Chuyên đề lý thuyết điện phân và phương pháp giải bài tập điện phân

Website : luyenthithukhoa.vn CHUYÊN ĐỀ 16: ĐIỆN PHÂN Câu 1: Điện phân dung dịch chứa NaCl HCl có thêm vài giọt quỳ Màu dung dịch biến đổi trình điện phân A.Đỏ sang tím B.Đỏ sang tím sang xanh C.Đỏ sang xanh D.Chỉ màu đỏ Câu 2: Điện phân dung dịch NaOH 10-2M Na2SO4 10-2M Tính pH dung dịch sau điện phân Giả sử thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể A.pH =2 B.pH =8 C.pH=12 D.pH=10 Câu 3: Cho dung dịch muối :CuSO4,ZnCl2,NaCl,KNO3.khi điện phân dung dịch với điện cực trơ, dung dịch cho ta dung dịch bazơ? A.CuSO4 B.ZnCl2 C.NaCl D.KNO3 Câu 4: Điện phân 100ml dung dịch chứa AgNO3 0,1M Cu(NO3)2 0,1M với cường độ dòng điện I= 1,93A Tính thời gian điện phân (với hiệu suất 100%) 1/Để kết tủa hết Ag (t1) 2/Để kết tủa hết Ag Cu (t2) A.t1 =500s, t2 =1000s B.t1 =1000s, t2 =1500s C.t1 =500s, t2 =1200s D.t1 =500s, t2 =1500s Câu 5: Điện phân 100 ml dung dịch CuSO4 0,1M vưà bắt đầu sủi bọt bên catot ngừng điện phân.Tính pH dung dịch với hiệu suất 100%.Thể tích dung dịch xem không đổi A.pH=1,0 B.pH=0,7 C.pH=2,0 D.pH=1,3 Câu 6: Điện phân 100 ml dung dịch chứa NaCl với điện cực trơ,có màng ngăn, cường độ dòng điện I=1,93 A.Tính thời gian điện phân để dung dịch pH=12,thể tích dung dịch xem khơng đổi,hiệu suất điên 100% A.100s B.50s C.150s D.200s Câu 7: Điện phân 100 ml dung dịch CuSO4 0,2 M AgNO3 0,1 M.với cường dòng điện I=3,86 A.Tính thời gian điện phân để khối lượng kim loại bám bên catot 1,72g A.250s B.1000s C.500s D.750s Câu 8: Điện phân 500 ml dung dịch CuSO4 với cường độ dòng điện khơng đổi sau 600s,nước bắt đầu bị điện phân điện cực.nếu thời gian điện phân 300s khối lượng Cu thu bên catot 3,2g.tính nồng độ mol CuSO4 dung dịch ban đầu cường độ dòng điện A.0,1M;16,08A B.0,25M;16,08A C.0,20 M;32,17A D.0,12M;32,17A Câu 9: Điện phân 100ml dung dịch CuCl2 0,08M.Co dung dịch thu sau điện phân tác dụng với dung dịch AgNO3 dư thu 0,861g kết tủa.Tính khối lượng Cu bám bên catot thể tích thu bên anot A.0,16g Cu;0,056 l Cl2 B.0,64g Cu;0,112l Cl2 C.0,32g Cu;0,112l Cl2 D.0,64g Cu;0,224 l Cl2 Câu 10: Cho dòng điện có cường độ I khong đổi qua bình điện phân mắc nối tiếp,bình chứa 100ml dung dịch CuSO4 0,01M, bình chứa 100 ml dung dịch AgNO3 0,01M.Biết sau thời gian điện phân 500s bên bình xuất khí bên catot,tính cường độ I khối lượng Cu bám bên catot cuẩ bình thể tích khí(đktc) xuất bên anot bình A.0,193A;0,032g Cu;5,6 ml O2 B.0,193A;0,032g Cu;11,2 ml O2 C.0,386A;0,64g Cu;22,4 ml O2 D.0,193A;0,032g Cu;22,4 ml O2 Câu 11: Điện phân 100 ml dung dịch CuSO4 0,1M AgNO3 0,2M với điện cực trơ.Sau ngừng điện phân thu dung dịch A chứa ion kim loại.Thêm NaOH dư vào dung dịch A kết tủa.Đem nung kết tủa ngồi khơng khí đến khối lượng khơng đổi chất rắn nặng 1,48g.Tính thể tích khí thu bên anot(đktc) A.22,4ml B.56ml C.33,6ml D.11,2ml Câu 12: Điện phân 100 ml dung dịch CuiSO4 0,12M thu 0,384g Cu bên catot lúc t1= 200s; tiếp tục điện phân với cường độ I2 lần cường độ I1 giai độan phải tiếp tục điện phân để bắt đầu sủi bọt bên catot ? A.150s B.200s C.180s D.100s Câu 13: Điện phân với bình mắc nối tiếp Bình chứa 100 ml dung dịch CuSO4 0,1M, bình chứa 100 ml dung dịch NaCl 0,1M Ngưng điện phân dung dịch thu đựoc bình có pH =13 Tính nồng độ mol Cu2+ lại bình 1, thể tích dung dịch xem khơng đổi A.0,05M B.0,04M C.0,08M D.0,10M Toán điện phân: Câu 14: Điện phân lít dung dịch CuSO4 với điện cực trơ dòng điện chiều có cường độ I=10A catot bắt đầu có khí ngừng thấy phải 32 phút 10 giây Nồng độ mol CuSO4 ban đầu pH dung dịch sau phản ứng bao nhiêu?(Cu=64;Ag=108;S=32;N=14;O=16) A [Ag(NO3)]=0,5M, pH=1 B [Ag(NO3)]=0,05M, pH=10 C [Ag(NO3)]=0,005M, pH=1 D [Ag(NO3)]=0,05M, pH=1 -1- Website : luyenthithukhoa.vn Câu 15: Điện phân có màng ngăn điện cực trơ 100ml dd MgCl2 0,15M với cường độ dòng điện 0,1A 9650 giây Tính nồng độ mol ion dung dịch sau điện phân biết thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể A [Mg2+]=0,01M, [Cl-]=0,02M B [Mg2+]=0,1M, [Cl-]=0,2M C [Mg2+]=0,001M, [Cl-]=0,02M D [Mg2+]=0,01M, [Cl-]=0,2M Câu 16: Điện phân dung dịch CuCl2 với điện trơ, sau thời gian thu dược 0,32gam Cu catot lượng khí X anot Hấp thụ hồn tồn 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 khơng thay đổi) Nồng độ ban đầu dung dịch NaOH là?(Cu=64) A 0,15M B 0,2M C 0,1M D 0,05M (Câu 27 ĐTTS Đại học khối A năm 2007) Câu 17: Điện phân dung dịch chứa a mol CuSO4 b mol NaCl (với điện cực trơ có màng ngăn xốp) Để dung dịch sau điện phân làm dung dịch phenolphtalein chuyển sang màu hồng điều kiện a b là(biết ion SO42- không bị điện phân dung dịch)? A b>2a B b=2a C b I– > Br– > Cl– > RCOO– > OH– > H2O 3) Định luật Faraday m= Trong đó: + m: khối lượng chất giải phóng điện cực (gam) + A: khối lượng mol chất thu điện cực + n: số electron trao đổi điện cực + I: cường độ dòng điện (A) + t: thời gian điện phân (s) + F: số Faraday điện tích mol electron hay điện lượng cần thiết để mol electron chuyển dời mạch catot 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 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 dung dịch: Δm = (m kết tủa + m khí) - Khi điện phân dung dịch: + Hiđroxit kim loại hoạt động hóa học mạnh (KOH, NaOH, Ba(OH)2,…) + Axit có oxi (HNO3, H2SO4, HClO4,…) + Muối tạo axit có oxi bazơ kiềm (KNO3, Na2SO4,…) -5- Website : luyenthithukhoa.vn → Thực tế điện phân H2O H2 (ở catot) O2 (ở anot) - Khi điện phân dung dịch với anot kim loại không trơ (không phải Pt hay điện cực than chì) anot xảy trình oxi hóa điện cực - Có thể có phản ứng phụ xảy cặp: chất tạo thành điện cực, chất tan dung dịch, chất dùng làm điện cực Ví dụ: + Điện phân nóng chảy Al2O3 (có Na3AlF6) với anot làm than chì điện cực bị ăn mòn dần chúng cháy oxi sinh + Điện phân dung dịch NaCl không màng ngăn tạo nước Gia–ven có khí H2 catot + Phản ứng axit dung dịch với kim loại bám catot - Viết phản ứng (thu nhường electron) xảy điện cực theo thứ tự, khơng cần viết phương trình điện phân tổng quát - Viết phương trình điện phân tổng qt (như phương trình hóa học thơng thường) để tính tốn cần thiết - Từ cơng thức Faraday → số mol chất thu điện cực - Nếu đề cho I t trước hết tính số mol electron trao đổi điện cực (ne) theo công thức: ne = (*) (với F = 96500 t = giây F = 26,8 t = giờ) Sau dựa vào thứ tự điện phân, so sánh tổng số mol electron nhường nhận với ne để biết mức độ điện phân xảy Ví dụ để dự đốn xem cation kim loại có bị khử hết khơng hay nước có bị điện phân khơng H2O có bị điện phân điện cực nào… - Nếu đề cho lượng khí thoát điện cực thay đổi khối lượng dung dịch, khối lượng điện cực, pH,…thì dựa vào bán phản ứng để tính số mol electron thu nhường điện cực thay vào cơng thức (*) để tính I t - Nếu đề yêu cầu tính điên lượng cần cho trình điện phân áp dụng cơng thức: Q = I.t = ne.F - Có thể tính thời gian t’ cần điện phân hết lượng ion mà đề cho so sánh với thời gian t đề Nếu t’ < t lượng ion bị điện phân hết t’ > t lượng ion chưa bị điện phân hết - Khi điện phân dung dịch bình điện phân mắc nối tiếp cường độ dòng điện thời gian điện phân bình → thu nhường electron điện cực tên phải chất sinh điện cực tên tỉ lệ mol với - 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 III – MỘT SỐ VÍ DỤ MINH HỌA Ví dụ 1: Điện phân hòa tồn 2,22 gam muối clorua kim loại trạng thái nóng chảy thu 448 ml khí (ở đktc) anot Kim loại muối là: A Na B Ca C K D Mg Hướng dẫn: nCl2 = 0,02 Tại catot: Mn+ + ne → M Theo đlbt khối lượng mM = m(muối) – m(Cl2) = 2,22 – 0,02.71 = 0,8 gam Tại anot: 2Cl– → Cl2 + 2e Theo đlbt mol electron ta có nM = (hoặc viết phương trình điện phân MCln → M = 20.n → n = M Ca M + n/2Cl2 để tính) → đáp án B Ví dụ 2: Tiến hành điện phân (với điện cực Pt) 200 gam dung dịch NaOH 10 % đến dung dịch NaOH bình có nồng độ 25 % ngừng điện phân Thể tích khí (ở đktc) anot catot là: A 149,3 lít 74,7 lít B 156,8 lít 78,4 lít C 78,4 lít 156,8 lít D 74,7 lít 149,3 lít Hướng dẫn: mNaOH (trước điện phân) = 20 gam Điện phân dung dịch NaOH thực chất điện phân nước: H2O → 1/2 O2 (anot) + H2 (catot) → NaOH không -6- Website : luyenthithukhoa.vn đổi → m (dung dịch sau điện phân) = 80 gam → m (H2O bị điện phân) = 200 – 80 = 120 gam → nH2O = 20/3 mol → VO = 74,7 lít VH = 149,3 lít → đáp án D Ví dụ 3: Sau thời gian điện phân 200 ml dung dịch CuSO4 ( d = 1,25 g/ml) với điện cực graphit (than chì) thấy khối lượng dung dịch giảm gam Để làm kết tủa hết ion Cu2+ lại dung dịch sau điện phân cần dùng 100 ml dung dịch H2S 0,5 M Nồng độ phần trăm dung dịch CuSO4 ban đầu là: A 12,8 % B 9,6 % C 10,6 % D 11,8 % Hướng dẫn: nH2S = 0,05 mol - Gọi x số mol CuSO4 tham gia trình điện phân: CuSO4 + H2O → Cu + 1/2O2 + H2SO4 (1) → m (dung dịch giảm) = m Cu(catot) + m O2(anot) = 64x + 16x = → x = 0,1 mol - CuSO4 + H2S → CuS + H2SO4 (2) → nH2S = nCuSO4 = 0,05 mol - Từ (1) (2) → nCuSO4 (ban đầu) = 0,1 + 0,05 = 0,15 (mol) → C% = → đáp án B Ví dụ 4: Điện phân 100 ml dung dịch CuSO4 0,2 M với cường độ dòng điện 9,65A Tính khối lượng Cu bám vào catot thời gian điện phân t1 = 200 s t2 = 500 s Biết hiệu suất điện phân 100 % A 0,32 gam 0,64 gam B 0,64 gam 1,28 gam C 0,64 gam 1,60 gam D 0,64 gam 1,32 gam Hướng dẫn: nCuSO4 = 0,02 = nCu2+ Thời gian cần thiết để điện phân hết Cu2+ t = s → t1 < t < t2 → Tại t1 có 1/2 số mol 2+ 2+ Cu bị điện phân → m1 = 0,01.64 = 0,64 gam t2 Cu bị điện phân hết → m2 = 1,28 gam → đáp án B Ví dụ 5: Điện phân 200 ml dung dịch CuSO4 với điện cực trơ cường độ dòng điện 1A Khi thấy catot bắt đầu có bọt khí dừng điện phân Để trung hòa dung dịch thu sau điện phân cần dùng 100 ml dung dịch NaOH 0,1M Thời gian điện phân nồng độ mol dung dịch CuSO4 ban đầu là: A 965 s 0,025 M B 1930 s 0,05 M C 965 s 0,05 M D 1930 s 0,025 M Hướng dẫn: nNaOH = 0,01 mol - Khi catot bắt đầu có bọt khí (H2) chứng tỏ CuSO4 bị điện phân hết theo phương trình: CuSO4 + H2O → Cu + 1/2O2 + H2SO4 - nNaOH = nOH– = 0,01 mol → nH2SO4 = 0,5.nH+ = 0,5.nOH– = 0,005 (mol) → nCu = nCuSO4 = 0,005 (mol) → = 0,005 → t = 965 s CM(CuSO ) = thu nhường electron điện cực để tính) → đáp án A M (hoặc dựa vào phản ứng Ví dụ 6: Điện phân 200 ml dung dịch hỗn hợp AgNO3 0,1 M Cu(NO3)2 0,2 M với điện cực trơ cường độ dòng điện 5A Sau 19 phút 18 giây dừng điện phân, lấy catot sấy khô thấy tăng m gam Giá trị m là: A 5,16 gam B 1,72 gam C 2,58 gam D 3,44 gam Hướng dẫn: nAg+ = 0,02 mol ; nCu2+ = 0,04 mol - Ta có ne = - Thứ tự ion bị khử catot: mol -7- Website : luyenthithukhoa.vn Ag + 1e → Ag (1) → sau (1) 0,06 – 0,02 = 0,04 mol electron 0,02 0,02 0,02 Cu2+ + 2e → Cu (2) → sau (2) dư 0,02 mol Cu2+ 0,02 0,04 0,02 m (catot tăng) = m (kim loại bám vào) = 0,02.(108 + 64) = 3,44 gam → đáp án D + Ví dụ 7: Hòa tan 50 gam tinh thể CuSO4.5H2O vào 200 ml dung dịch HCl 0,6 M thu dung dịch X Đem điện phân dung dịch X (các điện cực trơ) với cường độ dòng điện 1,34A Khối lượng kim loại catot thể tích khí anot (ở đktc) (Biết hiệu suất điện phân 100 %): A 6,4 gam 1,792 lít B 10,8 gam 1,344 lít C 6,4 gam 2,016 lít D 9,6 gam 1,792 lít Hướng dẫn: nCuSO4.5H2O = nCuSO4 = 0,2 mol ; nHCl = 0,12 mol - Ta có ne = mol - Thứ tự điện phân catot anot là: Tại catot: Cu2+ + 2e → Cu → Cu2+ chưa bị điện phân hết → m (kim loại catot) = 0,1.64 = 6,4 gam 0,1 0,2 0,1 Tại anot: 2Cl– → Cl2 + 2e → ne (do Cl– nhường) = 0,12 < 0,2 mol → anot Cl– bị điện phân hết 0,12 0,06 0,12 đến nước bị điện phân → ne (do H2O nhường) = 0,2 – 0,12 = 0,08 mol 2H2O → O2 + 4H+ + 4e 0,02 0,08 V (khí anot) = (0,06 + 0,02).22,4 = 1,792 lít → đáp án A Ví dụ 8: Có 200 ml dung dịch hỗn hợp Cu(NO3)2 AgNO3, để điện phân hết ion kim loại dung dịch cần dùng cường độ dòng điện 0,402A Sau điện phân xong thấy có 3,44 gam kim loại bám catot Nồng độ mol Cu(NO3)2 AgNO3 hỗn hợp đầu là: A 0,2 M 0,1 M B 0,1 M 0,2 M C 0,2 M 0,2 M D 0,1 M 0,1 M Hướng dẫn: - Ta có ne = - Tại catot: Ag+ + 1e → Ag mol x x (mol) Cu2+ + 2e → Cu y y (mol) Ta có hệ phương trình: → CM Cu(NO3)2 = CM AgNO3 = 0,1 M → đáp án D Ví dụ 9: Hòa tan 4,5 gam tinh thể MSO4.5H2O vào nước dung dịch X Điện phân dung dịch X với điện cực trơ cường độ dòng điện 1,93A Nếu thời gian điện phân t (s) thu kim loại M catot 156,8 ml khí anot Nếu thời gian điện phân 2t (s) thu 537,6 ml khí Biết thể tích khí đo đktc Kim loại M thời gian t là: A Ni 1400 s B Cu 2800 s C Ni 2800 s D Cu 1400 s -8- Website : luyenthithukhoa.vn Hướng dẫn: Gọi nMSO4 = nM = x mol 2+ Ví dụ 10: Mắc nối tiếp hai bình điện phân: bình (1) chứa dung dịch MCl2 bình (2) chứa dung dịch AgNO3 Sau phút 13 giây catot bình (1) thu 1,6 gam kim loại catot bình (2) thu 5,4 gam kim loại Cả hai bình khơng thấy khí catot thoát Kim loại M là: A Zn B Cu C Ni D Pb Hướng dẫn: - Do hai bình mắc nối tiếp nên ta có: Q = I.t = → M = 64 → Cu → đáp án B Ví dụ 11: Điện phân nóng chảy Al2O3 với anot than chì (hiệu suất điện phân 100 %) thu m kg Al catot 67,2 m3 (ở đktc) hỗn hợp khí X có tỉ khối so với hiđro 16 Lấy 2,24 lít (ở đktc) hỗn hợp khí X sục vào dung dịch nước vơi (dư) thu gam kết tủa Giá trị m là: A 54,0 kg B 75,6 kg C 67,5 kg D 108,0 kg Hướng dẫn: 2Al2O3 4Al + 3O2 (1) ; C + O2 CO2 (2) ; 2C + O2 2CO (3) - Do X = 32 → hỗn hợp X có CO2 ; CO (x mol) O2 dư (y mol) - 2,24 lít X + Ca(OH)2 dư → 0,02 mol kết tủa = nCO2 → 67,2 m3 X có 0,6 CO2 - Ta có hệ phương trình: Từ (1) ; (2) ; (3) → mAl = 0,6 + x + y = → x = 1,8 y = 0,6 kg → đáp án B -9- Tài liệu khóa học : Luyện kỹ cấp tốc ĐIỆN PHÂN DUNG DỊCH Bài Tập Lý Thuyết Điện Phân Bài 1:Cho dung dịch CuSO4,K2SO4 ,NaCl ,KNO3 Dung dịch sau điện phân cho môi trường axit với điện cực trơ có màng ngăn xốp A.CuSO4 B.K2SO4 C.KCl D.KNO3 Bài 2:Cho dung dịch muối CuSO4 ,ZnCl2,NaCl,KNO3.Dung dịch điện phân với điện cực trơ có màng ngăn xốp cho môi trường bazơ A.CuSO4 B.ZnCl2 C.NaCl D.KNO3 Bài 3:Điện phân dung dịch chứa hỗn hợp axit HNO3 H2SO4 thời gian ngắn pH dung dịch thay đổi ngừng điện phân A.Giảm mạnh B.Tăng mạnh C.Gần không đổi D.Giảm nhẹ Bài 4:Khi điện phân muối A PH dung dịch tăng lên A A.NaCl B.NaNO3 C.CuCl2 D.ZnSO4 Bài 5: Điện phân dung dịch KCl ,NaCl phenolphthalein thấy hiên tượng A Dung dịch không mầu chuyển sang mầu xanh B dung dịch không mầu chuyển sang mầu hồng C.dung dịch không mầu D.Dung dịch ln có mầu hồng Bài 6:Tiến hành điện phân với điện cực trơ có màng ngăn 500ml dung dịch NaCl 1M catot thoát 0,56 lít khí ngừng điện phân Tính PH dung dịch sau điện phân (PH=lg{H+{) A pH=7 B pH=10 C.pH=12 D.pH=13 Bài 7: Tiến hành điện phân với điện cực trơ màng ngăn xốp 500ml dung dịch NaCl 4M Sau anot 16,8 lít khí ngừng điện phân Tính % NaCl bị điện phân A 25% B.50% C.75% D.80% Bài 8: Tiến hành điện phân 400 ml dung dịch CuCl2 0,5M Hỏi catot thoát 6,4 gam đồng anot lít khí (đktc) A.1,12 lít B.2,24 lít C.3,36 lít D.4,48 lít Bài 9: Tiến hành điện phân 400 ml dung dịch CuSO4 0,5M Hỏi catot thoát 6,4 gam đồng anot lít khí (đktc) A.1,12 lít B.2,24 lít C.3,36 lít D.4,48 lít Hocmai.vn – Ngơi trường chung học trò Việt Tài liệu khóa học : Luyện kỹ cấp tốc Bài 10: Tiến hành điện phân 400ml dung dịch CuSO4 0,5M với cường độ dòng điện 1,34 A vòng 24 phút Hiệu suất phản ứng 100% Khối lượng kim loại bám vào catot thể tích khí anot A.0,64 gam Cu 0,224 lít O2 B.0,64 gam Cu 0,112 lít O2 C.0,32 gam Cu 0,224 lít O2 D.0,32 gam Cu 0,224 lít khí O2 Bài 11: Nếu muốn điện phân hoàn toàn (dung dịch mầu xanh )400ml dung dịch CuSO4 0,5M với cường độ dòng điện I=1,34 A thời gian (hiệu suất 100%) A.6 B.7giờ C.8 D.9 Bài 12: Tiến hành điện phân điện cực trơ màng ngăn xốp 500ml dung dịch NaCl 4M (d=1,2g/ ml).Sau anot 11,2 lít khí Cl2 (đktc) ngừng điện phân thu dung dịch X Nồng độ chất tan dung dịch X (Coi thể tích H2O bay khơng đáng kể ) A.NaCl 13,2 % NaOH 7,1% B NaCl 10,38 % NaOH 7,1% C.NaCl 10,38% NaOH 14% D NaCl 10,38% NaOH 11% Bài 13: Điện phân dung dịch muối CuSO4 thời gian 1930 giây ,thu 1,92 gam Cu catot Cường độ dòng điện trình điện phân giá trị A.3A B.4,5A C.1,5A D.6A Bài 14: Điện phân dung dịch Cu(NO3)2 với cường độ dòng điện 9,65 A đến bắt đầu có khí catot ngừng điện phân thời gian điện phân 40 phút Khối lượng Cu bám catot A.7,68 gam B.8,67 gam C.6,40 gam D12,80 gam Bài 15:Đại học khối A -2007 Điện phân dung dịch CuCl2 với điện cực trơ ,sau thời gian thu 0,32 gam Cu catot lượng khí X anot Hấp thụ hồn tồn khí X vào 200ml dung dịch NaOH nhiệt độ thường Sau phản ứng nồng độ dung dịch NaOH lại 0,05M.Nồng độ ban đầu dung dịch NaOH A.0,15M B 0,2M C.0,1M D.0,05M Bài 16: Tiến hành điện phân 400ml dung dịch Cu(NO3)2 0,1M với cường độ dòng điện 9,65 A vòng 1000 giây Hiệu suất phản ứng 100% khơí lượng kim loạ bàm vào catot thể tích khí anơt (các khí đo đktc ) A.3,2 gam Cu 5,6 lít O2 B.3,2 gam Cu 0,448 lít O2 C 2,56 gam Cu 0,448 lít O2 D.2,56 gam Cu 0,56 lít O2 Bài 17: Điện phân 200 ml dung dịch muối M(NO3)2 0,1M bình điện phân với điện cực trơ đến có khí catốt ngừng điện phân thấy thu 1,28g kim loại catốt Khối lượng nguyên tử kim loại M l: A.56 B 64 C 65 D Tất đếu sai Hocmai.vn – Ngôi trường chung học trò Việt Tài liệu khóa học : Luyện kỹ cấp tốc Bài 18: Điện phân với điện cực trơ dung dịch muối clorua kim loại hoá trị (II) với cường độ dịng điện 3A Sau 1930 giây, thấy khối lượng catôt tăng 1,92 gam Kim loại trn l kim loại no A.Ni B.Zn C.Fe D.Cu Bài 19: Điện phân dung dịch NiSO4 với cường độ I=2A thu 2,36 gam kim loại điện cực âm hiệu suất phản ứng 80%.vậy thời gian điện phân A.3860 giây B 4825 giây C 7720 giây D 9650 giây Bài 20: Điện phân hoàn tồn 200ml dung dịch MgSO4 có nồng độ 1M với dòng điện chiều có cường độ dòng điện 1A khoảng thời gian 96500 s Tính khối lượng khí catot A.6,72 lít B.22,4 lít H2 C.11,2 lít O2 D.1,12 lít Bài 21: Tiến hành điện phân hoàn toàn dung dịch X chứa hỗn hợp Cu(NO3)2 AgNO3 khí catot có khí ,thu 56 gam hỗn hợp kim loại catot 4,48 lít khí anot (đktc) Tính số mol muối X A.0,1 mol Cu(NO3)2 0,1 mol AgNO3 C 0,2 mol Cu(NO3)2 0,4 mol AgNO3 B 0,1 mol Cu(NO3)2 0,2 mol AgNO3 D 0,3mol Cu(NO3)2 0,3mol AgNO3 Bài 22: Điện phân hỗn hợp chứa dung dịch AgSO4 CuSO4 thời gian thấy khối lượng catot tăng lên 4,96 gam khí anot tích 0,336 lít (ở đktc).Số mol AgSO4 CuSO4 A.0,01 mol 0,04 mol B.0,02 0,05 mol C.0,04 mol 0,01 mol D.0,05 0,02 mol Bài 23:Điện phân 100ml dung dịch chứa AgNO3 0,1M Cu(NO3)2 0,1M với cường độ dòng điện 1,93 A Tính thời gian điện phân (vơí hiệu suất 100% ) a.Để điện phân hết Ag A 500 s B.1000s C.1500s D.2000s C.1500s D.2000s b.Để điện phân hết kim loại A.500s B.1000s Bài 24:Điện phân 100ml dung dịch Cu(NO3)2 0,2 M AgNO3 0,1M với cường độ dòng điện I=3,86A Tính thời gian điện phân để hỗn hợp bám catot 1,72 gam A.250s B.1000s C.750s D.500s Bài 25:Điện phân dung dịch chứa CuSO4 KCl với số mol CuSO4>1/2 số mol KCl với điện cực trơ Biết trình điện phân có giai đoạn Hãy cho biết khí giai đoạn A.GĐ1:Anot :Cl2-Catot :khơng có khí B GĐ1:Anot :Cl2-Catot :khơng có khí GĐ2:Anơt có O2 –Catot :khơng có GĐ2:Anơt có Cl2 –Catot :H2 GĐ3:Anot có O2-Catot có H2 GĐ3:Anot có O2-Catot có H2 Hocmai.vn – Ngơi trường chung học trò Việt Tài liệu khóa học : Luyện kỹ cấp tốc C GĐ1:Anot :Cl2-Catot :không có khí D GĐ1:Anot :Cl2-Catot :H2 GĐ2:Anơt có Cl2 –Catot :khơng có GĐ2:Anơt có Cl2 –Catot :H2 GĐ3:Anot có O2-Catot có H2 GĐ3:Anot có O2-Catot có H2 Bài 26: Điện phân dung dịch chứa CuSO4 MgCl2 có nồng độ mol/lít với điện cực trơ cho biết chất xuất bên catot anot A.K:Cu,Mg-A:Cl2,O2 B.K:Cu;H2 –A:Cl2,O2 C.K:Cu,Mg –A:Cl2,H2 D.K:Cu,Mg,H2-A:chỉ có O2 Bài 27: Điện phân lít dung dịch hỗn hợp gồm NaCl CuSO đến H2O bị điện phân hai cực dừng lại, catơt thu 1,28 gam kim loại anơt thu 0,336 lít khí (ở đktc) Coi thể tích dung dịch khơng đổi pH dung dịch thu A 12 B 13 C D Giáo viên: Nguyễn Văn Khải Nguồn: Hocmai.vn – Ngơi trường chung học trò Việt Hocmai.vn Phương pháp giải tập điện phân  0 Comment  Size­  Size+  07/7/2010  Hóa  RSS  I – NHẮC LẠI LÍ THUYẾT 1) Điện phân chất điện li nóng chảy: áp dụng MCln, M(OH)n Al2O3 (M kim loại nhóm IA IIA) 2) Điện phân dung dịch chất điện li nước: - Vai trò nước: trước hết dung mơi hòa tan chất điện phân, sau tham gia trực tiếp vào 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 trình khử M+, H+ (axit), H2O theo quy tắc: + Các cation nhóm IA, IIA, Al3+ khơng bị khử (khi H2O bị khử) + Các ion H+ (axit) cation kim loại khác bị khử theo thứ tự dãy điện cực chuẩn (ion có tính oxi hóa mạnh bị khử trước): Mn+ + ne → M + Các ion H+ (axit) dễ bị khử ion H+ (H2O) + Ví dụ điện phân dung dịch hỗn hợp chứa FeCl3, CuCl2 HCl thứ tự ion bị khử là: Fe3+ + 1e → Fe2+ ; Cu2+ + 2e → Cu ; 2H+ + 2e → H2 ; Fe2+ + 2e → Fe - Tại anot (cực dương) xảy q trình oxi hóa anion gốc axit, OH– (bazơ kiềm), H2O theo quy tắc: + Các anion gốc axit có oxi NO3–, SO42–, PO43–, CO32–, ClO4–…khơng 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 điện cực (gam) + A: khối lượng mol chất thu điện cực + n: số electron trao đổi điện cực + I: cường độ dòng điện (A) + t: thời gian điện phân (s) + F: số Faraday điện tích mol electron hay điện lượng cần thiết để mol electron chuyển dời mạch catot anot (F = 1,602.1019 6,022.1023 ≈ 96500 C.mol-1) II – MỘT SỐ CƠ SỞ ĐỂ GIẢI BÀI TẬP VỀ ĐIỆN PHÂN - Khối lượng catot tăng 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 dung dịch: Δm = (m kết tủa + m khí) - Khi điện phân dung dịch: + Hiđroxit kim loại hoạt động hóa học mạnh (KOH, NaOH, Ba(OH)2,…) + Axit có oxi (HNO3, H2SO4, HClO4,…) + Muối tạo axit có oxi bazơ kiềm (KNO3, Na2SO4,…) → Thực tế điện phân H2O H2 (ở catot) O2 (ở anot) - Khi điện phân dung dịch với anot kim loại không trơ (không phải Pt hay điện cực than chì) anot xảy trình oxi hóa điện cực - Có thể có phản ứng phụ xảy cặp: chất tạo thành điện cực, chất tan dung dịch, chất dùng làm điện cực Ví dụ: + Điện phân nóng chảy Al2O3 (có Na3AlF6) với anot làm than chì điện cực bị ăn mòn dần chúng cháy oxi sinh + Điện phân dung dịch NaCl không màng ngăn tạo nước Gia–ven có khí H2 catot + Phản ứng axit dung dịch với kim loại bám catot - Viết phản ứng (thu nhường electron) xảy điện cực theo thứ tự, khơng cần viết phương trình điện phân tổng quát - Viết phương trình điện phân tổng qt (như phương trình hóa học thơng thường) để tính tốn cần thiết - Từ cơng thức Faraday → số mol chất thu điện cực - Nếu đề cho I t trước hết tính số mol electron trao đổi điện cực (ne) theo công thức: ne = (*) (với F = 96500 t = giây F = 26,8 t = giờ) Sau dựa vào thứ tự điện phân, so sánh tổng số mol electron nhường nhận với ne để biết mức độ điện phân xảy Ví dụ để dự đốn xem cation kim loại có bị khử hết khơng hay nước có bị điện phân khơng H2O có bị điện phân điện cực nào… - Nếu đề cho lượng khí thoát điện cực thay đổi khối lượng dung dịch, khối lượng điện cực, pH,…thì dựa vào bán phản ứng để tính số mol electron thu nhường điện cực thay vào cơng thức (*) để tính I t - Nếu đề yêu cầu tính điên lượng cần cho trình điện phân áp dụng cơng thức: Q = I.t = ne.F - Có thể tính thời gian t’ cần điện phân hết lượng ion mà đề cho so sánh với thời gian t đề Nếu t’ < t lượng ion bị điện phân hết t’ > t lượng ion chưa bị điện phân hết - Khi điện phân dung dịch bình điện phân mắc nối tiếp cường độ dòng điện thời gian điện phân bình → thu nhường electron điện cực tên phải chất sinh điện cực tên tỉ lệ mol với - 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 III – MỘT SỐ VÍ DỤ MINH HỌA Ví dụ 1: Điện phân hòa tồn 2,22 gam muối clorua kim loại trạng thái nóng chảy thu 448 ml khí (ở đktc) anot Kim loại muối là: A Na B Ca C K D Mg Hướng dẫn: nCl2 = 0,02 Tại catot: Mn+ + ne → M Theo đlbt khối lượng mM = m(muối) – m(Cl2) = 2,22 – 0,02.71 = 0,8 gam Tại anot: 2Cl– → Cl2 + 2e Theo đlbt mol electron ta có nM = → M = 20.n → n = M Ca (hoặc viết phương trình điện phân MCln M + n/2Cl2 để tính) → đáp án B Ví dụ 2: Tiến hành điện phân (với điện cực Pt) 200 gam dung dịch NaOH 10 % đến dung dịch NaOH bình có nồng độ 25 % ngừng điện phân Thể tích khí (ở đktc) anot catot là: A 149,3 lít 74,7 lít B 156,8 lít 78,4 lít C 78,4 lít 156,8 lít D 74,7 lít 149,3 lít Hướng dẫn: mNaOH (trước điện phân) = 20 gam Điện phân dung dịch NaOH thực chất điện phân nước: H2O → 1/2 O2 (anot) + H2 (catot) → NaOH không đổi → m (dung dịch sau điện phân) = 80 gam → m (H2O bị điện phân) = 200 – 80 = 120 gam → nH2O = 20/3 mol → VO = 74,7 lít VH = 149,3 lít → đáp án D Ví dụ 3: Sau thời gian điện phân 200 ml dung dịch CuSO4 ( d = 1,25 g/ml) với điện cực graphit (than chì) thấy khối lượng dung dịch giảm gam Để làm kết tủa hết ion Cu2+ lại dung dịch sau điện phân cần dùng 100 ml dung dịch H2S 0,5 M Nồng độ phần trăm dung dịch CuSO4 ban đầu là: A 12,8 % B 9,6 % C 10,6 % D 11,8 % Hướng dẫn: nH2S = 0,05 mol - Gọi x số mol CuSO4 tham gia trình điện phân: CuSO4 + H2O → Cu + 1/2O2 + H2SO4 (1) → m (dung dịch giảm) = m Cu(catot) + m O2(anot) = 64x + 16x = → x = 0,1 mol - CuSO4 + H2S → CuS + H2SO4 (2) → nH2S = nCuSO4 = 0,05 mol - Từ (1) (2) → nCuSO4 (ban đầu) = 0,1 + 0,05 = 0,15 (mol) → C% = → đáp án B Ví dụ 4: Điện phân 100 ml dung dịch CuSO4 0,2 M với cường độ dòng điện 9,65A Tính khối lượng Cu bám vào catot thời gian điện phân t1 = 200 s t2 = 500 s Biết hiệu suất điện phân 100 % A 0,32 gam 0,64 gam B 0,64 gam 1,28 gam C 0,64 gam 1,60 gam D 0,64 gam 1,32 gam Hướng dẫn: nCuSO4 = 0,02 = nCu2+ Thời gian cần thiết để điện phân hết Cu2+ t = s → t1 < t < t2 → 2+ Tại t1 có 1/2 số mol Cu bị điện phân → m1 = 0,01.64 = 0,64 gam t2 Cu2+ bị điện phân hết → m2 = 1,28 gam → đáp án B Ví dụ 5: Điện phân 200 ml dung dịch CuSO4 với điện cực trơ cường độ dòng điện 1A Khi thấy catot bắt đầu có bọt khí dừng điện phân Để trung hòa dung dịch thu sau điện phân cần dùng 100 ml dung dịch NaOH 0,1M Thời gian điện phân nồng độ mol dung dịch CuSO4 ban đầu là: A 965 s 0,025 M B 1930 s 0,05 M C 965 s 0,05 M D 1930 s 0,025 M Hướng dẫn: nNaOH = 0,01 mol - Khi catot bắt đầu có bọt khí (H2) chứng tỏ CuSO4 bị điện phân hết theo phương trình: CuSO4 + H2O → Cu + 1/2O2 + H2SO4 - nNaOH = nOH– = 0,01 mol → nH2SO4 = 0,5.nH+ = 0,5.nOH– = 0,005 (mol) → nCu = nCuSO4 = 0,005 (mol) → = 0,005 → t = 965 s CM(CuSO ) = M (hoặc dựa vào phản ứng thu nhường electron điện cực để tính) → đáp án A Ví dụ 6: Điện phân 200 ml dung dịch hỗn hợp AgNO3 0,1 M Cu(NO3)2 0,2 M với điện cực trơ cường độ dòng điện 5A Sau 19 phút 18 giây dừng điện phân, lấy catot sấy khô thấy tăng m gam Giá trị m là: A 5,16 gam B 1,72 gam C 2,58 gam D 3,44 gam Hướng dẫn: nAg+ = 0,02 mol ; nCu2+ = 0,04 mol - Ta có ne = mol - Thứ tự ion bị khử catot: Ag+ + 1e → Ag (1) → sau (1) 0,06 – 0,02 = 0,04 mol electron 0,02 0,02 0,02 Cu2+ + 2e → Cu (2) → sau (2) dư 0,02 mol Cu2+ 0,02 0,04 0,02 m (catot tăng) = m (kim loại bám vào) = 0,02.(108 + 64) = 3,44 gam → đáp án D Ví dụ 7: Hòa tan 50 gam tinh thể CuSO4.5H2O vào 200 ml dung dịch HCl 0,6 M thu dung dịch X Đem điện phân dung dịch X (các điện cực trơ) với cường độ dòng điện 1,34A Khối lượng kim loại catot thể tích khí anot (ở đktc) (Biết hiệu suất điện phân 100 %): A 6,4 gam 1,792 lít B 10,8 gam 1,344 lít C 6,4 gam 2,016 lít D 9,6 gam 1,792 lít Hướng dẫn: nCuSO4.5H2O = nCuSO4 = 0,2 mol ; nHCl = 0,12 mol - Ta có ne = mol - Thứ tự điện phân catot anot là: Tại catot: Cu2+ + 2e → Cu → Cu2+ chưa bị điện phân hết → m (kim loại catot) = 0,1.64 = 6,4 gam 0,1 0,2 0,1 Tại anot: 2Cl– → Cl2 + 2e → ne (do Cl– nhường) = 0,12 < 0,2 mol → anot Cl– bị điện phân hết 0,12 0,06 0,12 đến nước bị điện phân → ne (do H2O nhường) = 0,2 – 0,12 = 0,08 mol 2H2O → O2 + 4H+ + 4e 0,02 0,08 V (khí anot) = (0,06 + 0,02).22,4 = 1,792 lít → đáp án A Ví dụ 8: Có 200 ml dung dịch hỗn hợp Cu(NO3)2 AgNO3, để điện phân hết ion kim loại dung dịch cần dùng cường độ dòng điện 0,402A Sau điện phân xong thấy có 3,44 gam kim loại bám catot Nồng độ mol Cu(NO3)2 AgNO3 hỗn hợp đầu là: A 0,2 M 0,1 M B 0,1 M 0,2 M C 0,2 M 0,2 M D 0,1 M 0,1 M Hướng dẫn: - Ta có ne = mol + - Tại catot: Ag + 1e → Ag x x (mol) 2+ Cu + 2e → Cu Ta có hệ phương trình: → CM Cu(NO3)2 = CM AgNO3 = 0,1 M → đáp án D y y (mol) Ví dụ 9: Hòa tan 4,5 gam tinh thể MSO4.5H2O vào nước dung dịch X Điện phân dung dịch X với điện cực trơ cường độ dòng điện 1,93A Nếu thời gian điện phân t (s) thu kim loại M catot 156,8 ml khí anot Nếu thời gian điện phân 2t (s) thu 537,6 ml khí Biết thể tích khí đo đktc Kim loại M thời gian t là: A Ni 1400 s B Cu 2800 s C Ni 2800 s D Cu 1400 s Hướng dẫn: Gọi nMSO4 = nM2+ = x mol Ví dụ 10: Mắc nối tiếp hai bình điện phân: bình (1) chứa dung dịch MCl2 bình (2) chứa dung dịch AgNO3 Sau phút 13 giây catot bình (1) thu 1,6 gam kim loại catot bình (2) thu 5,4 gam kim loại Cả hai bình khơng thấy khí catot Kim loại M là: A Zn B Cu C Ni D Pb Hướng dẫn: - Do hai bình mắc nối tiếp nên ta có: Q = I.t = → M = 64 → Cu → đáp án B Ví dụ 11: Điện phân nóng chảy Al2O3 với anot than chì (hiệu suất điện phân 100 %) thu m kg Al catot 67,2 m3 (ở đktc) hỗn hợp khí X có tỉ khối so với hiđro 16 Lấy 2,24 lít (ở đktc) hỗn hợp khí X sục vào dung dịch nước vôi (dư) thu gam kết tủa Giá trị m là: A 54,0 kg B 75,6 kg C 67,5 kg D 108,0 kg Hướng dẫn: 2Al2O3 4Al + 3O2 (1) ; C + O2 CO2 (2) ; 2C + O2 2CO (3) - Do X = 32 → hỗn hợp X có CO2 ; CO (x mol) O2 dư (y mol) - 2,24 lít X + Ca(OH)2 dư → 0,02 mol kết tủa = nCO2 → 67,2 m3 X có 0,6 CO2 - Ta có hệ phương trình: 0,6 Từ (1) ; (2) ; (3) → mAl = 0,6 + x + y = → x = 1,8 y = kg → đáp án B ... CHUYÊN ĐỀ 16 LÝ THUYẾT VÀ PP GIẢI BÀI TẬP ĐIỆN PHÂN I – KHÁI NIỆM Sự điện phân q trình oxi hóa – khử xảy bề mặt điện cực có dòng điện chiều qua chất điện li nóng chảy dung dịch chất điện li - Sự điện. .. - Người ta phân biệt: điện phân chất điện li nóng chảy, điện phân dung dịch chất điện li nước, điện phân dùng điện cực dương tan II – SỰ ĐIỆN PHÂN CÁC CHẤT ĐIỆN LI Điện phân chất điện li nóng... luyenthithukhoa.vn Phương pháp giải tập điện phân I – NHẮC LẠI LÍ THUYẾT 1) Điện phân chất điện li nóng chảy: áp dụng MCln, M(OH)n Al2O3 (M kim loại nhóm IA IIA) 2) Điện phân dung dịch chất điện li nước: