Chuyên đề sự điện phân (Có hướng dẫn giải) Luyện thi đại học

Chuyên đề sự điện phân: Điện phân dung dịch và điện phân nóng chảy, quá trình oxi hóa khử diễn ra ở các điện cực. Bài tập điện phân có hướng dẫn giải chi tiết. Tài liệu luyện thi đại học và luyện thi học sinh giỏi.

GV: Đặng Thị Hương Giang – THPT Đường An SỰ ĐIỆN PHÂN I Lý thuyết Khái niệm: Sự điện phân trình oxi hóa – khử xảy bề mặt điện cực dòng điện chiều qua chất điện li nóng chảy dung dịch chất điện li Bản chất điện phân: Như vậy, theo khái niệm ta kết luận chất điện phân trình oxi hóa – khử xảy bề mặt điện cực -Năng lượng dùng cho phản ứng điện dòng điện chiều -Sự cho nhận e không xảy trực tiếp ion tham gia phản ứng mà phải truyền qua dây dẫn Chú ý: -Về chất, quan điểm anot, catot pin điện hóa bình điện phân hoàn toàn giống nhau: + Catot nơi xảy khử + Anot nơi xảy oxi hóa _ Tuy nhiên, phát sinh dòng điện pin điện hóa điện phân hai trình ngược (một trình tạo dòng điện, trình nhờ tác dụng dòng điện) Vì vậy, dấu điện cực ngược + Trong pin: anot cực âm, catot cực dương + Trong bình điện phân: anot cực dương, catot cực âm * Các trường hợp điện phân Điện phân nóng chảy: Phương pháp điện phân nóng chảy áp dụng điều chế kim loại hoạt động mạnh như: Na, K, Mg, Ca, Ba, Al… a) Điện phân nóng chảy oxit: VD1 : Điện phân Al2O3 Quá trình điện phân: Catot (-): 2Al3+ + 6e → 2Al Anot (+): 6O2- → 3O2 + 12e Phương trình điện phân: 2Al2O3 → 4Al + 3O2 Do điện cực làm graphit (than chì) nên bị khí sinh anot ăn mòn: 2C + O2 → 2CO↑ 2CO + O2 → 2CO2↑ Vì vậy, trình điện phân nóng chảy oxit, anot thường thu hỗn hợp khí CO, CO2, O2 VD2 : Điện phân MgO MgO n/c → Mg2+ + O2(-) : Mg2+ + 2e → Mg (+) : 2O2Phương trình điện phân: → O2 + 4e 2MgO → 2Mg + O2 GV: Đặng Thị Hương Giang – THPT Đường An b) Điện phân nóng chảy hidroxit kim loại kiềm: Quá trình điện phân: _ Catot (-): 2M+ + 2e → 2M _ Anot (+): 2OH- → O2↑ + H2O+ 2e Phương trình điện phân (tổng quát): 2MOH → 2M + O2↑ + H2O↑ VD3 : Điện phân NaOH NaOH n/c → Na+ + OH(-) : Na+ + 1e → Na (+) : 2OH- → H2O + 1/2O2 + 2e Phương trình điện phân: 2NaOH → 2Na + 1/2O2 + H2O c) Điện phân muối clorua: Quá trình điện phân: _ Catot (-): Mx++ xe → M _ Anot (+): 2Cl- → Cl2 + 2e Phương trình điện phân (tổng quát): VD4 : Điện phân NaCl 2MClx → 2M + xCl2 (x = 1,2) NaCl n/c → Na+ + Cl(-) : Na+ + 1e → Na (sự oxi hóa) (+) : Cl- (sự khử) Phương trình điện phân: → Cl2 + 2e 2NaCl → 2Na + Cl2 Điện phân dung dịch • Trong dung dịch trình cho nhận electron điện cực phụ thuộc tính oxi hóa tính khử ion điện cực • Áp dụng điều chế kim loại trung bình yếu • Trong điện phân dung dịch, nước giữ vai trò quan trọng: _ Là môi trường để cation anion di chuyển cực _ Đôi nước tham gia vào trình điện phân + Ở catot: H2O + 2e → H2 + OH1 + Anot: H2O → O2 + 2H+ + 2e Về chất nước nguyên chất không bị điện phân điện trở lớn (l = 0) Do vậy, muốn điện phân nước cần hòa thêm chất điện li mạnh như: muối tan, axit mạnh, bazơ mạnh,… Để viết phương trình điện li cách đầy đủ xác, cần lưu ý số quy tắc, kinh nghiệm sau: Quy tắc 1: Quá trình khử xảy catot: _ Các ion kim loại từ Al trở đầu dãy thực tế không bị khử tành ion kim loại điện phân dung dịch GV: Đặng Thị Hương Giang – THPT Đường An _ Các ion sau Al bị khử thành kim loại, với thứ tự ưu tiên ngược từ lên _Trong đặc biệt ý ion H+ bị khử cuối dãy ưu tiên (khi điện phân dung dịch muối) Quy tắc 2: Quá trình oxi hóa anot: _ Các kim loại trung bình yếu dùng làm điện cực _ Thứ tự: S2- > I- > Br- > Cl- > OH- + Nếu điện phân anot chứa đồng thời kim loại anion (ion âm) anion không bị điện phân + Các anion chứa oxi như: NO3-; SO42-; CO32-; SO32-; PO43-; ClO4-… không điện phân + Điện phân với điện cực trơ (graphit) * Điện phân dung dịch tạo cation nhận e anion cho e: - VD 1: Điện phân dung dịch CuCl2 CuCl2 → Cu2+ + 2ClCatot (-) Cu2+, H2O : Cu2+ + 2e → Cu Anot (+) Cl-, H2O : 2Cl- → Cl2 + 2e CuCl2 → Cu + Cl2 Phương trình điện phân: * Điện phân dung dịch tạo cation nhận e anion không cho e: - VD 2: Sơ đồ điện phân dung dịch CuSO4 điện cực trơ CuSO4 → Cu2+ + SO42Catot (-): Cu2+, H2O: Anot (+): SO42-, H2O: Cu2+ + 2e → Cu H2O → O2 + 2H+ + 2e Phương trình điện phân: CuSO4 + H2O → Cu + H2SO4 + O2↑ - VD 3: điện phân dung dịch AgNO3 AgNO3 → Ag+ + NO3Catot (-): Ag+, H2O: Anot (+): NO3-, H2O: Ag2+ + e → Ag H2O → O2 + 2H+ + 2e Phương trình điện phân: 2AgNO3 + H2O → 2Ag + 2HNO3 + O2↑ * Điện phân dung dịch tạo cation không nhận e anion cho e: Sự điện phân dung dịch clorua kim loại kiềm xảy qua giai đoạn: Giai đoạn 1: 2MCl + H2O → 2MOH + Cl2↑ + H2↑ (điện phân có màng ngăn) Khi hết Cl-, chuyển sang giai đoạn 2: điện phân dung dịch MOH, thực chất điện phân nước: H2O → H2 + O2 GV: Đặng Thị Hương Giang – THPT Đường An Nếu điện phân màng ngăn, Cl2 tác dụng với MOH sinh hỗn hợp muối MCl MClO (nước Gia-ven) - VD: điện phân dung dịch NaCl NaCl → Na+ + ClCatot (-): Na+, H2O: 2H2O + 2e → H2 + 2OH- Anot (+): Cl-, H2O: Cl- → Cl2 + 2e Phương trình điện phân: 2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2 + Cl2↑ * Điện phân dung dịch tạo cation không nhận e anion không cho e: Ví dụ: Điện phân dung dịch Na2SO4 Catot (-) Anot (+) SO42-, H2O Na+, H2O 2H2O + 4e → H2 + OH- 2H2O → O2 + 4H+ + 4e + Điện phân với điện cực tan VD: điện phân dung dịch CuSO4 với anot đồng anot (+): Cu bị oxi hoá thành Cu2+ vào dung dịch : Cu (r) → Cu2+ (dd) + 2e catot (-): ion Cu2+ bị khử thành Cu bám bề mặt catot: Cu2+(dd) + 2e → Cu(r) Phương trình điện phân: Cu (r) + Cu2+ (dd) → Cu2+ (dd) + Cu (r) Anot catot => nồng độ ion Cu2+ dung dịch không đổi, điện phân chuyển kim loại Cu từ anot catot Định luật Faraday Công thức Faraday: Trong đó: m= AIt nF m: lượng chất thu điện cực (g) A: khối lượng mol nguyên tử / phân tử I: cường độ dòng điện (A) t: thời gian điện phân (s) n: số e nguyên tử cho nhận F = 96500: số Faraday * Phương pháp làm tập: Cách làm tập điện phân nóng chảy chất điện phân: _ Xác định phản ứng oxi hóa khử xảy điện cực GV: Đặng Thị Hương Giang – THPT Đường An _ Tương tác sản phẩm điện phân thu với điện cực (nếu có) _ Nếu điện phân dung dịch muối hidroxit kim loại (Li, Na, Ba, Mg) không thu kim loại catot Trình tự khảo sát trình điện phân dung dịch chất điện li: Bước 1: Viết phương trình điện li tất chất điện phân đồng thời kèm theo phương trình điện li nước Bước 2: Viết phương trình cho, nhận e ion điện cực: * Tại catot (cực âm): Các ion dương nhận e để thực trình khử Các ion dương nhận e theo trình tự tính oxi hóa giảm dần, nghĩa kim loại đứng sau (trong dãy hoạt động hóa học) ion dương ưu tiên nhận e trước Cụ thể là: _ Thứ tự 1: Các cation từ Au3+ → Zn2+ theo nguyên tắc: Mn+ + ne → M Đặc biệt: • H+ axit: 2H+ + 2e → H2 • Nếu dung dịch có chứa ion Fe3+ số ion dương khác Fe3+ nhận e theo nguyên tắc sau: Giai đọan 1: Fe3+ + 1e → Fe2+ Giai đọan 2: Fe2+ trở vị trí Fe2+ + 2e → Fe _Thứ tự 2: H+ nước nhận e theo phương trình: 2H2O + 2e → 2OH- + H2 _Thứ tự 3: Các cation từ Al3+ → K+: không nhận e catot mà thay vào H+ nước nhận e theo phương trình thứ tự * Tại anot (cực dương): Các anion đến cho e Tại thực trình oxi hóa theo thứ tự tính khử anion giảm dần Cụ thể là: _ Thứ tự 1: S2- > I- > Br- > Cl- : S2- → S + 2e _Thứ tự 2: RCOO-: 2X- → X2 + 2e 2RCOO- → R–R + 2CO2 + 2e _Thứ tự 3: OH- bazơ: 4OH- → 2H2O + O2 + 4e _Thứ tự 4: H2O : 2H2O = 4H+ + O2 + 4e _Thứ tự 5: Các gốc axit có oxi (trừ axit hữu cơ) NO3-, SO42-, PO43-… F-: không cho e anot mà thay vào OH- H2O cho e theo phương trình thứ tự Cần xác định hệ số bán phương trình điện cực cho số e cho nhận điện cực Bước 3: Cộng vế theo vế bán phương trình xác định bước để phương trình điện phân chung II Bài tập ví dụ GV: Đặng Thị Hương Giang – THPT Đường An Ví dụ 1: Khảo sát trình điện phân dung dịch (đpdd) NaCl Bước 1: NaCl → Na+ + ClH2O → H+ + OHTại catot (-) Tại anot (+) Na+, H2O Cl-, H2O 2H2O + 2e → 2OH- + H2 2Cl- → Cl2 + 2e Phương trình điện phân: 2NaCl + H2O → 2NaOH + H2 + Cl2 (Chú ý: Nếu màng ngăn xảy phản ứng: 2NaOH + Cl2 → NaCl + NaClO + H2O Ví dụ 2: Khảo sát trình điện phân dung dịch AgNO3 AgNO3 → Ag+ + NO3Tại catot (-) Ag+, H2O Ag+ + e → Ag Tại anot (+) NO3-, H2O 2H2O → 4H+ + O2 + 4e Phương trình điện phân: 4AgNO3 + 2H2O → 4HNO3 + 4Ag + O2 Ví dụ 3: Khảo sát trình điện phân dung dịch Na2SO4 Bước 1: Na2SO4 → 2Na+ + SO42Bước 2: Tại catot (-) Tại anot (+) Na+, H2O SO42-, H2O 2H2O + 2e → 2OH- + H2 2H2O → 4H+ + O2 + 4e Bước 3: Phương trình điện phân: 2H2O → 2H2 + O2 Ví dụ 4: Khảo sát trình điện phân hỗn hợp dung dịch gồm FeSO4, CuSO4, Fe2(SO4)3 Bước 1: FeSO4 → Fe2+ + SO42CuSO4 → Cu2+ + SO42Fe2(SO4)3 → 2Fe3+ + 3SO42Bước 2: Tại catot (-) Fe2+, Cu2+, Fe3+, H2O Fe3+ + e → Fe2+ Cu2+ + 2e → Cu Fe2+ + 2e → Fe Tại anot (+) SO42-, H2O 2H2O → 4H+ + O2 + 4e Phương trình điện phân: 2Fe2(SO4)3 + 2H2O → 4FeSO4 + 2H2SO4 + O2 2CuSO4 + 2H2O → 2Cu + 2H2SO4 + O2 GV: Đặng Thị Hương Giang – THPT Đường An 2FeSO4 + 2H2O → 2Fe + 2H2SO4 + O2 Ví dụ 5: Khảo sát trình điện phân dung dịch hỗn hợp CuSO4, KCl Bước 1: CuSO4 → Cu2+ + SO42KCl → K+ + ClBước 2: Tại catot (-) Cu2+, K+, H2O Cu2+ + 2e → Cu 2H2O + 2e → 2OH- + H2 Tại anot (+) SO42-, Cl-, H2O 2Cl- → Cl2 + 2e 2H2O → 4H+ + O2 + 4e Bước 3: Phương trình điện phân chung: CuSO4 + 2KCl → Cu + K2SO4 + Cl2 • Nếu b < 2a, xảy thêm phương trình: 2CuSO4 + 2H2O → 2Cu + 2H2SO4 + O2 • Nếu b > 2a, xảy thêm phương trình: 2KCl + 2H2O → 2KOH + H2 + Cl2 Các trường hợp lưu ý: + Cần nắm dãy điện hóa kim loại: + Khi catot bắt đầu xuất bọt khí khối lượng catot không đổi nghĩa ion kim loại bị điện phân dung dịch bị điện phân hết, catot H2O bắt đầu bị điện phân + Khi pH dung dịch không đổi có nghĩa ion âm dương (hay hai loại) bị điện phân bị điện phân hết Khi tiếp tục điện phân H 2O bị điện phân + Chất rằn thoát kim loại (có thể kết tủa kim loại hay có hai) + Chất khí thoát sau điện phân gồm khí thoát catot anot (trừ khí gây phản ứng phụ, tạo sản phẩm tan dung dịch) Nếu đề yêu cầu tính lượng khí, phải xác định rõ khí điện cực nào, hay khí thu tất sau điện phân + Với trình điện phân có sinh kết tủa hay giải phóng khí: khối lượng dung dịch sau điện phân = khối lượng dung dịch trước điện phân – khối lượng kết tủa – khối lượng khí + Nếu điện phân bình nối tiếp Q = I.t qua bình Sự thu nhường electron cực tên phải chất sinh cực tên tỉ lệ mol với + Khi bình điện phân mắc song song, R1 = R2 I1 = I2 + Nếu đề cho yếu tố cường độ dòng điện, thời gian điện phân, trước tiên tính số mol electron: Rồi biện luận trật tự điện phân, ngược lại cho lượng chất thoát điện cực hay thay đổi khối lượng dung dịch, khối lượng điện cực, pH,…thì tìm cách tính cường độ dòng điện ne thay ne vào công thức GV: Đặng Thị Hương Giang – THPT Đường An + Trong nhiều trường hợp, dùng định luật bảo toàn mol electron (số mol electron thu catot số mol electron nhường anot) để giải cho nhanh Bài tập tự giải: Bài 1: Điện phân dung dịch chứa muối sau điều chế kim loại tương ứng? A NaCl Bài 2: B CaCl2 C AgNO3 D.AlCl3 Trong trường hợp sau ion Na+ bị khử thành Na A Điện phân dung dịch NaOH B Điện phân dung dịch Na2SO4 C Điện phân NaOH nóng chảy D Điện phân dung dịch NaCl Bài 3: (ĐH-A-08) Khi điện phân NaCl nóng chảy (điện cực trơ), catot xảy ra: A oxi hoá ion Cl- B oxi hoá ion Na+ C khử ion Cl- D khử ion Na+ Hướng dẫn: NaCl n/c → Na+ + Cl(-) : Na+ + 1e → Na (sự oxi hóa) (+) : Cl- (sự khử) → Cl2 + 2e Bài 4: Phương trình điện phân: 2NaCl → 2Na + Cl2 Trong trình điện phân CaCl nóng chảy, anot xảy phản ứng: A oxi hóa ion clorua B Khử ion clorua C khử ion canxi D oxi hóa ion canxi Bài 5: Điện phân Al2O3 nóng chảy Tại catot xảy trình: A oxi hóa ion Al3+ B khử ion Al3+ C khử ion O2- D oxi hóa ion O2- Bài 6: Điện phân dung dịch ZnSO4 anot xảy trình: A Zn2+ + 2e → Zn B SO42- → S + 2O2 + 2e C H2O + 2e → 2OH- + ½ H2 D H2O → ½ O2 + 2H+ + 2e Bài 7: Điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn, catot thu sản phẩm ? A Na B H C Cl D NaOH H 2 Bài 8: Điện phân dung dịch NaCl, điện cực trơ, không có vách ngăn, sản phẩm thu được gồm : A H2, Cl2, NaOH B H2, Cl, NaOH, nước javel GV: Đặng Thị Hương Giang – THPT Đường An C H2, Cl2, nước javel D H2, nước javel Bài 9: Điện phân với điện cực trơ, màng ngăn điện cực dung dịch sau dung dịch sau điện phân có pH > ? A Dung dịch NaCl B Dung dịch Na2SO4 C Dung dịch CuSO4 D Dung dịch AgNO3 Bài 10: Dung dịch sau điện phân thực chất điện phân nước : A NaCl B Na2SO4 C CuSO4 D HCl Điện phân dung dịch hỗn hợp (CuSO4, KBr), đó nồng độ mol/l của muối bằng Nếu thêm vài giọt quỳ tím vào dung dịch sau điện phân thì màu của dung dịch thay đổi thế nào? Bài 11: A Không đổ i màu B Dung dịch có màu đỏ C Dung dịch có màu xanh D Dung dịch không màu (ĐH-A-10) Các phản ứng điện phân dung dịch CuCl (với điện cực trơ) phản ứng ăn mòn điện hoá xảy nhúng hợp kim Zn-Cu vào dung dịch HCl có đặc điểm là: Bài 12: A phản ứng cực dương oxi hoá ClB phản ứng cực âm có tham gia kim loại ion kim loại C sinh Cu cực âm D phản ứng xảy kèm theo phát sinh dòng điện Khi điện phân dung dịch CuCl2 (dư) điện cực trơ với cường độ dòng điện ampe Lượng đồng giải phóng catot là: Bài 13: A 5,97 gam B 5,5 gam C 7,5 gam D 7,9 gam Hướng dẫn : Điện phân dung dịch CuCl2 CuCl2 → Cu2+ + 2Cl(-) : Cu2+ + 2e → Cu (+) : 2Cl- → Cl2 + 2e Phương trình điện phân: CuCl2 → Cu + Cl2 Áp dụng công thức Faraday: m= AIt nF t = = 3600 giây => mCu 64.5.3600 = 2.96500 = 5,97 gam Cho dòng điện 3A qua dung dịch đồng (II) nitrat (dư) lượng đồng kết tủa catot là: Bài 14: GV: Đặng Thị Hương Giang – THPT Đường An A 18,2 gam B 3,58 gam C 31,8 gam D 7,12 gam Hướng dẫn: Cu(NO3)2 → Cu2+ + 2NO3Catot (-): Cu2+, H2O: Cu2+ + 2e → Cu Anot (+): NO3-, H2O: H2O → O2 + 2H+ + 2e Phương trình điện phân: Cu(NO3)2 + H2O → Cu + 2HNO3 + O2↑ Áp dụng công thức Faraday: m= AIt nF t = = 3600 giây => mCu 64.3.3600 = 2.96500 = 3,58 gam Điện phân có màng ngăn (điện cực trơ) 100ml dung dịch MgCl 0,15M với cường độ dòng điện 0,1A 9650 giây Nồng độ mol/l của dung dịch MgCl sau điện phân là: Bài 15: A 0,12M B 0,15M C 0,5M D.0,1M Điện phân điện cực trơ dung dịch muối sunfat kim loại hóa trị II với dòng điện có cường độ 6A Sau 29 phút thấy khối lượng catot tăng 3,46g Kim loại là: Bài 16: A Zn B Cu C Ni D Sn Điện phân hoàn toàn 1,9 gam muối MCl2 nóng chảy đuợc 0,48g kim loại M ở catot CTPT của muối là: Bài 17: A ZnCl2 B CaCl2 C MgCl2 D CuCl2 Điện phân dung dịch chứa 1,35g muối clorua kim loại M hóa trị (II) đến catot có khí thoát ngưng , thu 224 ml khí anot (đktc) M : Bài 18: A Zn B Cu C Mg D.Fe Điện phân muối clorua kim loại M nóng chảy thu 6g kim loại thoát catot 3,36 lit khí (đktc) Công thức muối đem điện phân là: Bài 19: A NaCl B KCl C BaCl2 D CaCl2 Điện phân 500g dung dịch NaCl 3,51% (điện cực trơ, có màng ngăn), khí thu catot khí nào? tích lit? Bài 20: A Khí clo, 3,36 lit B Khí clo, 6,72 lit C Khí hidro, 3,36 lit D Khí hidro, 6,72 lit GV: Đặng Thị Hương Giang – THPT Đường An (ĐH-A-10) Điện phân (với điện cực trơ) dung dịch gồm NaCl CuSO4 có số mol, đến catot xuất bọt khí dừng điện phân Trong trình điện phân trên, sản phẩm thu anot là: Bài 21: A khí Cl2 O2 B khí Cl2 H2 C khí H2 O2 D có khí Cl2 Hướng dẫn: Catot: Anot: Cu2+ + 2e → Cu x 2Cl- → Cl2 + 2e 2x x 2H+ + 2e → H2 x 2H2O → 2H+ + ½ O2 + 2e x => sản phẩm thu anot khí Cl2 O2 (ĐH-B-07) Điện phân dung dịch chứa a mol CuSO b mol NaCl (với điện cực trơ, có màng ngăn xốp) Để dung dịch sau điện phân làm phenolphtalein chuyển sang màu hồng điều kiện a b (biết ion SO 42- không bị điện phân dung dịch): Bài 22: A b = 2a B b > 2a C b < 2a D a = 2b Hướng dẫn: Catot: Anot: Cu2+ + 2e → Cu a Cl- → ½ Cl2 + e 2a b 2H2O + 2e → H2 + 2OH- b 2H2O → 2H+ + ½ O2 + 2e Để dung dịch sau điện phân làm phenolphtalein chuyển sang màu hồng catot phải xảy điện phân nước trước anot => 2a < b (ĐH-A-07) Điện phân dung dịch CuCl2 với điện cực trơ, sau thời gian thu 0,32 gam Cu catot lượng khí X anot Hấp thụ hoàn toàn khí X vào 200ml dung dịch NaOH nhiệt độ thường Sau phản ứng, nồng độ NaOH lại 0,05M (giả thiết thể tích dung dịch không thay đổi) Nồng độ ban đầu NaOH là: Bài 23: A 0,05M B 0,1M C 0,15 M Hướng dẫn: nCu = 0,005 mol => nCl2 = 0,005 mol Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O D 0,2 M GV: Đặng Thị Hương Giang – THPT Đường An => nNaOH phản ứng = 0,01 mol nNaOH lại = 0,05.0,2 = 0,01 mol  nNaOH ban đầu = 0,02 mol  Nồng độ NaOH ban đầu = 0,1 mol (ĐH-B-12) Điện phân dung dịch hỗn hợp gồm 0,1 mol FeCl 3, 0,2 mol CuCl2 0,1 mol HCl (điện cực trơ) Khi catot bắt đầu thoát khí anot thu V lit khí (đktc) Biết hiệu suất trình điện phân 100% Giá trị V là: Bài 24: A 4,48 B 5,60 C 11,2 D 22,4 Hướng dẫn: Catot: Anot: Fe3+ + e → Fe2+ 2Cl- → Cl2 + 2e Cu2+ + 2e → Cu 2H+ + 2e → H2 Fe2+ + 2e → Fe ne = 0,1.1 + 0,2.2 = 0,5 mol => nCl2 = 0,25 mol => VCl2 = 5,6 lit (ĐH-B-10) Điện phân (với điện cực trơ) 200ml dung dịch CuSO nồng độ x mol/l, sau thời gian thu dung dịch Y màu xanh, có khối lượng giảm gam so với dung dịch ban đầu Cho 16,8 gam bột sắt vào Y Khi phản ứng xảy hoàn toàn, thu 12,4 gam kim loại Giá trị x là: Bài 25: A 1,25 B 1,50 C 2,25 D 3,25 Hướng dẫn: Điện phân dung dịch CuSO4 sau thời gian thu dung dịch Y màu xanh => Cu2+ Catot: Anot: Cu2+ + 2e → Cu a 2a 2H2O → 2H+ + ½ O2 + 2e a khối lượng giảm gam so với dung dịch ban đầu  mCu + mO2 = gam  64a + 32.a/2 = => a = 0,1 Fe + 2H+ → Fe2+ + H2 a 2a Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu a/2 2a GV: Đặng Thị Hương Giang – THPT Đường An b b => 16,8 – 56(0,1 + b) + 64b = 12,4 => b = 0,15 Tổng nCu = a + b = 0,25 mol Nồng độ CuSO4 = 0,25/0,2 = 1,25 (ĐH-B-09) Điện phân nóng chảy Al2O3 với anot than chì (hiệu suất điện phân 100%) thu m kg Al catot 67,2 m (ở đktc) hỗn hợp khí X có tỉ khối với hidro 16 Lấy 2,24 lit (ở đktc) hỗn hợp khí X sục vào dung dịch nước vôi (dư) thu gam kết tủa Giá trị m là: Bài 26: A 54,0 B 67,5 C 75,6 D 108,0 Hướng dẫn: Catot: Anot: Al3+ + 3e → Al O2- → ½ O2 + 2e C + O2 → CO2 CO2 + C → 2CO Hỗn hợp X gồm CO2 , CO O2 có M = 32 => tỉ lệ mol CO2 : CO = : VX = 3.103 mol = kmol Lấy 0,1 mol X tác dụng với Ca(OH)2 CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O => nCO2 = nCaCO3 = 0,02 mol => nCO = 0,06 mol => nO2 = 0,02 mol => nO2 = 0,02 + 0,03 + 0,02 = 0,07 mol => tổng nO2 = 2,1 kmol 2Al2O3 → 4Al + 3O2  nAl = 4/3.nO2 = 2,8 kmol  mAl = 2,8.27 = 75,6 kg (ĐH-A-12) Điện phân 150ml dung dịch AgNO3 1M với điện cực trơ t giờ, cường độ dòng điện 2,68A (hiệu suất trình điện phân 100%) thu chất rắn X, dung dịch Y khí Z Cho 12,6 gam Fe vào Y, sau phản ứng kết thúc thu 14,5 gam hỗn hợp kim loại khí NO (sản phẩm khử nhất) Giá trị t là: Bài 27: A 0,3 B 0,8 C 1,0 Hướng dẫn: Catot: Anot: D 1,2 GV: Đặng Thị Hương Giang – THPT Đường An Ag+ + e → Ag a a 2H2O → 2H+ + ½ O2 + 2e a a/2 2a 2H2O + 2e → H2 + 2OHFe + 2H+ + NO3- → Fe2+ + NO + H2O (ĐH-B-09) Điện phân có màng ngăn 500ml dung dịch hỗn hợp gồm CuCl2 0,1M NaCl 0,5M (điện cực trơ, hiệu suất điện phân 100%) với cường độ dòng điện 5A 3860 giây Dung dịch thu sau điện phân có khả hoà tan m gam Al Giá trị m là: Bài 28: A 1,35 B 2,70 C 4,05 D 5,40 Hướng dẫn: Catot: Anot: Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 2H2O + 2e → H2 + 2OHnCu2+ = 0,05 mol Thời gian điện phân Cu2+: 1930 giây => thời gian điện phân H2O: 1930 giây nOH- = 0,1 mol 2Al + 2OH- + 2H2O → 2AlO2- + 3H2 => nAl = 0,1 mol => mAl = 2,7 lit (ĐH-A-13) Tiến hành điện phân dung dịch chứa m gam hỗn hợp CuSO NaCl (hiệu suất 100%, điện cực trơ, màng ngăn xốp), đến nước bắt đầu bị điện phân hai điện cực ngừng điện phân, thu dung dịch X 6,72 lít khí (đktc) anot Dung dịch X hòa tan tối đa 20,4 gam Al2O3 Giá trị m là: Bài 29: A 25,6 B 23,5 C 51,1 D 50,4 Hướng dẫn: Catot: Anot: Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 2H2O + 2e → H2 + 2OH- H2O → 2H+ + ½ O2 + 2e Dung dịch X hòa tan Al2O3 => TH1: dung dịch X có H+ Al2O3 + 6H+ → 2Al3+ + 3H2O nAl2O3 = 0,2 mol  nH+ = 1,2 mol GV: Đặng Thị Hương Giang – THPT Đường An  H2O bị điện phân anot trước Khi H 2O bắt đầu bị điện phân catot ngừng điện phân, H+ thu anot 1,2 mol  nO2 = ¼ nH+ = 0,3 mol  nCl2 = 0,3 - 0,3 = mol => nNaCl = mol => loại => TH2: dung dịch X có OHAl2O3 + 2OH- → 2AlO2- + H2O nAl2O3 = 0,2 mol  nOH- = 0,4 mol  nH2 = 0,2 mol  anot có Cl2, 0,3 mol => nNaCl = 0,6 mol gọi nCuSO4 = x mol  ne = 2x + 0,4 = 2.0,3 mol  nCu = 0,1 mol => nCuSO4 = 0,1 mol  m = 0,1.160 + 0,6.58,5 = 51,1 gam Câu 35 (THPTQG-2015): Điện phân dung dịch muối MSO4 (M kim loại) với điện cực trơ, cường độ dòng điện không đổi Sau thời gian t giây, thu a mol khí anot Nếu thời gian điện phân 2t giây tổng số mol khí thu hai điện cực 2,5a mol Giả sử hiệu suất điện phân 100%, khí sinh không tan nước Phát biểu sau sai? A Tại thời điểm 2t giây, có bọt khí catot B Tại thời điểm t giây, ion M2+ chưa bị điện phân hết C Dung dịch sau điện phân có pH < D Khi thu 1,8a mol khí anot chưa xuất bọt khí catot Phương trình điện phân: MSO4 + H2O → M + ½ O2 + H2SO4 Catot: M2+ + 2e → M Anot: H2O → 2H+ + ½ O2 Sau t giây thu a mol khí anot Sau 2t giây, thu tổng số mol khí điện cực 2,5a => catot thoát khí => kim loại bị điện phân hết GV: Đặng Thị Hương Giang – THPT Đường An Điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn, thể tích dung dịch lit dung dịch NaOH 8% (thể tích dung dịch không đổi) Dung dịch NaOH có d = 1,2 g/ml Bài 30: a) Tính thể tích khí thu điện cực, nồng độ mol NaOH, NaCl lại sau đạt kết biết nồng độ mol NaCl ban đầu 4M b) Giả sử điện phân không màng ngăn, tính nồng độ mol NaClO thu điều kiện Giải: a) Catot: 2H2O + 2e → 2OH- + H2↑ Anot: 2Cl- → Cl2↑ + 2e Ptđp: 2NaCl + H2O → 2NaOH + Cl2↑ + H2↑ 1000.1,2.8 100 Khối lượng NaOH thu được: = 96 gam  nNaOH = 2,4 mol Theo phản ứng trên: nCl2 = nH2 = 1/2nNaOH = 1,2 mol => nCl2 = nH2 = 1,2.22,4 = 26,88 lit nNaCl đp = nNaOH = 2,4 mol nNaCl lại = – 2,4 = 1,6 mol => CMNaCl = 1,2 M b) Nếu điện phân không màng ngăn, có phương trình: 2NaOH + Cl2 → NaCl + NaClO + H2O 2,4mol 1,2mol 1,2 mol => CMNaClO = 1,2 M Điện phân lit dung dịch NaCl 0,1M với điện cực trơ, có màng ngăn với cường độ dòng điện I = 19,3A Bài 31: a) Tính thể tích khí thu điện cực (đktc) với thời gian điện phân phút 40s Tính pH dung dịch nồng độ mol chất tan b) Tính thời gian điện phân để thu 1,68 lit khí bên anot (đktc) Tính pH dung dịch nồng độ mol chất tan Thể tích dung dịch lit Giải: a) Thời gian để điện phân hết Cl- t A.I t 35,5.19,3.t = 1.96500 => t = 500s áp dụng CT: 0,1.35,5 = nF VH2 = VCl2 = 1,12 lit Với t = 6’40s = 400s < 500s => chưa điện phân hết Cl- GV: Đặng Thị Hương Giang – THPT Đường An Thể tích khí tỉ lệ với thời gian điện phân nên: 1,12.400 VH2 = VCl2 = 500 = 0,896 lit nNaOH = nNaCl đp 0,1.400 = 500 = 0,08 mol 10 −14 [OH-] = 0,08M ( => pOH = 1,1) => [H+] = 0,08 => pH = 12,9 nNaCl lại = 0,1 - 0,08 = 0,02 mol => CMNaCl = 0,02M b) Thể tích khí thu anot = 1,68 lit > 1,12 lit => điện phân hết Cl- xảy giai đoạn điện phân nước Ptđp: 2NaCl + H2O → 2NaOH + Cl2↑ + H2↑ H2O → H2 + 1/2O2 1,68 lit khí gồm 1,12 lit khí Cl2 0,56 lit khí O2 => nO2 = 0,025 mol Thời gian điện phân 0,025 mol O2 t’: A.I t 32.19,3.t ' = 4.96500 => t’ = 500s áp dụng CT: 0,025.32 = nF  tổng thời gian điện phân 1000s Vì giai đoạn ta điện phân nước nên số mol NaOH không thay đổi (vẫn 0,1 mol) => CMNaOH = 0,1M => [OH-] = 0,1 => [H+] = 10-13 => pH = 13 Trong dung dịch chất tan NaOH Đem điện phân 200ml dung dịch NaCl 2M (d = 1,1 g/ml) với anot than, có màng ngăn xốp dung dịch luôn khuấy Thể tích khí thoát catot 22,4 lit (200C, 1atm) ngừng điện phân Bài 32: a) Viết phương trình điện phân phản ứng xảy điện cực b) Hợp chất chứa dung dịch sau kết thúc trình điện phân gì? Xác định nồng độ % chất Giải: a) khí thoát catot H2 số mol H2 = 0,93 mol nNaCl = 0,4 mol => hết giai đoạn 1, số mol Cl2 = số mol H2 = 0,2 mol < 0,93 => xảy giai đoạn (điện phân nước): H2O → H2 + 1/2O2 Số mol H2 thu giai đoạn 0,93 – 0,2 = 0,73 mol =>nO2 = 1/2nH2 = 0,365 mol GV: Đặng Thị Hương Giang – THPT Đường An b) dung dịch sau điện phân có NaOH (0,4 mol) mNaOH = 0,4.40 = 16 gam áp dụng BTKL: mddsau = mddNaCl bđ - (mH2 + mCl2 + mO2) = 192,26 gam C%NaOH = 8,32% Bài 33: Điện phân 200ml dung dịch KCl 1M (d = 1,15 g/ml) a) Tính nồng độ % chất tan có dung dịch thể tích khí thu catot 1,12 lit 4,48 lit b) Tính thể tích khí thu anot trường hợp c) Tính thể tích dung dịch H2SO4 0,5M phải dùng để trung hoà lượng bazơ tạo trường hợp Giải: VH2 thu điện phân xong giai đoạn 0,1.22,4 = 2,24 lit => TH1: thu 1,12 lit khí catot: chưa điện phân xong giai đoạn Dung dịch lại 0,1 mol KCl, n KOH = 0,1 mol => nH2SO4 = 0,05mol => VH2SO4 = 100ml mdd = mdd bđ - mH2 – mCl2 = 22,56 gam C%KCl = 3,29%; C%KOH = 2,47% => TH2: thu 4,48 lit khí catot: điện phân sang giai đoạn nKOH = 0,2 mol => nH2SO4 = 0,1mol => VH2SO4 = 200ml Trong giai đoạn 2, có 0,1mol H2 0,05mol O2 thoát điện cực Khối lượng dung dịch sau cùng: 220,9 gam C%KOH = 5,07% [...]... (ĐH-B-09) Điện phân có màng ngăn 500ml dung dịch hỗn hợp gồm CuCl2 0,1M và NaCl 0,5M (điện cực trơ, hiệu suất điện phân 100%) với cường độ dòng điện 5A trong 3860 giây Dung dịch thu được sau điện phân có khả năng hoà tan m gam Al Giá trị của m là: Bài 28: A 1,35 B 2,70 C 4,05 D 5,40 Hướng dẫn: Catot: Anot: Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 2H2O + 2e → H2 + 2OHnCu2+ = 0,05 mol Thời gian điện phân Cu2+:... b) Nếu điện phân không màng ngăn, có phương trình: 2NaOH + Cl2 → NaCl + NaClO + H2O 2,4mol 1,2mol 1,2 mol => CMNaClO = 1,2 M Điện phân 1 lit dung dịch NaCl 0,1M với điện cực trơ, có màng ngăn với cường độ dòng điện I = 19,3A Bài 31: a) Tính thể tích khí thu được ở mỗi điện cực (đktc) với thời gian điện phân là 6 phút 40s Tính pH của dung dịch và nồng độ mol các chất tan b) Tính thời gian điện phân để... mol Thời gian điện phân Cu2+: 1930 giây => thời gian điện phân H2O: 1930 giây nOH- = 0,1 mol 2Al + 2OH- + 2H2O → 2AlO2- + 3H2 => nAl = 0,1 mol => mAl = 2,7 lit (ĐH-A-13) Tiến hành điện phân dung dịch chứa m gam hỗn hợp CuSO 4 và NaCl (hiệu suất 100%, điện cực trơ, màng ngăn xốp), đến khi nước bắt đầu bị điện phân ở cả hai điện cực thì ngừng điện phân, thu được dung dịch X và 6,72 lít khí (đktc) ở anot... lit > 1,12 lit => đã điện phân hết Cl- và xảy ra giai đoạn điện phân nước Ptđp: 2NaCl + H2O → 2NaOH + Cl2↑ + H2↑ H2O → H2 + 1/2O2 1,68 lit khí gồm 1,12 lit khí Cl2 và 0,56 lit khí O2 => nO2 = 0,025 mol Thời gian điện phân được 0,025 mol O2 là t’: A.I t 32.19,3.t ' = 4.96500 => t’ = 500s áp dụng CT: 0,025.32 = nF  tổng thời gian điện phân là 1000s Vì trong giai đoạn 2 ta điện phân nước nên số mol NaOH... chỉ còn 1 chất tan là NaOH Đem điện phân 200ml dung dịch NaCl 2M (d = 1,1 g/ml) với anot bằng than, có màng ngăn xốp và dung dịch luôn luôn được khuấy đều Thể tích khí thoát ra ở catot là 22,4 lit (200C, 1atm) thì ngừng điện phân Bài 32: a) Viết phương trình điện phân và các phản ứng xảy ra ở các điện cực b) Hợp chất chứa trong dung dịch sau khi kết thúc quá trình điện phân là gì? Xác định nồng độ %... nCuSO4 = 0,1 mol  m = 0,1.160 + 0,6.58,5 = 51,1 gam Câu 35 (THPTQG-2015): Điện phân dung dịch muối MSO4 (M là kim loại) với điện cực trơ, cường độ dòng điện không đổi Sau thời gian t giây, thu được a mol khí ở anot Nếu thời gian điện phân là 2t giây thì tổng số mol khí thu được ở cả hai điện cực là 2,5a mol Giả sử hiệu suất điện phân là 100%, khí sinh ra không tan trong nước Phát biểu nào sau đây sai?... giây, ion M2+ chưa bị điện phân hết C Dung dịch sau điện phân có pH < 7 D Khi thu được 1,8a mol khí ở anot thì vẫn chưa xuất hiện bọt khí ở catot Phương trình điện phân: MSO4 + H2O → M + ½ O2 + H2SO4 Catot: M2+ + 2e → M Anot: H2O → 2H+ + ½ O2 Sau t giây thu được a mol khí ở anot Sau 2t giây, thu được tổng số mol khí ở cả 2 điện cực là 2,5a => ở catot thoát khí => kim loại đã bị điện phân hết GV: Đặng... 2e Để dung dịch sau điện phân làm phenolphtalein chuyển sang màu hồng thì ở catot phải xảy ra sự điện phân nước trước anot => 2a < b (ĐH-A-07) Điện phân dung dịch CuCl2 với điện cực trơ, sau một thời gian thu được 0,32 gam Cu ở catot và một lượng khí X ở anot Hấp thụ hoàn toàn khí X trên vào 200ml dung dịch NaOH ở nhiệt độ thường Sau phản ứng, nồng độ NaOH còn lại là 0,05M (giả thi t thể tích dung...GV: Đặng Thị Hương Giang – THPT Đường An (ĐH-A-10) Điện phân (với điện cực trơ) một dung dịch gồm NaCl và CuSO4 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: Bài 21: A khí Cl2 và O2 B khí Cl2 và H2 C khí H2 và O2 D chỉ có khí Cl2 Hướng dẫn: Catot: Anot: Cu2+ + 2e → Cu x 2Cl- → Cl2 + 2e 2x x 2H+ + 2e... x => sản phẩm thu được ở anot là khí Cl2 và O2 (ĐH-B-07) 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 phenolphtalein chuyển sang màu hồng thì điều kiện của a và b là (biết ion SO 42- không bị điện phân trong dung dịch): Bài 22: A b = 2a B b > 2a C b < 2a D a = 2b Hướng dẫn: Catot: Anot: Cu2+ + 2e → Cu a Cl- → ½ Cl2 + e 2a b 2H2O