đổi chiều?
Cho biết ở 250
C có E Cu2 /Cu 0, 34 ,V E Fe3 /Fe2 0, 77V
2 Ion MnO4- có thể oxi hoá ion nào trong các ion Cl-,Br ,I- ở các giá trị pH lần luợt bằng 1,
4, 6 Trên cở sở đó hãy dùng dung dịch KMnO4 và dung môi chiết là CCl4 nhận biết các ion I
-và Br- có trong hỗn hợp NaCl, NaBr, NaI
Cho
2
0 / 2 1,08
Br Br
E V
2
0 / 2 1,36
Cl Cl
E V 2
0
I I
4 0
MnO Mn
E V
Câu 2:
1) Tính pH của dung dịch NaCN 0 ,01M Biết K a HCN( )109,35
Fe bằng H S2
2
0
0, 771 ( )
Fe Fe
2
0
0, 48 ( )
S S
2
H S có
K K
Câu 3:
Ở pH=7, nồng độ NO3– là 10–2M Viết phương trình phản ứng giữa Cd và NO3– Hỏi
NO3– có bị khử hoàn toàn ở 25oC không? Tính nồng độ ion NO3– khi cân bằng Cho biết không tạo thành kết tủa Cd(OH)2
Cho:
Câu 4:
Cho phản ứng:
( )z 2(dd) 2 ( )z
Cu CuCl CuCl
25 C phản ứng xảy ra theo chiều nào nếu người ta trộn một dung dịch chứa
4 0, 2
CuSO M; NaCl 0, 4M với bột Cu lấy dư? Tính hằng số cân bằng của phản ứng trên ở 0
25 C Cho T CuCl 107; 2
0
0,15
Cu Cu
Cu Cu
E V
Câu 5:
Ở CM = 1M và ở 25OC, thế điện cực chuẩn EO
của một số cặp oxi hóa – khử cho như sau : 2IO4-/ I2 (r) = 1,31V ; 2IO3-/ I2 (r) = 1,19V ; 2HIO/ I2 (r) = 1,45V; I2 (r)/ 2I- = 0,54V
a/ Viết phương trình bán phản ứng oxi hóa – khử của các cặp đã cho
b/ Tính EO của các cặp IO4-/ IO3- và IO3-/ HIO
Câu 6:
NO 3 –
/ HNO 2
HNO 2 / NO
Cd2+ /
Cd
Trang 2a) Từ 2 dd KCl và Cu(NO3)2 có cùng nồng độ hãy nêu phương pháp đơn giản nhất để điều chế được dd chỉ có chất tan là KNO3
b) Nêu bản chất của số Faraday trong điện phân? Tính thời gian điện phân dd NiSO4 bằng dòng điện 2A để phủ kín cả 2 mặt một lá kim loại mỏng có kích thước 10x10cm bằng một lớp
Ni có bề dày 0,05mm Biết DN i là 8,9g/cm3 và hiệ u suất điện phân là 90%, biết khối lượng nguyên tử của Ni là 58,7ĐVC
Câu 7:
, Fe2(SO4)3 0,125M
Ở 25oC có cân bằng hóa học sau :
[ Fe3+]
c/ Tính tỉ lệ có giá trị tối thiểu để phản ứng đổi chiều
[ Fe2 +]
Cho biết 25o
C có Eo Cu2 + / Cu = 0,34 V ; Eo Fe3+ / Fe2 + = 0,77V
Câu 8:
a Cho hằng số cân bằng K, Hãy đánh giá sự hòa tan của Zn trong dung dịch AgNO3 Cho biết Eo
(Zn2+/Zn) = -0,76V và Eo(Ag+/Ag) = 0,799V Giả thiết rằng quá trình diễn ra ở điều kiện tiêu chuẩn và không xét các quá trình phụ
b Cho biết Eo
2 7
Cr O / 2Cr ) = 1,33V; Eo(H2O2/H2O) = 1,78V Hãy đánh giá khả năng oxi hóa Cr2+
bằng H2O2
Câu 9:
.1.Trộn hai thể tích bằng nhau của hai dd SnCl2 0,100M và FeCl3 0,100M Xác định nồng độ các ion thiếc và sắt khi cân bằng ở 25oC Tính thế của các cặp oxy hóa - khử khi cân bằng
2 Nhúng một sợi Ag vào dung dịch Fe2(SO4)3 2,5.10-2M Xác định nồng độ của Fe3 +
; Fe2 +
và Ag+ khi cân bằng ở 25oC Tính thế của các cặp oxy hóa - khử khi cân bằng
Cho biết Eo
(Sn4+/Sn2 +) = 0,15V; Eo(Fe3+/Fe2 +) = 0,77V; Eo(Ag+/Ag) = 0,80V
Câu 10 :
1/ Muối sắt (III) thủy phân theo phản ứng :
a/ Tính pH của dd FeCl3 0,05M
b/ Tính pH mà dd phải có để 95% muối sắt (III) không bị thủy phân
2/ FeS và CuS chất nào có khả năng tan được trong HCl ?
Vì sao ?
Biết TFe S= 5.10-8 ; TCuS = 3,2.10-38 ;H2S có K1 =10-9 ; K2 = 10-13
HẾT
Trang 34 2
0, 05
x
x
Hướng dẫn đáp án :
1/ a/ FeCl3 Fe3 + + 3 Cl-
Fe3+ +H2O Fe(OH)2+ + H+ K= 4 10-3
0,05
0,05-x x x
b/ 95% muối sắt (III) không bị thủy phân , nghĩa là có 5% muối bị thủy phân
Fe3+ + H2O Fe(OH)2 + + H+ K= 4 10-3
0,05
3
76.10
0, 0025
pH= 1,12
2/ Gọi MS là công thức chung 2 muối sunfua,
+ H2S K Cân bằng trên là tổ hợp của các cân bằng sau :
MS M2 + + S2- TM S
S2- + H+ HS- K2-1
HS- + H+ H2S K1-1
MS + 2H+ M2 +
+ H2S K=TM S.K2-1.K1-1 Với FeS
K= 5.108.109.1013= 5.1014 rất lớn nên FeS tan dễ dàng trong dd axit HCl Với CuS
K= 3,2.10-38.109 1013 = 3,2.10-16 rất bé nên CuS không tan trong dd HCl BÀI GIẢI:
lgK = 2(0,77 – 015)/0,059 = 21 K = 1021
K rất lớn và nồng độ Fe3 +
hoàn toàn: 2x 0,05
[Fe2 +] = 0,05M; [Sn4 +] = 0,025M; [Sn2 +] = 0,025M; [Fe3+] = M
2
10 58 , 1 0025
, 0 10 1
025 , 0
) 05 , 0 (
025 ,
025 , 0
025 , 0 lg 2
059 , 0 15 , 0 05 , 0
10 58 ,
2) Ag + Fe3 + Ag+ + Fe2+
lgK = (0,77 – 0,80)/0,059 = -0,51 K = 0,31
Ta có:
Trang 4
M Fe
Ag x x
x
3 3
2 2
2
10 6
10 38 , 4 31
, 0 05
,
0
10 38 , 4
10 6 lg 059 , 0
77
,
3
Câu 2 ( 3,0 điểm)
A Cho kẽm vào dung dịch AgNO3 bỏ qua quá trình phụ, ta có :
Zn + AgNO3 Zn(NO3)2 + 2Ag (1) (K1)
Để phản ứng ( 1) xảy ra thì Eo
pin > 0
Eopin = 0,799 – (-0,76) = 1,569 >0
Ta lại có hằng số cân bằng K của phản ứng oxi hóa khử có liên hệ với giá trị Eobằng hệ thức:
1
lg
0, 059
o
nE
K
2.1, 569
0, 059
K1 lớn phản ứng xảy ra dễ dàng
b Phản ứng oxi hóa Cr2+
bằngH2O2: 4H2O2 + 2Cr2+ 2
2 7
Cr O + H2O + 6H+
Ta cần tổ hợp các nửa phản ứng để có phản ứng trên:
2 x Cr2+ - e Cr3+ 1 0/0,059
1 10 E
K
2Cr 7H O 6eCr O 14H 1 6 0/0,059
2 10 E
K
4 x H2O2 + 2H+ + 2e H2O 3 /0,059
3 10 E
K
2 7
Cr O + H2O + 6H+ K
Ta có lgK= 4lgK3 – lgK2 – 2lgK1
lgK = 8 1, 78
0, 059+ 2 0, 41 6. 1, 33 117
0, 059 0, 059
K = 10177 rất lớn nên phản ứng oxi hóa Cr2+ bằng H2O2 xảy ra rất mạnh
Trang 5GIẢI
[Cu2+] = 0,5M
[Fe2+] = 0,025M
[Fe3+] = 0,125 2 = 0,25M
a/ E Fe3 + / Fe2+ = 0,77 + 0,059 lg = 0,829V
0,025
0,059
E Cu2+ / Cu = 0,34 + lg 0,5 = 0,331V
2
Vì : E Fe3+ / Fe2 + > E Cu2+ / Cu nên phản ứng xảy ra theo chiều thuận
Cu(r) + 2Fe3 + Cu2+ + 2Fe2 +
n.Eo 2 ( 0,77 – 0,34 )
b/ Lg K = = 14,576
0,059 0,059
K = 3,77.1014
c/ Đổi chiều phản ứng phải có :
E Cu2+ / Cu > E Fe3+ / Fe2 +
[Fe3+]
0,331 > 0,77 + 0,059 lg
[ Fe2 +]
[Fe3 +]
< 3,6.10-8 lần
[ Fe2 +]
Câu 6: a) (1đ) Trộn 2 dd KCl và Cu(NO3)2 có cùng nồng độ mol/l theo tỳ lệ thể tích tương ứng
là 2:1 rồi điện phân :
2KCl + Cu(NO3)2 Cu + Cl2 + 2KNO3
Trong dd sau điện phân chỉ có một chất tan là KNO3
b) (1đ) Bản chất của số Faraday là điện lượng của 1 mol (e):
F = 6,023.1023x1,602.10-19 96500c
Khối lượng Ni cần để phủ lên bề mặt lá kim loại
10x10x0,005x2x8,9=8,9g
Theo Faraday ta có 8,9= 58, 7.2.t.90%
96500.2 ( t = 16257s
Hướng dẫn chấm 1/
a/
2IO4- + 16H+ + 14e I2 (r) + 8H2O; EO IO4-/ I2 (r) = 1,31V = EO1
2IO3- + 12H+ + 10e I2 (r) + 6H2O; EO = 1,19V = EO2
Trang 6b/
2HIO + 2H+ + 2e I2 (r) + 2H2O; EO HIO/ I2 (r) = 1,45V = EO3
I2 (r) + 2e 2I- ; EO I2 (r)/ 2I- = 0,54V = EO4
2IO4- + 16H+ + 14e I2 (r) + 8H2O; K1 = 10 14.1,31 /0,0592
I2 (r) + 6H2O 2IO3- + 12H+ + 10e; K2-1= 10-10.1,19/0 ,0592 2IO4- + 4H+ + 4e 2IO3- + 2H2O ; K5 = 104x/0,0592
K5 = K1 K2-1 x = EO5 = EO IO4-/ IO3- = (14 EO1 - 10 EO2) : 4 = 1,61V 2IO3- + 12H+ + 10e I2 (r) + 6H2O; K2 = 1010.1,19/0,0592
I2 (r) + 2H2O 2HIO + 2H+ + 2e ; K3-1= 10-2.1,45 /0,052 2IO3- + 1OH+ + 8e 2HIO + 4H2O ; K6 = 108y/0,0592
K6 = K2 K3-1 y = EO6 = EO IO3-/ HIO = (10 EO2 - 2 EO3) : 8 = 1,125V
Đáp án
2
Cu Cu Cl CuCl
2
lg
Cu Cu Cu Cu
Cu
n Cu
0, 2 0,15 0, 059 lg
0, 498V
7
1
10
4.10
Cu Cu
2
Cu Cu Cu Cu
2 ( )z (dd) 2 (dd)
Cu Cu Cu k1
2Cudd 2Cldd 2CuCl z k2
2 ( )z (dd) 2 (dd) 2 ( )z
0 1
(0,15 0, 52) lg
nE
7
1 5, 35.10
1 2 7 2 14
k T
1 2 5, 35.10 10 5, 35.10
k k k
Trang 7Đáp án
Cd + NO3 –
+ 3H+ Cd2+ + HNO2 + H2O K1
HNO2 NO2
–
+ H+ Ka 2H2O 2H+ + 2OH– K2w
Cd + NO3 –
+ H2O Cd2+ + HNO2 + 2OH– K
K = K1 Ka K2w
1
45 1
2(0,94 0,40)
0,059
2,65 10
K
K
K rất lớn nên phản ứng gần như hoàn toàn
3
2
14
33
2
10 10 (10 ) 1,325 10
7,55 10
bd
Cd NO H O Cd NO OH
cânbằng x
x x
Câu 2:
1) (1điểm)
NaCN NaCN
2
CNH O HCNOH K b (1)
2
14
4,65 9,35
10
10 10
w b a
K K K
.
2
CNH O HCNOH
[ ] 0,01 – x x x
2
0, 01
x
x x
1
H S HHS K
HS HS2 K a2
2 | Fe3 1e Fe2 K1
2
2
S e S 1
K
Trang 83 2
H S Fe Fe S H K
1 2
2 1
1 2
KK K K K
K = 7 , 0 2 1 2 , 9 2 ( 0 , 7 7 1 0 , 4 8 ) / 0 , 0 5 9
K = 22,5
10 5.b
MnO4- + 8 H+ + 5e -> Mn2 + + 4 H2O
4
8
2 /
lg
MnO Mn
MnO H
Mn
4 /
MnO Mn
E = 1,4156 (V) >
2
0 / 2 1,36
Cl Cl
E V
Ion MnO4- có thể oxi hoá các ion Cl-,Br ,I-
4 /
MnO Mn
E = 1,1324 (V) >
2
0 / 2 1,08
Br Br
E V
Ion MnO4- có thể oxi hoá các ion Br ,I-
4 /
MnO Mn
E = 0,9436 (V) > 2
0
I I
E V
Ion MnO4- chỉ có thể oxi hoá ion I-
Ban đầu thực hành ở pH = 6 , dùng KMnO4 với dung môi CCl4 , I2 được hình thành tan trong dung môi có màu tím Chiết lớp dung môi, , thay lớp dung môi có pH = 4, thấy lớp dung môi có màu vàng của Br2
Hướng dẫn giải:
[Cu2+]= [Fe3 +]= 0,5M
Cu(r) + 2Fe3 + Cu2 + + 2Fe2+
Ta có
3 2
2
/
/
0,5
1
0, 059
2
Fe Fe
Cu Cu
Vì E Fe3 /Fe2 E Cu2 /Cu nên phản ứng xảy ra theo chiều thuận
0
2(0, 77 0, 34)
nE
Để đổi chiều phản ứng phải có :
3 2
Fe Fe
3
2
Fe
Fe
> 3,6.10-8 lần