bai tap ve dien phan 64736

bai tap ve dien phan 64736 tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh vực k...

Bài 1: Tiến hành điện phân điện cực trơ, có màng ngăn 1 dung dịch chứa m(g) hỗn hợp CuSO 4 , NaCl cho tới khi nớc bắt đầu điện phân ở cả 2 điện cực thì dừng lại. ở anot thu đợc 0,448 lít khí (đktc), dung dịch sau phản ứng có thể hoà tan tối đa 0,68g Al 2 O 3 . a) Tính m b) Tính khối lợng catot đã tăng trong quá trình điện phân c) Tính khối lợng dung dịch giảm đI sau quá trình điện phân. (Gs nớc bay hơi không đáng kể) Bài 2: Hoà tan 12,5g CuSO 4 .5H 2 O vào dung dịch chứa a(g) HCl đợc 100ml dung dịch X. Điện phân dung dịch X với điện cực trơ, dòng điện 1 chiều 5A trong 386 giây. 1. Viết các PTHH có thể xảy ra khi điện phân. 2. Tính nồng độ mol/l các chất tan trong dung dịch sau điện phân 3. Sau điện phân lấy điện cực ra rồi cho vào phần dung dịch 5,9g 1 kim loại M (đứng sau Mg trong dãy điện hoá). Khi phản ứng kết thúc, ngời ta thu đợc 0,672 lít khí (1,6atm và 54,6 0 C) và lọc dung dịch thu đợc 3,26g chất rắn. Xác đụnh m và tính a. 4. Nếu không cho M mà tiếp tục điện phân , về nguyên tắc phải điện phân bao lâu mới thấy khí thoát ra ở K. Bài 3: Nung hoàn toàn 45,6g hỗn hợp 2 muối hiđrocacbonat của kim loại R và R thu đợc hỗn hợp chất rắn A và hỗn hợp khí B. Cho B hấp thụ hết vào 2 lít dung dịch Ba(OH) 2 0,3M (d=1,2) thu đợc 102,44g kết tủa. Sau phản ứng khối lợng dung dịch còn 2325,48g và dung dịch vẫn có tính bazơ. Hoà tan hết chất rắn A cần 500ml dung dịch HCl 3,65% thì thu đợc 2 muối clorua của R và R Nếu đem điện phân nóng chảy muối clorua của R trong A thì cần thời gian t(giây) với cờng độ I = 10A. Trong khi đó, cũng với thời gian và cờng độ nh trên đem điện phân nóng chảy muối clorua của R trong A thì đ- ợc 11,04g R. a. Hãy xác định R, R b. Tính D của dung dịch HCl đã dùng. Bài 4: Trong 500ml dung dịch A chứa 0,4925g một hỗn hợp gồm muối clorua và hiđroxit của kim loại kiềm. Dung dịch A có pH =12. Khi điện phân 1/10 dung dịch A cho đến khi hết clo thì thu đợc 11,2ml khí clo (273 0 C và 1atm). a) Xác định kim loại b) 1/10 A tác dụng vừa đủ với 25ml dung dịch CuCl 2 . Tìm nồng độ mol của dd CuCl 2 c) Hỏi phải điện phân 1/10A trong bao lâu với I = 96,5A để đợc dung dịch có 1 chất tan với pH=13. Bài 1: Tiến hành điện phân điện cực trơ, có màng ngăn 1 dung dịch chứa m(g) hỗn hợp CuSO 4 , NaCl cho tới khi nớc bắt đầu điện phân ở cả 2 điện cực thì dừng lại. ở anot thu đợc 0,448 lít khí (đktc), dung dịch sau phản ứng có thể hoà tan tối đa 0,68g Al 2 O 3 . b) Tính mb) Tính khối lợng catot đã tăng trong quá trình điện phân c) Tính khối lợng dung dịch giảm đI sau quá trình điện phân. (Gs nớc bay hơi không đáng kể) Bài 2: Hoà tan 12,5g CuSO 4 .5H 2 O vào dung dịch chứa a(g) HCl đợc 100ml dung dịch X. Điện phân dung dịch X với điện cực trơ, dòng điện 1 chiều 5A trong 386 giây. 1. Viết các PTHH có thể xảy ra khi điện phân. 2. Tính nồng độ mol/l các chất tan trong dung dịch sau điện phân 3. Sau điện phân lấy điện cực ra rồi cho vào phần dung dịch 5,9g 1 kim loại M (đứng sau Mg trong dãy điện hoá). Khi phản ứng kết thúc, ngời ta thu đợc 0,672 lít khí (1,6atm và 54,6 0 C) và lọc dung dịch thu đợc 3,26g chất rắn. Xác đụnh m và tính onthionline.net BÀI TẬP ĐIỆN PHÂN Câu 1: Điện phân dung dịch hỗn hợp chứa 0,1 mol FeCl 3, 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 0,08 gam B 5,6 gam C 12,8 gam D 18,4 gam Câu Điện phân dung dịch CuCl2 với điện cức trơ, sau thời gian thu 0,32 gam Cu catot lượng khí X anot Hấp thụ toàn lượng khí x vào 200 ml 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 dung dịch NaOH (Cu = 64) A 0,15M B 0,2M C 0,1M D 0,05M Câu 3: Điện phân lít dung dịch hổn hợp gồm NaCl CuSO đến H2O bị điện phân hai cực dừng lại, catốt thu 1,28 gam kim loại anôt thu 0,336 lít khí (ở điều kiện chuẩn) Coi thể tích dung dịch không đổi pH dung dịch thu A 12 B 13 C D Câu 4: Điện phân dd X chứa 0,4 mol M(NO3)2 1mol NaNO3 với điện cực trơ thời gian 48’15’’ thu 11,52g kim loại M catot 2,016lít khí (đktc) anot Kim loại M A- Mg B- Zn C- Ni D- Cu Câu Điện phân dung dịch chứa hỗn hợp muối CuCl Cu(NO3)3 thời gian, anot bình điện phân thoát 448 ml hỗn hợp khí (đktc) có tỉ khối so với H 25,75 có m gam kim loại Cu bám catot Giá trị m A 0,64 gam B 1,28 gam C 1,92 gam D 2,56 gam Câu 6: Điện phân nóng chảy a gam muối halogenua kim loại M, thu 1,6 gam M Catot 0,896 lít khí (đktc) Anot Mặt khác dung dịch chứa a gam muối halogenua nói tác dụng với AgNO dư thu 11,48 gam kết tủa Công thức muối halogenua A Canxi florua B Magie clorua C Canxi clorua D Magie bromua Câu 7: Điện phân dung dịch chứa a mol CuSO b mol NaCl (với điện cực trơ, có màng ngăn) Để dung dịch sau điện phân làm phenolphtalein chuyển sang màu hồng điều kiện a b A b < 2a B 2b = a C b > 2a D b = 2a Câu 8: Điện phân dung dịch CuCl2 với điện cực trơ, sau thời gian thu 0,32 gam Cu catôt lượng khí X anôt Hấp thụ hoàn toàn lượng khí X vào 200 ml dung dịch NaOH (ở 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 dung dịch NaOH (cho Cu = 64) A 0,15M B 0,05M C 0,1M D 0,2M Câu 9: Điện phân có màng ngăn 500 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm CuCl 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 lớn m A 2,70 B 5,40 C 4,05 D 1,35 Câu 10:(ĐH A-2011): Hòa tan 13,68 gam muối MSO 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 A 4,480 B 3,920 C 1,680 D 4,788 Câu 11: (ĐH A-2010): Điện phân dung dịch gồm 7,45 gam KCl 28,2 gam Cu(NO 3)2 (điện cực trơ, màng ngăn xốp) đến khí khối lượng dung dịch giảm 10,75 gam ngừng điện phân (giả thiết lượng nước bay không đáng kể) Tất chất tan dung dịch sau điện phân A KNO3 KOH B KNO3, KCl KOH C KNO3 Cu(NO3)2 D KNO3, HNO3 Cu(NO3)2 Câu 12: Điện phân 500 ml dung dịch CuSO 0,2M (điện cực trơ) catot thu 3,2 gam kim loại thể tích khí (đktc) thu anot là: onthionline.net A 3,36 lít B 1,12 lít C 0,56 lít D 2,24 lít Câu 13: Điện phân (với điện cực trơ) 200 ml dung dịch CuSO nồng độ x mol/l, sau thời gian thu dung dịch Y vẫn màu xanh, có khối lượng giảm 8g so với dung dịch ban đầu Cho 16,8g bột Fe vào Y, sau phản ứng xảy hoàn toàn, thu 12,4g kim loại Giá trị x A 2,25 B 1,5 C 1,25 D 3,25 Câu 14: Điện phân nóng chảy muối clorua kim loại M có hóa trị II thu 0,48 gam kim loại M catot 0,448 lít khí (đktc) anot Vậy kim loại M A Zn B Mg C Ca D Fe Câu 15: Điện phân nóng chảy 33,3 gam muối clorua kim loại M có hóa trị II thu kim loại M catot 6,72 lít khí (đktc) anot Vậy kim loại M A ZnCl2 B MgCl2 C CaCl2 D FeCl2 Câu 16: Điện phân điện cực trơ dung dịch muối sunfat kim loại hóa trị II với dòng điện có cường độ 6A Sau 29 phút điện phân thấy khối lượng catot tăng 3,45 gam Kim loại A Zn B Cu C Ni D Sn Câu 17: Điện phân dung dịch AgNO3 với cường độ dòng điện A đến thời gian 15 phút.Để làm kết tủa hết ion Ag+ lại dung dịch sau điện phân cần dùng 25 ml dung dịch NaCl 0,4 M a) Tính khối lượng bạc thu catốt b) Tính khối lượng AgNO3 có dung dịch đầu c) Câu 18: Điện phân 100ml dung dịch có hoà tan 13,5gam CuCl 14,9 gam KCl ( có màng ngăn điện cực trơ ) Chất lại dung dịch điện phân biết cường độ dòng điện 5,1A đến thời gian Câu 19: Điện phân với điện cực trơ dung dịch muối clorua kim loại hoá trị (II) với cường độ dòng điện 3A Sau 1930 giây, thấy khối lượng catot tăng1,92 gam Kim loại muối clorua kim loại (cho Fe = 56, Ni = 59, Cu = 64, Zn = 65) A Ni B Zn C Cu D Fe Câu 20: Điện phân nóng chảy muối clorua kim loại M, anot thu 1,568 lít khí (đktc), khối lượng kim loại thu catot 2,8 gam Kim loại M Câu 21: Tiến hành điện phân (có màng ngăn xốp) 500 ml dung dịch chứa hỗn hợp HCl 0,02M NaCl 0,2M Sau anot bay 0,448 lít khí (ở đktc) ngừng điện phân Cần ml dung dịch HNO 0,1M để trung hoà dung dịch thu sau điện phân Câu 22: Hoà tan 1,28 gam CuSO4 vào nước đem điện phân tới hoàn toàn, sau thời gian thu ... Phương pháp giải bài tập về điện phân I – NHẮC LẠI LÍ THUYẾT 1) Điện phân chất điện li nóng chảy: áp dụng đối với MCl n , M(OH) n và Al 2 O 3 (M là kim loại nhóm IA và IIA) 2) Điện phân dung dịch chất điện li trong nước: - Vai trò của nước: trước hết là dung môi hòa tan các chất điện phân, sau đó có thể tham gia trực tiếp vào quá trình điện phân: + Tại catot (cực âm) H 2 O bị khử: 2H 2 O + 2e → H 2 + 2OH – + Tại anot (cực dương) H 2 O bị oxi hóa: 2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e - Tại catot (cực âm) xảy ra quá trình khử M + , H + (axit), H 2 O theo quy tắc: + Các cation nhóm IA, IIA, Al 3+ không bị khử (khi đó H 2 O bị khử) + Các ion H + (axit) và cation kim loại khác bị khử theo thứ tự trong dãy thế điện cực chuẩn (ion có tính oxi hóa mạnh hơn bị khử trước): M n+ + ne → M + Các ion H + (axit) dễ bị khử hơn các ion H + (H 2 O) + Ví dụ khi điện phân dung dịch hỗn hợp chứa FeCl 3 , CuCl 2 và HCl thì thứ tự các ion bị khử là: Fe 3+ + 1e → Fe 2+ ; Cu 2+ + 2e → Cu ; 2H + + 2e → H 2 ; Fe 2+ + 2e → Fe - Tại anot (cực dương) xảy ra quá trình oxi hóa anion gốc axit, OH – (bazơ kiềm), H 2 O theo quy tắc: + Các anion gốc axit có oxi như NO 3 –, SO 4 2– , PO 4 3– , CO 3 2– , ClO 4 –…không bị oxi hóa + Các trường hợp khác bị oxi hóa theo thứ tự: S 2– > I – > Br – > Cl – > RCOO – > OH – > H 2 O 3) Định luật Faraday m = Trong đó: + m: khối lượng chất giải phóng ở điện cực (gam) + A: khối lượng mol của chất thu được ở điện cực + n: số electron trao đổi ở điện cực + I: cường độ dòng điện (A) + t: thời gian điện phân (s) + F: hằng số Faraday là điện tích của 1 mol electron hay điện lượng cần thiết để 1 mol electron chuyển dời trong mạch ở catot hoặc ở anot (F = 1,602.10 -19 .6,022.10 23 ≈ 96500 C.mol -1 ) II – MỘT SỐ CƠ SỞ ĐỂ GIẢI BÀI TẬP VỀ ĐIỆN PHÂN - Khối lượng catot tăng chính là khối lượng kim loại tạo thành sau điện phân bám vào - m (dung dịch sau điện phân) = m (dung dịch trước điện phân) – (m kết tủa + m khí) - Độ giảm khối lượng của dung dịch: Δm = (m kết tủa + m khí) - Khi điện phân các dung dịch: + Hiđroxit của kim loại hoạt động hóa học mạnh (KOH, NaOH, Ba(OH) 2 ,…) + Axit có oxi (HNO 3 , H 2 SO 4 , HClO 4 ,…) + Muối tạo bởi axit có oxi và bazơ kiềm (KNO 3 , Na 2 SO 4 ,…) → Thực tế là điện phân H 2 O để cho H 2 (ở catot) và O 2 (ở anot) - Khi điện phân dung dịch với anot là một kim loại không trơ (không phải Pt hay điện cực than chì) thì tại anot chỉ xảy ra quá trình oxi hóa điện cực - Có thể có các phản ứng phụ xảy ra giữa từng cặp: chất tạo thành ở điện cực, chất tan trong dung dịch, chất dùng làm điện cực. Ví dụ: + Điện phân nóng chảy Al 2 O 3 (có Na 3 AlF 6 ) với anot làm bằng than chì thì điện cực bị ăn mòn dần do chúng cháy trong oxi mới sinh + Điện phân dung dịch NaCl không màng ngăn tạo ra nước Gia–ven và có khí H 2 thoát ra ở catot + Phản ứng giữa axit trong dung dịch với kim loại bám trên catot - Viết phản ứng (thu hoặc nhường electron) xảy ra ở các điện cực theo ĐIỆN PHÂN I - ĐỊNH NGHĨA Điện phân là dùng năng lượng điện để thực hiện phản ứng oxi hóa - khử xảy ra trên catot và anot + Tại catot (cực õm) xảy ra quỏ trỡnh khử (nhận e) + Tại Anot (cực dương) xảy ra quá trỡnh oxi hoỏ (cho e) Khỏc với phản ứng oxi hoỏ khử thông thường, phản ứng điện phân do tác dụng của điện năng và các chất trong môi trường điện phân không trực tiếp cho nhau e mà phải truyền qua dây dẫn. II – CÁC TRƯỜNG HỢP ĐIỆN PHÂN 1. Điện phân nóng chảy Phương pháp điện phân nóng chảy chỉ áp dụng điều chế các kim loại hoạt động rất mạnh như: Na, K, Mg, Ca, Ba, Al a) Điện phân nóng chảy oxit: chỉ dụng điều chế Al 6 NaAlF 2 3 2 2Al O 4Al+3O→ * Tỏc dụng của Na 3 AlF 6 (criolit): + Hạ nhiệt cho phản ứng + Tăng khả năng dẫn điện cho Al + Ngăn chặn sự tiếp xỳc của oxi khụng khớ với Al Quỏ trỡnh điện phân: + Catot (-): 3+ 2Al +6e 2Al→ + Anot (+) Do điện cực làm bằng graphit (than chì) nên bị khí sinh ra ở anot ăn mòn. 2- 2 2 2 2 6O -6e 3O 2C+O 2CO 2CO+O 2CO → ↑ → ↑ → ↑ Phương trình phản ứng điện phân cho cả 2 cực là: dpnc 2 3 2 dpnc 2 3 dpnc 2 3 2 2Al O 4Al+3O Al O +3C 2Al+3CO 2Al O +3C 4Al+3CO → ↑ → ↑ → ↑ Khí ở anot sinh ra thường là hỗn hợp khí CO, CO 2 và O 2 . Để đơn giản người ta thường chỉ xét phương trình: 6 NaAlF 2 3 2 2Al O 4Al+3O→ b) Điện phân nóng chảy hiđroxit (Chỉ áp dụng để điều chế các kim loại kiềm: Na, K) Tổng quát: dpnc 2 2 1 2MOH 2M+ O +H O (M=Na, K, .) 2 → ↑ ↑ Catot (-): 2M + +2e → 2M Anot (+): 2OH - -2e → 2 2 1 O +H O 2 ↑ ↑ c) Điện phân nóng chảy muối clorua (Chỉ áp dụng để điều chế kim loại kiềm và kiềm thổ) Tổng quát: dpnc x 2 2MCl 2M+xCl (x=1,2)→ 2. Điện phân dung dịch - áp dụng để điều chế các kim loại trung bình, yếu. - Trong điện phân dung dịch nước giữ một vai trò quan trọng. + Là môi trường để các cation và anion di chuyển về 2 cực. + Đôi khi nước tham gia vào quá trình điện phân. ở catot: + 2 2H +2e H→ ↑ anot: - 2 2 1 2OH -2e O +H O 2 → ↑ Về bản chất nước nguyên chất không bị điện phân do điện ở quá lớn ( I=0). Do vậy muỗn điện phân nước cần hoà thêm các chất điện ly mạnh như: muối tan, axit mạnh, bazơ mạnh . Để viết được các phương trình điện ly một cách đầy đủ cà chính xác, chúng ta cần lưu ý một số quy tắc kinh nghiệm sau đây: Quy tắc 1: Quá trình khử xảy ra ở catot + Các ion kim loại từ Al trở về đầu dãy thực tế không bị khử thành ion kim loại khi điện phân dung dịch + Các ion sau Al thì bị khử thành kim loại, với thứ tự ưu tiên ngược từ dưới lên. Trong đó đặc biệt chú ý ion H + luôn bị khử cuối cùng trong dãy ưu tiên trên. Quy tắc 2: Quá trình oxi hoá ở anot ưu tiên 1: Đó là các kim loại trung bình và yếu. ưu tiên 2: 2- - - - - S >I >Br >Cl >OH - Nếu khi điện phân ở anot chứa đồng thời kim loại và anion (ion âm) thì anion không bị điện phân. - Các anion chưa oxi như: - 2- 2- 2- 3- - 3 4 3 3 4 4 NO ;SO ;CO ;SO ;PO ;ClO … coi như không điện phân. III - ĐỊNH LUẬT ĐIỆN PHÂN A Q A It m= × = . n F n 96500 Trong đó: + m: số gam dạng sảm phẩm sinh ra trên điện cực + n: số electron trao đổi + Q = It: điện lượng đI qua dung dịch với cường độ dònh điện là I, thời gian t và có đơn vị là culong; I (A); t(giây) + F: hằng số Faraday; 1F = 96487 C ≈ 96500C + A n : gọi là đương lượng điện hoá, gọi tắt là đương lượng, kí hiệu là Đ. *** Ứng dụng của phương pháp điện phân: 1. Điều chế một số kim loại: 2. Điều chế một số phi kim: H 2 ; O 2 ; F 2 ; Cl 2 3. Điều chế một số hợp chất: KmnO 4 ; NaOH; H 2 O 2 , nước Giaven… 4. Tinh chế một số kim loại: Cu, Pb, Zn, Fe, Ag, Au… 5. Mạ điện: Bài tập và Phương pháp giải bài tập về điện phân Phương pháp giải bài tập về điện phân I – NHẮC LẠI LÍ THUYẾT 1) Điện phân chất điện li nóng chảy: áp dụng đối với MCln, M(OH)n và Al2O3 (M là kim loại nhóm IA và IIA) 2) Điện phân dung dịch chất điện li trong nước: - Vai trò của nước: trước hết là dung môi hòa tan các chất điện phân, sau đó có thể tham gia trực tiếp vào quá trình điện phân: + Tại catot (cực âm) H2O bị khử: 2H2O + 2e → H2 + 2OH– + Tại anot (cực dương) H2O bị oxi hóa: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e - Tại catot (cực âm) xảy ra quá trình khử M+, H+ (axit), H2O theo quy tắc: + Các cation nhóm IA, IIA, Al3+ không bị khử (khi đó H2O bị khử) + Các ion H+ (axit) và cation kim loại khác bị khử theo thứ tự trong dãy thế điện cực chuẩn (ion có tính oxi hóa mạnh hơn bị khử trước): Mn+ + ne → M + Các ion H+ (axit) dễ bị khử hơn các ion H+ (H2O) + Ví dụ khi điện phân dung dịch hỗn hợp chứa FeCl3, CuCl2 và HCl thì thứ tự các ion bị khử là: Fe3+ + 1e → Fe2+ ; Cu2+ + 2e → Cu ; 2H+ + 2e → H2 ; Fe2+ + 2e → Fe - Tại anot (cực dương) xảy ra quá trình oxi hóa anion gốc axit, OH– (bazơ kiềm), H2O theo quy tắc: + Các anion gốc axit có oxi như NO3–, SO42–, PO43–, CO32–, ClO4–…không bị oxi hóa + Các trường hợp khác bị oxi hóa theo thứ tự: S2– > I– > Br– > Cl– > RCOO– > OH– > H2O 3) Định luật Faraday m = Trong đó: + m: khối lượng chất giải phóng ở điện cực (gam) + A: khối lượng mol của chất thu được ở điện cực + n: số electron trao đổi ở điện cực + I: cường độ dòng điện (A) + t: thời gian điện phân (s) + F: hằng số Faraday là điện tích của 1 mol electron hay điện lượng cần thiết để 1 mol electron chuyển dời trong mạch ở catot hoặc ở anot (F = 1,602.10- 19.6,022.1023 ≈ 96500 C.mol-1) II – MỘT SỐ CƠ SỞ ĐỂ GIẢI BÀI TẬP VỀ ĐIỆN PHÂN - Khối lượng catot tăng chính là khối lượng kim loại tạo thành sau điện phân bám vào - m (dung dịch sau điện phân) = m (dung dịch trước điện phân) – (m kết tủa + m khí) - Độ giảm khối lượng của dung dịch: Δm = (m kết tủa + m khí) - Khi điện phân các dung dịch: + Hiđroxit của kim loại hoạt động hóa học mạnh (KOH, NaOH, Ba(OH)2,…) + Axit có oxi (HNO3, H2SO4, HClO4,…) + Muối tạo bởi axit có oxi và bazơ kiềm (KNO3, Na2SO4,…) → Thực tế là điện phân H2O để cho H2 (ở catot) và O2 (ở anot) - Khi điện phân dung dịch với anot là một kim loại không trơ (không phải Pt hay điện cực than chì) thì tại anot chỉ xảy ra quá trình oxi hóa điện cực - Có thể có các phản ứng phụ xảy ra giữa từng cặp: chất tạo thành ở điện cực, chất tan trong dung dịch, chất dùng làm điện cực. Ví dụ: + Điện phân nóng chảy Al2O3 (có Na3AlF6) với anot làm bằng than chì thì điện cực bị ăn mòn dần do chúng cháy trong oxi mới sinh + Điện phân dung dịch NaCl không màng ngăn tạo ra nước Gia–ven và có khí H2 thoát ra ở catot + Phản ứng giữa axit trong dung dịch với kim loại bám trên catot - Viết phản ứng (thu hoặc nhường electron) xảy ra ở các điện cực theo đúng thứ Phương pháp giải bài tập về điện phân I – NHẮC LẠI LÍ THUYẾT 1) Điện phân chất điện li nóng chảy: áp dụng đối với MCl n , M(OH) n và Al 2 O 3 (M là kim loại nhóm IA và IIA) 2) Điện phân dung dịch chất điện li trong nước: - Vai trò của nước: trước hết là dung môi hòa tan các chất điện phân, sau đó có thể tham gia trực tiếp vào quá trình điện phân: + Tại catot (cực âm) H 2 O bị khử: 2H 2 O + 2e → H 2 + 2OH – + Tại anot (cực dương) H 2 O bị oxi hóa: 2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e - Tại catot (cực âm) xảy ra quá trình khử M + , H + (axit), H 2 O theo quy tắc: + Các cation nhóm IA, IIA, Al 3+ không bị khử (khi đó H 2 O bị khử) + Các ion H + (axit) và cation kim loại khác bị khử theo thứ tự trong dãy thế điện cực chuẩn (ion có tính oxi hóa mạnh hơn bị khử trước): M n+ + ne → M + Các ion H + (axit) dễ bị khử hơn các ion H + (H 2 O) + Ví dụ khi điện phân dung dịch hỗn hợp chứa FeCl 3 , CuCl 2 và HCl thì thứ tự các ion bị khử là: Fe 3+ + 1e → Fe 2+ ; Cu 2+ + 2e → Cu ; 2H + + 2e → H 2 ; Fe 2+ + 2e → Fe - Tại anot (cực dương) xảy ra quá trình oxi hóa anion gốc axit, OH – (bazơ kiềm), H 2 O theo quy tắc: + Các anion gốc axit có oxi như NO 3 –, SO 4 2– , PO 4 3– , CO 3 2– , ClO 4 –…không bị oxi hóa + Các trường hợp khác bị oxi hóa theo thứ tự: S 2– > I – > Br – > Cl – > RCOO – > OH – > H 2 O 3) Định luật Faraday m = Trong đó: + m: khối lượng chất giải phóng ở điện cực (gam) + A: khối lượng mol của chất thu được ở điện cực + n: số electron trao đổi ở điện cực + I: cường độ dòng điện (A) + t: thời gian điện phân (s) + F: hằng số Faraday là điện tích của 1 mol electron hay điện lượng cần thiết để 1 mol electron chuyển dời trong mạch ở catot hoặc ở anot (F = 1,602.10 -19 .6,022.10 23 ≈ 96500 C.mol -1 ) II – MỘT SỐ CƠ SỞ ĐỂ GIẢI BÀI TẬP VỀ ĐIỆN PHÂN - Khối lượng catot tăng chính là khối lượng kim loại tạo thành sau điện phân bám vào - m (dung dịch sau điện phân) = m (dung dịch trước điện phân) – (m kết tủa + m khí) - Độ giảm khối lượng của dung dịch: Δm = (m kết tủa + m khí) - Khi điện phân các dung dịch: + Hiđroxit của kim loại hoạt động hóa học mạnh (KOH, NaOH, Ba(OH) 2 ,…) + Axit có oxi (HNO 3 , H 2 SO 4 , HClO 4 ,…) + Muối tạo bởi axit có oxi và bazơ kiềm (KNO 3 , Na 2 SO 4 ,…) → Thực tế là điện phân H 2 O để cho H 2 (ở catot) và O 2 (ở anot) - Khi điện phân dung dịch với anot là một kim loại không trơ (không phải Pt hay điện cực than chì) thì tại anot chỉ xảy ra quá trình oxi hóa điện cực - Có thể có các phản ứng phụ xảy ra giữa từng cặp: chất tạo thành ở điện cực, chất tan trong dung dịch, chất dùng làm điện cực. Ví dụ: + Điện phân nóng chảy Al 2 O 3 (có Na 3 AlF 6 ) với anot làm bằng than chì thì điện cực bị ăn mòn dần do chúng cháy trong oxi mới sinh + Điện phân dung dịch NaCl không màng ngăn tạo ra nước Gia–ven và có khí H 2 thoát ra ở catot + Phản ứng giữa axit trong dung dịch với kim loại bám trên catot - Viết phản ứng (thu hoặc nhường electron) xảy ra ở các điện cực theo đúng thứ tự, không cần viết phương trình điện phân tổng quát - Viết phương trình điện phân tổng quát (như những phương trình hóa học thông thường) để tính toán khi cần thiết - Từ công thức Faraday → số mol chất thu được ở điện cực - Nếu đề bài cho I và t thì trước hết tính số mol electron trao đổi ở từng điện cực (n e ) theo công thức: n e = (*) (với F = 96500 khi t = giây và F = 26,8 khi t = giờ). Sau đó dựa vào thứ tự điện phân, so sánh tổng số mol electron nhường hoặc nhận với n e để biết mức