Giải chi tiết bài tập điện phân

Chuyên đề “ Điện phân ” – Vũ Văn Chinh – HUP Dưới số tập vận dụng: Câu ( Thầy Thiên Long Lê Khắc – Chuyên Quốc học Huế) Tiến hành điện phân 200 ml dung dịch CuSO4 x M NaCl 0,9 M điện cực trơ, màng ngăn xốp thời gian t giây thu dung dịch X 2,688 lít khí thoát anot Nếu thời gian điện phân 2t giây, tổng thể tích khí thoát cực 4,816 lít Nhúng Mg vào dung dịch X , kết thúc phản ứng thấy khối lượng Mg tăng m gam khí đo đktc Giá trị m x A 3,76 1,5 B 5,20 1,4 C 5,20 1,5 *D 3,76 1,4 Hướng dẫn: Định hướng: Bài toán quen thuộc với câu điện phân đề ĐH – A – 2014 phát triển cao chút  Đầu tiên ta để ý đến số mol khí thu thí nghiệm điên phân khoảng thời gian t 2t 1 2, 688 ,ta có n Cl2  n Cl  0, 2.0,9  0, 09  n khi'   0,12(mol)  thí nghiệm điện phân 2 22, khoảng thời gian t (s) có điện phân H 2O  Thể tích khí thu thí nghiệm có nguồn gốc khác nhau, thí nghiệm anot thí nghiệm thu điện cực Lời giải  TN1: Catot (–) Anot (+) Cu 2  2e  Cu 2Cl  Cl2  2e 2H2O  4H  4e  O2 Có n O2   n khi'  n Cl2  0,12  0,09  0,03   n e  2n Cl2  4n O2  2.0,09  4.0,03  0,3(mol)   n e(2t)  2 n e(t)  2.0,3  0,6(mol)  4n O2 (TN2)  2n Cl2  0,6(mol)  n O2 (TN2)   0,  0, 09.2  0,105(mol)  n H2 (catot)  0, 215  0,09  0,105  0,02(mol) TN2: Catot (–) Anot (+) Cu 2  2e  Cu 2Cl  Cl2  2e 2H2O  2e  2OH  H2  2n Cu2  0,  0, 02.2  0,56  n Cu 2  0, 28(mol)  x  2H2O  4H  4e  O2 0, 28  1, M 0, Ta  n Mg(pu) có dung dịch X có: Cu 2 : 0,13(mol), H : 0,12(mol) n   2n Cu 2 0,12  0,13.2  H   0,19(mol)  m  0,13.64  0,19.24  3, 76(g)  D 2 Câu ( Thầy Tào Mạnh Đức – Thi thử Bookgol ) Tiến hành điện phân dung dịch chứa Cu(NO3 )2 1,2M KCl 0,4M điện cực trơ với cường độ dòng điện không đổi I  5A thời gian 6176 giây dừng điện phân, thấy khối lượng dung dịch giảm 15,0 gam Cho 0,25 mol bột Fe vào dung dịch sau điện phân, kết thúc phản ứng thấy khí NO thoát (sản phẩm khử nhất); đồng thời thu m gam hỗn hợp rắn Giá trị m A 10,16 gam B 8,48 gam C 8,32 gam *D 9,60 gam Hướng dẫn: Định hướng:  Với dạng toán cần xử lý linh hoạt kiện số mol electron trao đổi, khối lượng dung dịch giảm đâu??? Khối lượng hỗn hợp rắn gồm chất gì??? Đồng thời phải biết cách xử lý tốt toán kim loại tác dụng với HNO3 thí nghiệm số  Lời giải: It 5.6176   0,32(mol) Do sau thí nghiệm thu hỗn hợp rắn  Hỗn hợp rắn Cu F 96500 Fe dư  thí nghiệm Cu 2 chưa bị điện phân hết Ta có n e  Catot(–) Anot(+) Cu 2  2e  Cu 2Cl  Cl2  2e 2H2O  4H  4e  O2 nCl x(mol) 2x4y0,32 x0,04(mol) nO y(mol)  71x32y150,16.64  y0,06(mol) Gọi  nH 4.0,060,24(mol) Vdd 0,04 0,2(l)nCu2 0,2.1,20,160,08(mol) 0,2 du  dung dịch X có : 0, 24(mol)H ,0,08(mol)Cu 2  TN2 Fe  Fe2  2e ; 4H  NO3  3e  NO  2H2O Cu 2  2e  Cu Ta có: n Fe(pu)  0, 24.0, 75  0, 08.2  0,17(mol)  n Fe(du)  0, 25  0,17  0.08(mol)  m  0,08.64  0,08.56  9,6(g)  Chọn D Câu ( Thầy Hoàng Chung – Chuyên Bến Tre ) Điện phân dung dịch hỗn hợp chứa 0,1 mol FeCl3, 0,2 mol CuCl2 0,1 mol HCl (điện cực trơ, màng ngăn xốp) Khi catot bắt đầu sủi bọt khí dừng điện phân Tại thời điểm khối lượng catot tăng A 7,84 gam B 5,6 gam *C.12,8 gam D 18,4 gam Hướng dẫn: Định hướng:   Xác định thứ tự điện phân ion Xác định trình đặc biệt catot bắt đầu sủi bọt có phản ứng xảy Lời giải: Thứ tự điện phân catot: Ag   Fe3  Cu 2  H  Fe2  H2O Fe3  1e  Fe2 ; Cu 2  2e  Cu Do catot bắt đầu sủi bọt khí ngừng điện phân nên H  chưa bị điện phân  mcatot  0, 2.64  12.8(g)  Chọn C Câu ( Sưu tầm ) Điện phân 0,5 lít dung dịch Cu(NO3 )2 0,045M (d = 1,035 g/ml) với điện cực trơ, cường độ dòng điện 9,65A thời gian t giây, thu dung dịch X có pH = 1,00, (d = 1,036 g/ml) (giả sử nước bay không đáng kể) Giá trị t là: A 45500 *B 55450 C 96500 D 57450 Hướng giải: Định hướng:  Lượng H  sinh điện phân trình Cu 2 thôi, Cu 2 hết điện phân nước nên H  sinh bị trung hòa OH- nhiêu  pH   [ H  ]  0,1 Cu 2  0, 0225  BTDT  dpdd  ddX    nH   nNO  0, 045  VddX  450(ml )  NO3  0, 045  I 9,65 A;t ? m  517,5( g )   dd  mddX  466,  m = 51,3 gam = mCu  mO2  mH2O bị điện phân  nH 2O bị điện phân = 2,75 mol  n e trao đổi = 5,545 mol  t = 55450 giây  Chọn B Câu ( Sưu tầm ) Hòa tan 2,88 gam XSO4 vào nước dung dịch Y Điện phân dung dịch Y (với điện cực trơ) thời gian t giây m gam kim loại catốt 0,007 mol khí anot Nếu thời gian điện phân 2t giây kim loại tổng số mol khí (ở bên điện cực) 0,024 mol Giá trị m là: A 0,784g B 0,91g *C 0,896g D 0,336g Hướng dẫn Định hướng:  Vẫn djang toán điện phân hay gặp điện phân khoảng thời gian t 2t (s)  Để xử lý tốt dạng ta cần xác định rõ phản ứng xảy thời điểm số mol electron đổi số mol khí điện cực Lời giải:  TN1: t(s)  n O2 (anot)  0,007(mol)  TN2: 2t(s)  n  0, 024(mol) ;   n e (t)  4n O2  4.0,007  0,028(mol)   n e (2t)  0,056(mol) 2H2O  4H  4e  O2 0, 056  0, 014(mol)  n H2  0, 024  0, 014  0, 01(mol) M2  2e  M a 2a  n O2 (2t )  Bảo toàn mol electron  2a  0, 01.2  0, 056  a  0, 018  M  64  m  0, 028 64  0,896  Chọn C Câu : Điện phân dung dịch X chứa a mol CuSO4 0,15 mol KCl (điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dòng điện không đổi) thời gian t giây thu 2,24 lít khí anot (đktc) Nếu thời gian điện phân 2t giây tổng thể tích khí thu điện cực 4,76 lít (đktc) Biết hiệu suất trình điện phân đạt 100% khí sinh không tan dung dịch Giá trị a là: *A 0,20 B 0,15 C 0,25 D 0,30 (Sở Giáo Dục TP.HCM - 2015) Hướng dẫn: Định hướng:  Vẫn toán quen thuộc điện phân dung dịch t 2t(s)  Như nói toán để giải toán điện phân dạng cần xác định rõ lượng khí anot, catot thí nghiệm vận dụng abro toàn mol electron chuyện coi giải Lời giải:  TN1: Điện phân dung dịch t(s) có n  0,1(mol) 2Cl  Cl2  2e 0,15  0,075  x  0,1  0,075  0,025(mol) 2H2O  4H  4e  O2 2x  4x  4x  x   n e (t)  0, 25(mol)   n e (2t)  0,5(mol)  4n O2 (2t)  0,075.2  0,5  n O2 (2t)  0,0875(mol)  n H2  0, 2125  0,1625  0,05(mol)  TN2: Bảo toàn mol electron  2a  0,05.2  0,5  a  0,  Chọn A Câu ( Sưu tầm ) Tiến hành điện phân dung dịch chứa m gam hỗn hợp gồm Cu(NO3 )2 NaCl điện cực trơ, màng ngăn xốp, sau thời gian thấy khối lượng dung dịch giảm 17,7 gam Cho 9,0 gam Fe vào dung dịch sau điện phân đến kết thúc phản ứng thấy thoát 1,344 lít khí NO (sản phẩm khử NO3 , đktc) 4,12 gam hỗn hợp kim loại Giá trị m A 34,76 gam B 36,18 gam C 40,86 gam *D 44,62 gam Hướng dẫn : Định hướng :   Xử lý kiện khối lượng dung dịch giảm Xử lý toán kim loại tác dụng với axit HNO3  Để giải toán cần phải biết rõ trình điện phân thí nghiệm từ có thêm kiện để giải thí nghiệm để tìm đáp số cho toán Lời giải : Do thí nghiệm thu 4,12 gam hỗn hợp kim loại thoát khí NO  Ở thí nghiệm Cu 2 chưa điện phân hết anot H 2O bị điện phân Catot(–) Anot(+) Cu 2  2e  Cu 2Cl  Cl2  2e 2H2O  4H  4e  O2 Ta có n H  4n NO  4.0,06  0, 24(mol) Gọi n Cu2  x(mol); n Cl2  y(mol) pu  2x2y0,24  x  0,18(mol); y  0,06(mol) 64x71y0,06.3217,7 Gọi n Fe(pu)  a(mol); n Cu2 (du)  b(mol) Bảo toàn mol electron ta có : 2a  2b  0,06.3 Ta có khối lượng kim loại thu sau phản ứng Fe dư Cu, nên  56a  64b  4,12  a  0,11(mol);b  0,02(mol)  m  (0,18  0,02).(64  62.2)  0,12.58,5  44,62(gam)  Chọn D Câu ( Sưu tầm ) Điện phân 200 ml dung dịch Cu(NO3)2 đến bắt đầu có khí thoát catot ngừng Để yên dung dịch khối lượng không đổi (tạo khí NO sản phẩm khử nhất) khối lượng catot tăng 3,2 gam so với lúc chưa điện phân Nồng độ mol/l dung dịch Cu(NO3)2 trước phản ứng : A 0,5M B 0,9M Hướng dẫn: Định hướng:   Xác định rõ trình phản ứng Xử lý tốt toán kim loại + HNO3 Lời giải: *C 1M D 1,5M TN1: Điện phân đến có khí thoát catot ngừng  Cu 2 bị điện phân hết Catot(–) Anot(+) Cu 2  2e  Cu 2H2O  4H  4e  O2 Gọi n Cu2  x(mol)  n H  2x(mol) TN2: Cu  Cu 2  2e Ta có n Cu  x  ; 4H  NO3  3e  NO  2H2O 1 n e (2)  x  2x  0, 25x(mol)  0, 25x.64  3,  x  0, 2(mol)  2  CM (Cu(NO3 ) )  0,  1M  Chọn C 0, Câu (ĐH A - 2011): Hòa tan 13,68 gam muối MSO4 vào nước dung dịch X Điện phân X (với điện cực trơ, cường độ dòng điện không đổi) thời gian t giây, y gam kim loại M catot 0,035 mol khí anot Còn thời gian điện phân 2t giây tổng số mol khí thu hai điện cực 0,1245 mol Giá trị y là: *A 4,480 B 3,920 C 1,680 D 4,788 Hướng dẫn Hướng dẫn:  TN1: t(s)  n O2 (anot)  0,035(mol)  TN2: 2t(s)  n  0,1245(mol) 2H2O  4H  4e  O2 ;   n e (t)  4n O2  4.0,035  0,14(mol)   n e (2t)  0, 28(mol) 0, 28  0, 07(mol)  n H2  0,1245  0, 07  0, 0545(mol) M2  2e  M a 2a  n O2 (2t )  Bảo toàn mol electron  2a  0, 0545.2  0, 28  a  0, 0855  M  64  y  0,14 64  4, 48(g)  Chọn A Câu 10 Tiến hành điện phân dung dịch chứa 0,15 mol AgNO3 điện cực trơ, đến khối lượng dung dịch giảm 13,92 gam dừng điện phân Cho 0,12 mol bột Fe vào dung dịch sau điện phân, kết thúc phản ứng thấy khí NO thoát (sản phẩm khử nhất) lại m gam rắn không tan Giá trị gần m A 5,4 gam *B 6,8 gam C 8,5 gam D 9,8 gam Hướng dẫn: TN1 Ag   Ag  1e ; 2H2O  4H  4e  O2 Gọi n Ag (pu)  x  n O2  0, 25x(mol)  108x  0, 25x.32  13,92  x  0,12(mol) TN2: Sau TN1 dung dịch có : 0,03(mol)Ag  ;0,12(mol) H Bảo toàn mol electron  2n Fe(pu)  n Ag  n H  0, 03  0,12  0,12(mol)  n Fe(pu)  0, 06(mol)  m  (0,12  0,06).56  0,03.108  6,6(gam)  Chọn B