Giải bài tập điện phân bằng phương pháp bảo toàn e

I. Định luật bảo toàn electron Trong các quá trình oxi hóa khử thì tổng số mol electron do các chất khử nhường bằng tổng số mol electron do các chất oxi hóa nhận. II. Điện phân 1. Khái niệm Sự điện phân là một quá trình oxi hóa khử xảy ra trên bề mặt hai điện cực của bình điện phân khi có dòng điện một chiều đi qua chất điện phân ở trạng thái dung dịch hoặc nóng chảy. Chất điện phân là oxit kim loại, axit, bazơ hoặc muối. Cực âm bình điện phân gọi là cực catot, ở đây xảy ra sự khử. Cực dương bình điện phân gọi là cực anot, ở đây xảy ra sự oxi hóa. 2. Phân loại Sự điện phân chia làm 2 trường hợp: điện phân nóng chảy và điện phân dung dịch. 2.1. Điện phân nóng chảy Thường dùng để điện phân một số muối ( chủ yếu muối halogenua), oxit, hiđroxit của kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm nhằm mục đích điều chế các kim loại đó và một số phi kim như F2, Cl2, O2… 2.1.1. Điện phân nóng chảy muối halogenua Phương trình điện ly MXn Mn+ + nX Sơ đồ điện phân Catot () Mn+ Anot (+) X Mn+ + ne M 2X X2 + 2e Phương trình điện phân 2MXn 2M + nX2 Ví dụ: Điện phân nóng chảy muối KCl Phương trình điện ly KCl K+ + Cl Sơ đồ điện phân Catot () K+ Anot (+) Cl K+ + 1e K 2Cl Cl2 + 2e Phương trình điện phân 2KCl 2K + Cl2 2.1. 2. Điện phân nóng chảy hiđroxit kim loại. Phương trình điện ly M(OH)n Mn+ + nOH Sơ đồ điện phân Catot () Mn+ Anot (+) OH Mn+ + ne M 4OH O2 + 4e + 2H2O Phương trình điện phân 4M(OH)n 4M + nO2 + 2nH2O Thông thường là điện phân nóng chảy hiđroxit kim loại kiềm. Ví dụ: Điện phân nóng chảy NaOH. Phương trình điện ly NaOH Na+ + OH Sơ đồ điện phân Catot () Na+ Anot (+) OH Na+ + 1e Na 4OH O2 + 4e + 2H2O Phương trình điện phân 4NaOH 4Na + O2 + 2H2O 2.1. 3. Điện phân nóng chảy oxit kim loại. Phương trình điện ly M2On 2Mn+ + nO2 Sơ đồ điện phân Catot () Mn+ Anot (+) O2 Mn+ + ne M 2O2 O2 + 4e Phương trình điện phân 2M2On 4M + nO2 Ví dụ: Điện phân nóng chảy Al2O3. Phương trình điện ly Al2O3 2Al3+ + 3O2 Sơ đồ điện phân Catot () Al3+ Anot (+) O2 Al3+ + 3e Al 2O2 O2 + 4e Phương trình điện phân 2Al2O3 4Al + 3O2 2.2. Điện phân dung dịch 2.2.1. Điện phân dung dịch chứa một chất điện phân với anot trơ. 2.2.1.1. Điện phân dung dịch muối mà gốc axit không có oxi, thông thường là các muối halogenua ( MXn) . Phương trình điện ly MXn Mn+ + nX Sơ đồ điện phân Catot () Mn+, H2O Anot (+) X , H2O Nếu Mn+ là ion kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm thì Mn+ không điện phân mà H2O điện phân. Ion gốc axit không có oxi sẽ điện phân, H2O không điện phân. 2H2O + 2e H2 + 2OH sau đó:Mn+ + nOH M(OH)n 2X X2 + 2e Phương trình điện phân 2MXn + 2nH2O 2M(OH)n + nH2 + nX2 Sơ đồ điện phân Nếu Mn+ là ion kim loại khác đứng sau nhôm trong dãy điện hóa thì ion kim loại bị điện phân, H2O không bị điện phân. Ion gốc axit không có oxi sẽ điện phân, H2O không điện phân. Mn+ + ne M 2X X2 + 2e Phương trình điện phân 2MXn 2M + nX2. Ví dụ 1: Điện phân dung dịch NaCl. Phương trình điện ly NaCl Na+ + Cl Sơ đồ điện phân Catot () Na+, H2O Anot (+) Cl , H2O Na+ là ion kim loại kiềm nên Na+ không điện phân mà H2O điện phân. Ion Cl không có oxi nên sẽ điện phân, H2O không điện phân. 2H2O + 2e H2 + 2OH sau đó: Na+ + OH NaOH 2Cl Cl2 + 2e Phương trình điện phân 2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 + Cl2 Ví dụ 2: Điện phân dung dịch FeCl2. Phương trình điện ly FeCl2 Fe2+ + 2Cl Sơ đồ điện phân Catot () Fe2+, H2O Anot (+) Cl , H2O Ion Fe2+ là không phải ion kim loại kiềm, kiềm thổ, đứng sau nhôm trong dãy điện hóa nên ion kim loại bị điện phân, H2O không bị điện phân. Ion Cl không có oxi nên sẽ điện phân, H2O không điện phân. Fe2+ + 2e Fe 2Cl Cl2 + 2e Phương trình điện phân FeCl2 Fe + Cl2. Ghi chú: Trong dung dịch H2O phân li rất ít ra ion H+ và OH nên ở catot và anot ngoài ion kim loại, ion gốc axit ta ghi thêm H2O.

Phần A: ĐẶT VẤN ĐỀ

I Lý do chọn đề tài

Đối với môn hóa học, bài tập đóng vai trò quan trọng trong việc củng

cố, khắc sâu kiến thức đã học Nội dung môn hóa ở trường phổ thông rất phong phú, đa dạng và đối với học sinh thì môn hóa là một môn học khó

Vì thế các em rất e ngại khi giải bài tập, kĩ năng giải bài tập của các em còn yếu do thời gian học tập trên lớp còn hạn chế ( 02 tiết/tuần đối với ban cơ bản), chủ yếu thiên về lí thuyết Do đó, nếu học sinh nắm vững các dạng bài tập, biết cách giải chúng thì việc học môn hóa trở nên đơn giản và dễ dàng hơn

Thực tiễn đã chứng minh cách tốt nhất để nhớ, hiểu và vận dụng kiến thức đã học là giải bài tập Nhưng đa số các em thường chỉ làm được những bài tập quen thuộc và lúng túng, khó khăn khi gặp các bài tập mới dù không khó, đó là do các em chưa biết vận dụng các phương pháp để giải toán Để giúp các em có thể giải tốt hơn các bài tập phần điện phân chương

đại cương kim loại hóa 12 tôi mạnh dạn nghiên cứu đề tài " Sử dụng

phương pháp bảo toàn electron giúp học sinh giải tốt bài tập điện phân"

II Mục đích nghiên cứu: tìm ra phương pháp giải toán nhanh giúp học

sinh dễ hiểu, khắc sâu kiến thức và hứng thú hơn với môn học

III Phạm vi nghiên cứu: Bài tập điện phân chương 5 hóa 12 ban cơ bản.

IV Đối tượng nghiên cứu: Học sinh trường THPT Phạm Văn Đồng.

V Phương pháp nghiên cứu:

- Tổng quan tài liệu, nghiên cứu chương trình, hồ sơ chuyên môn

- Quan sát công việc dạy - học của giáo viên và học sinh

- Thực nghiệm, thu thập và xử lí thông tin

Phần B: NỘI DUNGCHƯƠNG 1: CƠ SỞ THỰC TIỄN

Qua nhiều năm giảng dạy bộ môn hóa học ở trường THPT Phạm Văn Đồng tôi nhận thấy rằng khi giải bài tập hóa học, đặc biệt là bài tập điện phân, đa số các em học sinh đều chọn cách viết phương trình phản ứng, cân bằng phương trình rồi dựa vào các dữ kiện mà đề đã cho để tính toán, tìm ra đáp số của bài Với cách giải này thì chỉ có những em học sinh nào viết đúng phương trình, cân bằng đúng phương trình mới tìm ra được đáp án đúng Do vậy, khi giáo viên ra bài tập các em rất ngại làm bài và hầu như chỉ làm được một số bài tập đơn giản của điện phân nóng chảy Còn bài tập điện phân dung dịch đặc biệt hỗn hợp dung dịch, các em thường không làm Khi các em không làm được bài tập dần dần các em sinh ra một tâm lý chán nản, không còn yêu thích bộ môn và tiết luyện tập dần trở thành cực hình đối với các em Để khắc phục tình trạng này, trong tiết luyện tập bài điều chế kim loại của chương đại cương kim loại cũng như các tiết tự chọn tôi đã sử dụng phương pháp bảo toàn electron để hướng dẫn học sinh, giúp học sinh giải bài tập điện phân nhanh hơn, chính xác hơn và hiểu được bản chất của các quá trình oxi hóa - khử xảy ra ở các điện cực của bình điện phân

CHƯƠNG 2: KIẾN THỨC CƠ BẢN

I Định luật bảo toàn electron

Trong các quá trình oxi hóa- khử thì tổng số mol electron do các chất khử nhường bằng tổng số mol electron do các chất oxi hóa nhận

Chất điện phân là oxit kim loại, axit, bazơ hoặc muối

Cực âm bình điện phân gọi là cực catot, ở đây xảy ra sự khử

Cực dương bình điện phân gọi là cực anot, ở đây xảy ra sự oxi hóa

2 Phân loại

Sự điện phân chia làm 2 trường hợp: điện phân nóng chảy và điện phân dung dịch

2.1 Điện phân nóng chảy

Thường dùng để điện phân một số muối ( chủ yếu muối halogenua), oxit, hiđroxit của kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm nhằm mục đích điều chế các kim loại đó và một số phi kim như F2, Cl2, O2…

2.1.1 Điện phân nóng chảy muối halogenua

Ví dụ: Điện phân nóng chảy muối KCl

2.1 2 Điện phân nóng chảy hiđroxit kim loại.

Phương trình điện ly M(OH)n →nc Mn+ + nOH

-Sơ đồ điện phân

Thông thường là điện phân nóng chảy hiđroxit kim loại kiềm

Ví dụ: Điện phân nóng chảy NaOH

Phương trình điện ly NaOH → nc Na+ + OH

-Sơ đồ điện phân

2.1 3 Điện phân nóng chảy oxit kim loại.

Ví dụ: Điện phân nóng chảy Al2O3

Phương trình điện ly Al2O3 →nc 2Al3+ + 3O

2-Sơ đồ điện phân Catot (-)

Al3+

Anot (+)

O

2-Al3+ + 3e  →Al 2O2-  → O2 + 4e Phương trình điện phân 2Al2O3 dpnc→ 4Al + 3O2

2.2 Điện phân dung dịch

2.2.1 Điện phân dung dịch chứa một chất điện phân với anot trơ.

2.2.1.1 Điện phân dung dịch muối mà gốc axit không có oxi, thông thường là các muối halogenua ( MX n )

2H2O + 2e → H2 + 2OH

-sau đó:M n+ + nOH - → M(OH)n

2X-  → X2 + 2ePhương trình điện phân 2MXn + 2nH2O  dpdd → 2M(OH)n + nH2 + nX2

Sơ đồ điện phân

Nếu Mn+là ion kim loại khác đứng sau nhôm trong dãy điện hóa thì ion kim loại bị điện phân, H2O không bị điện phân

Ion gốc axit không có oxi sẽ điện phân, H2O không điện phân

Mn+ + ne  →M 2X-  → X2 + 2ePhương trình điện phân 2MXn dpdd→ 2M + nX2

Ví dụ 1: Điện phân dung dịch NaCl

Phương trình điện ly NaCl  → Na++ Cl

-Sơ đồ điện phân Catot (-)

Na+ , H2O

Ion Cl- không có oxi nên

sẽ điện phân, H2O không điện phân

2H2O + 2e → H2 + 2OH

-sau đó:

Na+ + OH- → NaOH

2Cl-  → Cl2 + 2e

Phương trình điện phân 2NaCl + 2H2O  dpdd → 2NaOH + H2 + Cl2

Ví dụ 2: Điện phân dung dịch FeCl2

Phương trình điện ly FeCl2  → Fe2++ 2Cl

-Sơ đồ điện phân

kim loại kiềm, kiềm thổ, đứng sau nhôm trong dãy điện hóa nên ion kim loại

bị điện phân, H2O không

bị điện phân

Ion Cl- không có oxi nên

sẽ điện phân, H2O không điện phân

Fe2+ + 2e  →Fe 2Cl-  → Cl2 + 2ePhương trình điện phân FeCl2 dpdd→ Fe + Cl2

Ghi chú: Trong dung dịch H2O phân li rất ít ra ion H+ và OH- nên ở catot và anot ngoài ion kim loại, ion gốc axit ta ghi thêm H2O

2.2.1.2 Điện phân dung dịch muối mà gốc axit có oxi, thông thường là các muối sunfat ( M 2 (SO 4 ) n ), muối nitrat (M(NO 3 ) n )

Phương trình điện ly M2(SO4)n  →2Mn++ n 2

4

SO −

M(NO3)n  → Mn+ + n

-3 NO

Sơ đồ điện phân

SO −hoặc

-3

NO , H2ONếu Mn+ là ion kim loại

kiềm, kiềm thổ, nhôm thì

Mn+ không điện phân mà

H2O điện phân

Ion gốc axit có oxi sẽ không điện phân, H2O sẽ điện phân

2H2O + 2e → H2 + 2OH- 2H2O → O2 + 4e + 4H+

Phương trình điện phân

Như vậy, quá trình điện phân thực chất là điện phân

H2O, còn muối chỉ là chất dẫn điện

2H2O 2 4 ndpdd 3 n

M (SO ) hoac M(NO )

→ 2H2 + O2

Sơ đồ điện phân

Nếu Mn+ là ion kim loại khác đứng sau nhôm trong dãy điện hóa thì ion kim loại bị điện phân,

H2O không bị điện phân

Ion gốc axit có oxi sẽ không điện phân, H2O sẽ điện phân

Ví dụ 1: Điện phân dung dịch Na2SO4

Phương trình điện ly Na2SO4  →2Na++ 2

Anot (+)

2 4

SO −, H2OIon Na+ là ion kim loại Ion 2

4

SO −có oxi sẽ không

kiềm nên không điện phân mà H2O điện phân.

điện phân, H2O sẽ điện phân

2H2O + 2e →H2 + 2OH- 2H2O → O2 + 4e + 4H+

Phương trình điện phân

Như vậy, quá trình điện phân thực chất là điện phân

H2O, còn muối Na2SO4 chỉ là chất dẫn điện

2H2O dpdd2 4

Na SO

→ 2H2 + O2

Ví dụ 2: Điện phân dung dịch AgNO3

Phương trình điện ly AgNO3  → Ag+ +

-3 NO

Ag+ , H2O

Anot (+)

3

-NO , H2O

Sơ đồ điện phân

Ion Ag+ là ion kim loại khác đứng sau nhôm trong dãy điện hóa nên ion Ag+ bị điện phân,

H2O không bị điện phân

Ion

-3

NO có oxi sẽ không điện phân, H2O sẽ điện phân

Phương trình điện phân 4AgNO3+ 2H2O  dpdd → 4Ag + O2 + 4HNO3

Nếu dung dịch muối là M(RCOO)n thì

Phương trình điện ly M(RCOO)n  → Mn+ + nRCOO

-Sơ đồ điện phân

Catot (-)

Mn+

, H2O

Anot (+)RCOO-, H2ONếu Mn+ là ion kim loại

kiềm, kiềm thổ, nhôm thì

Mn+ không điện phân mà

Ion RCOO- sẽ điện phân,

H2O sẽ không điện phân

Sơ đồ điện phân

Nếu Mn+ là ion kim loại khác đứng sau nhôm trong dãy điện hóa thì ion kim loại bị điện phân,

H2O không bị điện phân

Ion RCOO- sẽ điện phân,

H2O sẽ không điện phân

Mn+ + ne  →M 2RCOO- → R-R + 4e

+ 2CO2

Phương trình điện phân 2M(RCOO)n dpdd→ 2M + nR-R + 2nCO2

Ví dụ 1: Điện phân dung dịch CH3COONa

Phương trình điện ly CH3COONa  → Na+ + CH3COO

-Sơ đồ điện phân

Catot (-)

Na+ , H2O

Anot (+)

CH3COO-, H2OIon Na+ là ion kim loại

kiềm nên không điện phân mà H2O điện phân

Ion CH3COO- sẽ điện phân, H2O sẽ không điện phân

2H2O + 2e → H2 + 2OH-

sau đó:

2CH3COO- →

CH3 - CH3 + 4e + 2CO2

Ví dụ 2: Điện phân dung dịch (CH3COO)2Zn

Phương trình điện ly (CH3COO)2Zn  → Zn2+ + 2CH3COO

-Sơ đồ điện phân

kim loại kiềm nên điện phân , H2O không điện phân

Ion CH3COO- sẽ điện phân, H2O sẽ không điện phân

Zn2+ + 2e → Zn 2CH3COO- →

CH3 - CH3 + 4e + 2CO2

Phương trình điện phân (CH3COO)2Zn

Anot (+)

Br-, Cl-, H2OThứ tự điện phân là Thứ tự điện phân là

Fe + 1e → Fe 2+

+

2 2H +2e → H 2+

2 2Cl → Cl + 2e

+

2H O → O + 4H + 4e

2.2.3 Điện phân dung dịch với anot hòa tan.

Anot làm bằng kim loại trực tiếp tham gia điện phân.

Như vậy, ở cực dương ( anot) kim loại sẽ bị oxi hóa

Ví dụ 1: Điện phân dung dịch CuSO4 với cực catot trơ và cực anot bằng Cu

Phương trình điện ly CuSO4  → Cu2+ + 2

SO −, H2O

Cu2+ + 2e → Cu Cu → Cu2+ + 2e Kim loại Cu tải từ cực anot sang cực catot nên cực anot mòn dần Dung dịch CuSO4 không đổi Đây là phương pháp mạ điện

Ví dụ 2: Điện phân dung dịch AgNO3 với cực anot bằng Cu.

Phương trình điện ly AgNO3  → Ag+ +

-3 NO

Sơ đồ điện phân

Catot (-)

Ag+ , H2O

Anot (+)

3

A: Nguyên tử khối các chất

n: Số electron thu hoặc nhường ở hai điện cực ( thường là hóa trị của nguyên tố)

I: Cường độ dòng điện một chiều tính bằng ampe (A)

t: Thời gian tính bằng giây(s) hoặc giờ (h)

F: Hằng số Faraday

- Nếu thời gian tính bằng giây thì F = 96500

- Nếu thời gian tính bằng giờ thì F = 26,8

3.2 Công thức tính số mol electron thu hoặc nhường ở hai điện cực.

e

I.t

n = F

3.3 Hiệu suất điện phân

tt lt

m 100%

H =

m

Trong đó: mtt là lượng chất thực tế thoát ra ở điện cực

mlt là lượng chất lí thuyết tính theo công thức Faraday

CHƯƠNG 3:

CÁC DẠNG TOÁN ĐIỆN PHÂN VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI

I Bài tập điện phân nóng chảy

Điện phân nóng chảy thường có sản phẩm xác định do mỗi điện cực chỉ xảy ra một quá trình oxi hóa – khử duy nhất

- Phương pháp:

+ Xem chất điện phân là chất nào (muối, oxit hay hiđroxit)

+ Viết phương trình điện li

+ Ở catot có ion dương kim loại: xảy ra quá trình khử, ion kim loại nhận electron

+ Ở anot có ion âm nhường electron, xảy ra quá trình oxi hóa

+ Dựa vào dữ kiện đề bài đã cho để tìm đáp án Luôn nhớ số mol electron (e) nhận ở catot bằng số mol e nhường ở anot

1 Tìm công thức muối đem điện phân

Ví dụ 1: Điện phân muối clorua kim loại kiềm nóng chảy thu được

1,792 lít khí (điều kiện tiêu chuẩn (đktc)) ở anot và 6,24 gam kim loại ở catot Tìm công thức hoá học của muối đem điện phân

Hướng dẫn: Gọi công thức muối clorua kim loại kiềm là MCl

Ví dụ 2: Điện phân nóng chảy muối clorua của kim loại M Ở catot

thu được 6 gam kim loại và ở anot có 3,36 lít khí (đktc) thoát ra Tìm muối clorua của kim loại M

Hướng dẫn: Gọi công thức muối clorua là MCln

=

Chỉ có n = 2 và MM = 40 là phù hợp => M là Ca => muối clorua là CaCl2

2 Tìm khối lượng kim loại ở catot hoặc thể tích khí ở anot

Ví dụ: Điện phân hết hỗn hợp NaCl và BaCl2 nóng chảy, thu được 18,3 gam kim loại và 4,48 lít khí Cl2 (đktc) Khối lượng Na và Ba bám vào cực catot lần lượt là

2Cl- → Cl2 + 2e

4, 48 0, 2

Theo định luật bảo toàn electron: n e nhan (-) = n enhuong(+)  a + 2b = 0,4 (1)

Khối lượng kim loại ở catot: m = 23.a + 137.b = 18,3 kl (2)

Từ (1) và (2) => a = 0,2; b = 0,1=> mNa = 4,6 g; mBa = 13,7 gam => đáp án A

3 Hiệu suất điện phân

Ví dụ: Điện phân NaCl nóng chảy với I = 1,93A; t = 400 giây thu

được 0,1472 gam Na Hiệu suất điện phân là

Mà thực tế chỉ thu được 0,1472 gam Na

=> Hiệu suất điện phân là: H = Na(tt)

khí (đktc) ở anot Tìm công thức của MCl2 Đáp án: MgCl2

Bài 2: Điện phân nóng chảy muối clorua của kim loại M Ở catot thu

được 1,08 gam kim loại và ở anot có 1,008 lít khí (đktc) thoát ra Tìm muối

Bài 3: Điện phân hết hỗn hợp KCl và BaCl2 nóng chảy, thu được 10,75 gam kim loại và 2,24 lít khí Cl2 (đktc) Khối lượng Na và Ba bám vào cực catot lần lượt là

A 1,95 và 6,85 B 3,9 và 6,85 C 3,9 và 1,37 D 1,95 và 8,8 Bài 4: Điện phân KCl nóng chảy với I = 1,93A; t = 3500 giây thu

được 2,184 gam K Hiệu suất điện phân là

A 75% B 80% C 90% D 100%

Bài 5: Điện phân MgCl2 nóng chảy với I = 1,93A; t = 3500 giây thu được m gam Mg với hiệu suất điện phân là 90% Giá trị của m là

A 0,756 gam B 0,840 gam C 0,933 gam D 1,680 gam

Bài 6: Điện phân lượng dư Al2O3 nóng chảy trong thời gian 2 giờ 40 phút 50 giây, cường độ dòng điện 5A, thu được 3,6 gam Al ở catot Hiệu suất của quá trình điện phân là

II Bài tập điện phân dung dịch

Với các bài tập điện phân dung dịch giải theo phương pháp bảo toàn electron có thể làm theo các bước sau:

Bước 1: Viết phương trình điện li của các chất

Bước 2: Viết các quá trình cho nhận electron ở hai điện cực

- Cation (ion dương) về catot (cực âm), tại đó cation nhận electron để tạo sản phẩm (quá trình khử)

- Anion (ion âm) về anot (cực dương), tại đó anion nhường electron

để tạo sản phẩm (quá trình oxi hóa)

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

Bước 3: Xét phản ứng phụ và điều kiện kĩ thuật (nếu là sản xuất)

* Phản ứng phụ: Phản ứng có thể xảy ra giữa từng cặp sau:

Bước 4: Dựa vào dữ kiện đề bài để tìm số mol e trao đổi ở mỗi điện

cực rồi tính toán theo yêu cầu

1 Bài toán không cho giả thiết cường độ dòng điện và thời gian 1.1 Tìm công thức muối hoặc khối lượng, thể tích khí sau điện phân.

Ví dụ 1: Tiến hành điện phân dung dịch CuSO4 một thời gian, khi ngừng điện phân ở catot xuất hiện 3,2 gam Cu Ở anot xuất hiện khí gì và thể tích là bao nhiêu ở đktc?

SO −, H2OIon Cu2+ không phải ion

kim loại kiềm nên điện phân mà H2O không điện phân

Ion 2

4

SO −có oxi sẽ không điện phân, H2O sẽ điện phân

Ví dụ 2: Điện phân 100ml dung dịch chứa 2,7 g muối clorua của kim

loại X cho tới khi khí bắt đầu xuất hiện ở catot thì ngừng điện phân, thu được 0,448 lít khí ở anot (đktc) X là

Vậy công thức muối clorua là XCl2

Ở catot kim loại sẽ điện phân, H2O không điện phân Ở anot, ion Cl-

sẽ điện phân, H2O không điện phân

2Cl- → Cl2 + 2e

0,448=0,02 22,4 →0,04

A 0,64 gam và 0,896 lít B 1,28 gam và 0,224 lít

Cu2+ + 2e → Cu

0,02mol→0,04mol→0,02 mol

=> mkim loại Cu ở catot = 0,02.64 = 1,28 gam

Số mol e nhận ở catot là 0,04 mol => số mol e nhường ở anot = 0,04 mol

Bài 2: Tiến hành điện phân 500 ml dung dịch FeCl2 2M một thời gian, khi ngừng điện phân ở catot xuất hiện 19,6 gam Fe Ở anot xuất hiện khí gì và thể tích là bao nhiêu ở đktc? Đáp án: khí Cl2, thể tích 7,84 lít

Bài 3: Điện phân 100ml dung dịch chứa 3,81 g muối clorua của kim

loại X cho tới khi khí bắt đầu xuất hiện ở catot thì ngừng điện phân, thu được 0,672 lít khí ở anot (đktc) X là

Bài 4: Điện phân 200ml dung dịch hỗn hợp AgNO3 0,1M và Cu(NO3)2 0,05M cho tới khi catot bắt đầu xuất hiện khí thì ngừng điện

phân Khối lượng kim loại bám vào catot bình điện phân và thể tích khí thoát ra ở anot (đktc) là

A 0,64 gam và 0,896 lít B 2,16 gam và 0,224 lít

C 2,80 gam và 0,224 lít D 0,64 gam và 0,672 lít

Bài 5: Điện phân 200ml dung dịch hỗn hợp AgNO3 0,1M và CuCl2

0,05M cho tới khi catot bắt đầu xuất hiện khí thì ngừng điện phân Khối lượng kim loại bám vào catot bình điện phân và thể tích khí thoát ra ở anot (đktc) là A 2,16 gam và 0,896 lít B 2,16 gam và 0,224 lít

C 2,80 gam và 0,224 lít D 2,80 gam và 0,336 lít

1.2 Bài tập điện phân dung dịch liên quan đến pH

Khi giải bài tập có liên quan đến pH cần lưu ý:

pH = 7: Môi trường trung tính

pH < 7: Môi trường axit

pH > 7: Môi trường bazơ

- Công thức tính pH, pOH

pH = -lg [H+]; pOH = -lg[OH-]; pH + pOH = 14

Ví dụ 1: Điện phân có màng ngăn hai điện cực trơ 2 lít dung dịch

chứa 0,4 mol BaCl2 đến khi được dung dịch có pH =13 thì ngừng điện phân Xem thể tích dung dịch không đổi Tính thể tích khí lần lượt xuất hiện ở hai điện cực catot và anot

Hướng dẫn

pH = 13 => môi trường sau điện phân là môi trường bazơ => ở catot

có H2O tham gia điện phân, còn ion Ba2+ không điện phân

Ở anot: ion Cl- sẽ điện phân

pH = 13 => Ta có: pH = 13 => pOH = 14 -13 = 1 => [OH-] = 10-1M

1 OH

n =10 2 = 0,2 mol;

-2

BaCl Cl

n = 2n = 2.0,4 = 0,8 (mol)

Phương trình điện ly: BaCl2 → Ba2+ + 2Cl

-Ở catot: có Ba2+, H2O Ba2+ không điện phân, H2O điện phân

Ví dụ 2: Điện phân có màng ngăn hai điện cực trơ 2 lít dung dịch

chứa 0,2 mol CuCl2 và 0,4 mol BaCl2 đến khi được dung dịch có pH =13 thì ngừng điện phân Xem thể tích dung dịch không đổi Thể tích khí lần lượt xuất hiện ở hai điện cực catot và anot là

A 6,72 lít và 2,24 lít B 2,24 lít và 6,72 lít

C 4,48 lít và 4,48 lít D 2,24 lít và 4,48 lít

Hướng dẫn

pH = 13 => môi trường sau điện phân là môi trường bazơ => ở catot

có H2O tham gia điện phân Như vậy, ở catot Cu2+ sẽ điện phân hết, sau đó đến H2O điện phân, còn ion Ba2+ không điện phân

Ở anot, ion Cl- sẽ điện phân

Ta có: pH = 13 => pOH = 14 -13 = 1 => [OH-] = 10-1M

1 OH

Phương trình điện ly CuCl2  → Cu2+ + 2Cl- ; BaCl2  → Ba2+ + 2Cl

-Sơ đồ điện phân Catot (-)

Cu2+, Ba2+, H2O

Anot (+)

Cl-, H2O

Cu2+ + 2e →Cu0,2 → 0,4

V = 0,1.22,4 = 2,24 lit; V = 0,3.22,4 = 6,72 lit=> chọn đáp án B

Ví dụ 3: Tiến hành điện phân có màng ngăn hai điện cực trơ 500ml

dung dịch hỗn hợp HCl 0,02M và NaCl 0,2M 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 dung dịch sau điện phân là

Hướng dẫn

+ HCl

H

n = n = 0,5.0,02 = 0,01 (mol); n = nCl- HCl + n NaCl = 0,5.0,02 + 0,5.0,2 = 0,11(mol)

Phương trình điện li: HCl → H+ + Cl-; NaCl → Na+ + Cl

-Ở catot sẽ có ion H+, Na+ và H2O Ion H+ sẽ điện phân trước, sau đó đến

H2O, ion Na+ không điện phân

Ở anot có ion Cl- và OH- của H2O Ion Cl- điện phân nên khí thoát ra là Cl2

nkhí ở anot = 0,448/22,4 = 0,02 mol Nếu Cl- điện phân hết thì số mol e nhường là 0,11 nhưng khí thoát ra là 0,02mol => ở anot chỉ nhường 0,04 mol => Cl- không điện phân hết, H2O chưa điện phân

Sơ đồ điện phân Catot (-)

Na+,H+

, H2O

Anot (+)

Cl-, H2O

[OH-] = 0,03/0,5 = 0,06M => pOH = -lg[OH-] = -lg0,06 = 1,22

=> pH = 14 - pOH = 14 -1,22 = 12,78 => Chọn đáp án C

Bài tập tự rèn luyện

Bài 1: Điện phân có màng ngăn hai điện cực trơ 2 lít dung dịch chứa

0,04 mol KCl đến khi được dung dịch có pH =12 thì ngừng điện phân Xem thể tích dung dịch không đổi Thể tích khí lần lượt xuất hiện ở hai điện cực catot và anot là

A 0,224 lít và 0,224 lít B 0,224 lít và 0,448 lít

C 0,224 lít và 0,896 lít D 0,896 lít và 0,896 lít

Bài 2: Điện phân có màng ngăn hai điện cực trơ 2 lít dung dịch chứa

0,2 mol CuCl2 và 0,4 mol KCl đến khi được dung dịch có pH =13 thì ngừng điện phân Xem thể tích dung dịch không đổi Thể tích khí lần lượt xuất hiện ở hai điện cực catot và anot là

A 6,72 lít và 2,24 lít B 2,24 lít và 6,72 lít

C 4,48 lít và 4,48 lít D 2,24 lít và 4,48 lít

Bài 3: Điện phân có màng ngăn hai điện cực trơ 2 lít dung dịch chứa

0,1 mol CuCl2 và 0,1mol NaCl đến khi được dung dịch có pH =12 thì ngừng điện phân Xem thể tích dung dịch không đổi Thể tích khí lần lượt xuất hiện ở hai điện cực catot và anot là

A 2,464 lít và 0,224 lít B 0,224 lít và 2,464 lít

C 0,448 lít và 0,224 lít D 0,224 lít và 0,224 lít

Bài 4: Tiến hành điện phân có màng ngăn hai điện cực trơ 500ml

dung dịch hỗn hợp HCl 0,02M và KCl 0,2M Sau khi ở anot thoát ra 1,12

lít khí (đktc) thì ngừng điện phân Giả sử thể tích dung dịch không đổi, pH của dung dịch sau điện phân là

Bài 5: Tiến hành điện phân có màng ngăn hai điện cực trơ 500ml

dung dịch hỗn hợp H2SO4 0,06M và Na2SO4 0,2M 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 dung dịch sau điện phân là

Bài 6: Tiến hành điện phân có màng ngăn hai điện cực trơ 500ml

dung dịch hỗn hợp Cu(NO3)2 0,005M và FeSO4 0,01M Sau khi ở catot bắt đầu có khí thoát ra thì ngừng điện phân Giả sử thể tích dung dịch không đổi, pH của dung dịch sau điện phân là

1.3 Dung dịch sau điện phân tiếp tục tham gia phản ứng

Ví dụ 1: Sau một thời gian điện phân 150ml dung dịch CuSO4 với 2 điện cực trơ người ta nhận thấy khối lượng dung dịch giảm đi 8 gam Để làm kết tủa hết ion Cu2+ còn lại phải dùng H2S có dư và thu được 4,8 gam kết tủa Tính nồng độ mol của dung dịch CuSO4 ban đầu