Lý thuyết cơ bản điện phân

5Star- Trung Tâm Luyện Thi Đại Học Hàng Đầu VN : Giáo viên VŨ TUẤN MINH Facebook: " Minh Myelin" LÍ THUYẾT CƠ BẢN ĐIỆN PHÂN ★ ★ ★ ★ ★ Học hóa thầy Minh Myelin : online.5star.edu.vn I – ĐỊNH NGHĨA Điện phân dùng lượng điện để thực phản ứng oxi hóa - khử xảy catot anot + Tại catot (cực âm) xảy trình khử (nhận e) + Tại Anot (cực dương) xảy q trình oxi hố (cho e) Khác với phản ứng oxi hố khử thơng thường, phản ứng điện phân tác dụng điện chất môi trường điện phân không trực tiếp cho e mà phải truyền qua dây dẫn II – 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: dụng điều chế Al aAlF6 2Al2O3 N  4Al+3O2 * Tác dụng Na3AlF6 (criolit): + Hạ nhiệt cho phản ứng + Tăng khả dẫn điện cho Al + Ngăn chặn tiếp xúc oxi khơng khí với Al Q trình điện phân: 2Al3++6e 2Al + Catot (-): + Anot (+) Do điện cùc làm graphit (than chì) nên bị khí sinh anot ăn mòn 6O2- -6e 3O2 2C+O2 2CO 2CO+O2 2CO2  2Al2O3 dpnc  4Al+3O2  Al2O3+3Cdpnc  2Al+3CO Phơng trình phản ứng điện phân cho cùc lµ: dpnc 2Al2O3+3C 4Al+3CO2  KhÝ ë anot sinh thờng hỗn hợp khí CO, CO2 O2 Để đơn giản ngời ta thờng xét phơng trình: aAlF6 2Al2O3 N 4Al+3O2 b) Điện phân nóng chảy hiđroxit (Chỉ áp dụng để điều chế kim loại kiỊm: Na, K) dpnc Tỉng qu¸t: 2MOH  2M+1O2 +HO  (M=Na, K, ) Catot (-): 2M+ +2e 2M Anot (+): 2OH- -2e  O2 +HO c) Điện phân nóng chảy muối clorua (Chỉ áp dụng để điều chế kim loại kiềm kiềm thổ) 2M+xCl2 (x=1,2) Tổng quát: 2MClx dpnc Điện phân dung dịch - áp dụng để điều chế kim loại trung bình, yếu - Trong điện phân dung dịch nớc giữ vai trò quan trọng + Là môi trờng để cation anion di chuyển cực + Đôi nớc tham gia vào trình điện phân catot: 2H++2e H2 anot: 2OH-2e 1O2 +HO 2 Về chất nc nguyên chất không bị điện phân điện lớn ( I=0) Do muỗn điện phân nc cần hoà thêm chất điện ly mạnh: muối tan, axit mạnh, bazơ mạnh Để viết đợc phơng trình điện ly cách đầy đủ cà xác, cần lu ý số quy tắc kinh nghiệm sau đây: Quy tắc 1: Quá trình khử xảy catot + Cation kim loại đứng trước Al không bị điện phân dung dịch Luyện thi THPT QG 2017 Mơn Hóa Học–Giáo viên Vũ Tuấn Minh – ONLINE.5STAR.EDU.VN TRANG 1/6 5Star- Trung Tâm Luyện Thi Đại Học Hàng Đầu VN : Giáo viên VŨ TUẤN MINH Facebook: " Minh Myelin" + Cation kim loại đứng sau Al bị điện phân theo thứ tự tính OXH giảm dần ( Ag+, Fe3+,Cu2+,… ) Quy tắc 2: Quá trình oxi hoá anot u tiên 1: Đó kim loại trung bình u u tiªn 2: anion gốc axit khơng có O: S2- >I- >Br- >Cl- >OH- điện phân - NÕu điện phân anot chứa đồng thời kim loại anion (ion âm) anion không bị điện phân - anion gc axit cú O: NO3-;SO42-;CO32-;SO32-;PO43-;ClO4- không điện phân III - Định luật điện phân CễNG THC FARADAY hin đại : ne trao đổi = It/F ( nên sd công thức giải tập nhanh ) *** ứng dụng phơng pháp điện phân: Điều chế số kim loại: Điều chế số phi kim: H2; O2; F2; Cl2 §iỊu chÕ mét sè hỵp chÊt: KmnO4; NaOH; H2O2, níc Giaven… Tinh chÕ mét sè kim lo¹i: Cu, Pb, Zn, Fe, Ag, Au… Mạ điện: Điện phân với anot tan đợc dùng kĩ thuật mạ điện, nhằm bảo vệ kim loạikhỏi bị ăn mòn tạo vẻ đẹp cho vật mạ Trong mạ điện, anot kim loại dùng để mạ nh: Cu, Ag, Au, Cr, Ni catot vật cần đợc mạ Lớp mạ mỏng thờng có độ dày từ: 5.10-5 đến 1.10-3 cm IV Vận dụng A Bài tập mẫu Bài 1: Điện phân dung dịch KCl Giải: H++OHH2O KCl K++Cl- Phơng trình điện li: + catot: (-): K+; H+, K+ không bị điện phân (theo quy tắc 1) 2H++2e H2 K+ + anot (-): K + OH- ; Cl- th× thứ tự điện phân là: Cl- > OH- (theo quy tắc u tiên 2) 2Cl 2e Cl2 OH- OH- Do phơng trình điện phân là: 2KCl + 2H2O dpdd  2KOH + H + Cl  2 Nếu Cl hết đến lợt OH tham gia trình điện phân: 2OH-2e 1O2 +HO 2 - - Nh vậy, đến nớc điện phân KOH đóng vai tròn xúc tác: dpdd HO H2 +1O2 K OH Bài 2: Điện phân dung dịch CuSO4 Giải: + catot: (-): Cu2+; H+: Cu2+ +2e Cu  + anot (-): SO42- ; OH- : 2OH-2e 1O2 +HO 2 Do phơng trình điện phân là: CuSO4 + H2O dpdd Cu + H SO + 1O2  2 Bµi 3: Điện phân dung dịch CuSO4 với anôt Cu Giải: + catot: (-): Cu2+; H+: Cu2+ +2e Cu + anot (-): Cu; OH : Cu – 2e Cu2+ Nh vËy, catot Cu sinh anot bị tan nhiêu; trớc sau điện phân lợng CuSO4 không đổi Quá trình dùng để mạ tinh luyện kim loại nguyên chất Bài 4: Điện phân dung dịch hỗn hợp CuSO4 a mol KBr b mol Gi¶i:   Luyện thi THPT QG 2017 Mơn Hóa Học–Giáo viên Vũ Tuấn Minh – ONLINE.5STAR.EDU.VN TRANG 2/6 5Star- Trung Tâm Luyện Thi Đại Học Hàng Đầu VN : Giáo viên VŨ TUẤN MINH Facebook: " Minh Myelin" - KBr K++Br-; CuSO Cu2++SO 2  H++OH; H2O  4 +catot (-): H+; K+; Cu2+ thø tù điện phân Cu2+>H+còn K+ không bị điện phân Cu2++2eCu hÕt Cu2+ th× 2H++2e H2  - 22+ Anot (+): OH ; Br ; SO4 thứ tự điện phân là: Br->OH- ; SO4 không bị điện phân Br 2e Br2 hết Br- 2OH-2e 1O2 +HO 2 Phơng trình điện phân: CuSO4+2KBr dpdd Cu+Br2 +K2SO4 dpdd + Nếu: b > 2a th× KBr d : 2KBr+2H2O  H +Br2 +2KOH m.n.x + NÕu: b < 2a th× CuSO4 d: CuSO4 + H2O dpdd  Cu + H SO + 1O2  2 dpdd HO  H2 +1O2   K OH + NÕu b = 2a Bài 5: Điện phân dung dịch CuCl2, điện cực trơ dòng điện 5A 45 phút 20 giây.Tính khối lợng kim loại sinh catot khí sinh anot (ở đktc) Giải: CuCl2 dpdd Cu+Cl2  64×5×2720=4,512 gn =nCu=4,512=0,0705 mol V =0,0705×22,4=1,5792 lit áp dụng công thức có: mCu= Cl2 Cl2 2ì96500 64 PT điện phân: B - Bài tập tự giải Bài 1: Trong trình điện phân cation di chuyển về: A Cực dơng, xảy oxi hoá B Cực dơng, xảy khử C Cực âm, xảy oxi hoá D Cực âm, xảy khử Bài 2: Quá trình xảy điện cực điện phân dung dịch AgNO3 : A Cực dơng : Khử ion NO3B Cực âm : Oxi hoá ion NO3+ C Cùc ©m : Khư ion Ag D Cực dơng : Khử H2O Bài 3: Một dung dịch X chøa ®ång thêi NaNO3, Cu(NO3)2, Fe(NO3)3, Zn(NO3)2, AgNO3 Thø tự kim loại thoát catot điện phân dung dịch là: A.Ag, Fe,Cu, Zn, Na B Ag, Fe, Cu, Zn C Ag, Cu, Fe D.Ag,Cu, Fe, Zn, Na Bài Phản ứng điện phân nóng chảy dới bị viết sai sản phẩm? dpnc 2Al+3/2O dpnc 2Na+O + H A Al O B 2NaOH   dpnc C 2NaCl   2Na+Cl   dpnc Ca + Br   2 D CaBr2 2 Bài Dãy gồm kim loại đợc điều chế công nghiệp phơng pháp điện phân hợp chất nóng chảy chúng (ĐH KHèI A 2007) A Na, Ca, Zn B Na, Cu, Al C Na, Ca, Al D Fe, Ca, Al Bµi 6: Khi điện phân hỗn hợp dung dịch NaCl CuSO4 , dung dịch sau điện phân hoà tan đợc NaHCO3 xảy trờng hợp sau đây: A NaCl d B NaCl d CuSO4 d C CuSO4 d D NaCl CuSO4 bị điện phân hết Bài 7: 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 phenolphtalein chuyển sang màu hồng ®iỊu kiƯn cđa a vµ b lµ ( biÕt ion SO 42- không bị điện phân dung dịch ) (§H KHèI b 2007) A b > 2a B b =2a C b < 2a D 2b =a Bµi 8: Khi điện phân có vách ngăn dung dịch gồm NaCl, HCl Sau thời gian điện phân xác định xảy trờng hợp sau đây, trờng hợp : A Dung dịch thu đợc có làm quỳ tím hóa đỏ B Dung dịch thu đợc không đổi mµu q tÝm Luyện thi THPT QG 2017 Mơn Hóa Học–Giáo viên Vũ Tuấn Minh – ONLINE.5STAR.EDU.VN TRANG 3/6 5Star- Trung Tâm Luyện Thi Đại Học Hàng Đầu VN : Giáo viên VŨ TUẤN MINH Facebook: " Minh Myelin" C Dung dịch thu đợc làm xanh quỳ tím D A, B, C Bài ứng dụng dới ứng dụng điện phân ? A Điều chế số kim loại, phi kim hợp chất B Thông qua phản ứng để sản sinh dòng điện C Tinh chế số kim lo¹i nh Cu, Pb, Zn, Fe, Ag, Au D Mạ Zn, sn, Ni, Ag, Au bảo vệ trang trí kim loại Bài 10 Điện phân đến hết 0,1 mol Cu (NO3)2 dung dịch với điện tực trơ, sau điện phân khối lợng dung dịch giảm gam A 1,6g B 6,4g C 8,0 gam D 18,8g Bµi 11 TÝnh thĨ tÝch khÝ (đktc) thu đợc điện phân hết 0,1 mol NaCl dung dịch với điện cực trơ, màng ngăn xốp A 0,024 lit B 1,120 lit C 2,240 lit D 4,489 lit Bài 12: Điện phân dung dịch CuCl2 với điện cực trơ , sau thời gian thu đợc 0,32 gam Cu catot lợng khí X anot Hấp thụ hoàn toàn lợng khí X vào 200 ml dung dịch NaOH nhiệt độ thờng) Sau phản ứng nồng độ NaOH lại 0,05M ( giả thiết thể tích dung dịch NaOH không thay đổi) Nồng độ ban đầu dung dịch NaOH (ĐH KHốI A 2007) A 0,15 M B 0,2M C 0,1 M D 0,05M Bài 13: Điện phân 200 ml dung dịch CuSO4 với điện cực trơ dòng ®iƯn mét chiỊu I = 9,65 A Khi thĨ tÝch khí thoát hai đện cực 1,12 lít (đktc) dừng điện phân Khối lợng kim loại sinh katốt thời gian điện phân lµ: A 3,2gam vµ1000 s B 2,2 gam vµ 800 s C 6,4 gam vµ 3600 s D 5,4 gam 1800 s Bài 14 iện phân 200ml dd CuSO4 0,5 M FeSO4 0,5M 15 phút với điện cực trơ dòng điện I= 5A thu đợc ë catot: A chØ cã ®ång B Võa ®ång, võa sắt C có sắt D vừa đồng vừa sắt với lợng kim loại tối đa Bài 15: Điện phân dung dịch CuSO4 điện cực trơ với dòng điện có cờng độ I = 0,5A thời gian 1930 giây khối lợng đồng thể tích khÝ O2 sinh lµ A: 0, 64g vµ 0,112 lit B: 0, 32g vµ 0, 056 lÝt C: 0, 96g vµ 0, 168 lÝt D: 1, 28g vµ 0, 224 lít Bài 16: Điện phân 200ml dung dịch hỗn hợp gồm HCl 0,1M CuSO4 0,5M điện cực trơ Khi katốt có 3,2g Cu thể tích khí thoát anốt A : 0, 56 lÝt B : 0, 84 lÝt C : 0, 672 lít D : 0,448 lit Bài 17: Điện phân dd chứa 0,2 mol FeSO4 0,06mol HCl với dòng điện 1,34 A (điện cực trơ, có màng ngăn) Bỏ qua hoà tan clo nớc coi hiệu suất điện phân 100% Khối lợng kim loại thoát katot thể tích khí thoát anot (đktc) lần lợt là: A 1,12 g Fe 0, 896 lit hỗn hợp khí Cl2 , O2 B 1,12 g Fe vµ 1, 12 lit hỗn hợp khí Cl2 O2 C 11,2 g Fe 1, 12 lit hỗn hợp khí Cl2 O2 D 1,12 g Fe 8, 96 lit hỗn hợp khí Cl2 O Bài 18: Dung dịch chứa đồng thêi 0,01 mol NaCl; 0,02 mol CuCl2; 0,01 mol FeCl3; 0,06 mol CaCl2 Kim loại thoát catot điện phân dung dịch : A Fe B Zn C Cu D Ca Bµi 19: Natri, canxi, magie, nhôm đợc sản xuất công nghiệp phơng pháp nào: A Phơng pháp thuỷ luyện B Phơng pháp nhiệt luyện C Phơng pháp điện phân D Phơng pháp điện phân hợp chất nóng chảy Bài 20: Thể tích khí hiđro sinh điện phân dung dịch chứa lợng NaCl có màng ngăn (1) màng ngăn (2) là: A B (2) gấp đôi (1) C (1) gấp đôi (2) D không xác định Bài 21: Trong trình điện phân dung dịch KCl, trình sau xảy cực dơng (anot) A ion Cl bị oxi hoá B ion Cl bÞ khư + C ion K bÞ khử D ion K+ bị oxi hoá Bài 22: Điện phân với điện cực trơ dung dịch muối clorua kim loại hoá trị (II) với cờng độ dòng điện 3A Sau 1930 giây, thấy khối lợng catot tăng1,92 gam Kim loại muối clorua kim loại dới (cho Fe = 56, Ni = 59, Cu = 64, Zn = 65) A Ni B Zn C Cu D Fe Bài 23: Điện phân dùng điện cực trơ dung dịch muối sunfat kim loại hoá trị II với cờng độ dòng điện 3A Sau 1930 giây thấy khối lợng catot tăng 1,92 gam, Cho biết tên kim lo¹i muèi sunfat (cho Fe = 56, Ni = 59, Cu = 64, Zn = 65) A Fe B Ca C Cu D Mg Bài 24: Điều không điều sau: A Điện phân dung dịch NaCl thấy pH dung dịch tăng dần B Điện phân dung dịch CuSO4 thấy pH dung dịch giảm dần C Điện phân dung dịch NaCl + CuSO4 thấy pH dung dich không đổi D Điện phân dung dịch NaCl + HCl thấy pH dung dịch tăng dần (coi thể tích dung dịch điện phân không đổi, có mặt NaCl dùng thêm màng ngăn) Luyn thi THPT QG 2017 Mơn Hóa Học–Giáo viên Vũ Tuấn Minh – ONLINE.5STAR.EDU.VN TRANG 4/6 5Star- Trung Tâm Luyện Thi Đại Học Hàng Đầu VN : Giáo viên VŨ TUẤN MINH Facebook: " Minh Myelin" Bài 25 Điện phân dung dịch chứa a mol CuSO4 b mol NaCl (với điện cực trơ có màng ngăn xốp) Để dung dịch sau địên phân làm phenolphtalein chuyển sang màu hồng ®iỊu kiƯn cđa a vµ b lµ (biÕt ion SO42- không bị điện phân dung dịch) A b > 2a B b = 2a C b < 2a D 2b = a Bài 26: Tiến hành điện phân hoàn toàn dung dịch X chứa AgNO3 Cu(NO3)2 thu đợc 56 gam hỗn hợp kim loại catot 4,48 lít khí anot (đktc) Số mol AgNO3 Cu(NO3)2 X lần lợt (cho Ag = 108, Cu = 64) A 0,2 vµ 0,3 B 0,3 vµ 0,4 C 0,4 vµ 0,2 D 0,4 vµ 0,2 Bµi 27: Điện phân 100ml dung dịch A chứa đồng thời HCl 0,1M NaCl 0,2 M với điện cực trơ có màng ngăn xốp tới anot thoát 0,224 lít khí (đktc) ngừng điện phân Dung dịch sau điện phân có pH (coi thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể) A B C 12 D 13 Bài 28: Điện phân đến hết 0,1 mol Cu(NO3)2 dung dịch với điện cực trơ, sau điện phân khối lợng dung dịch giảm bao nhiªu gam ? ( cho Cu = 64; O = 16) A 1,6 gam B 6,4 gam C 8,0 gam D 18,8 gam Bài 29: Điều chế Cu từ dung dịch Cu(NO3)2 phơng pháp thu đợc Cu tinh khiết 99,999% ? A Phơng pháp thủy luyện B Phơng pháp nhiệt luyện C Phơng pháp điện phân D Cả A, B, C Bài 30: Khi điện phân 25,98 gam iotua kim loại X nóng chảy, thu đợc 12,69 gam iot Cho biết công thức muèi iotua A KI B CaI2 C NaI D CsI Bài 31: Trong công nghiệp natri hiđroxit đợc sản xuất phơng pháp A điện phân dung dịch NaCl, màng ngăn điện cực B điện phân dung dịch NaNO3, màng ngăn điện cực C điện phân dung dịch NaCl, có màng ngăn điện cực D điện phân NaCl nóng chảy Bài 32:Điện phân dung dịch CuCl2 với điện cực trơ, sau thời gian thu đợc 0,32 gam Cu catot lợng khí X anot Hấp thụ hoàn toàn lợng khí X vào 200 ml dung dịch NaOH (ở nhiệt độ thờng) 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 0,2M C 0,1M D 0,05M Bài 33: Hoà tan 40 gam muối CdSO4 bị ẩm vào nớc Để điện phân hết cađimi dung dịch cần dùng dòng điện 2,144A thời gian Phần trăm nớc chứa muối A 18,4% B 16,8% C 18,6% D 16% Bài 34: Điện phân 300ml dung dịch CuSO4 0,2M với cờng độ dòng điện 3,86A Khối lợng kim loại thu đợc catot sau điện phân 20 phút (cho Cu = 64; S = 32; O = 16) A 1,28 gam B.1,536 gam C 1,92 gam D 3,84 gam Bài 35: Điện phân dung dịch MSO4 anot thu đợc 0,672 lít khí (đktc) thấy khối lợng catot tăng 3,84 gam Kim loại M (cho Cu = 64; Fe = 56; Ni = 59; Zn = 65) A Cu B Fe C Ni D Zn Bài 36: Điện phân nóng chảy muối clorua kim loại M, anot thu đợc 1,568 lít khí (đktc), khối lợng kim loại thu đợc catot 2,8 gam Kim loại M lµ A Mg B Na C K D Ca Bµi 37: Có 200ml dung dịch hỗn hợp Cu(NO3)2 AgNO3 Để điện phân hết ion kim loại dung dịch cần dùng dòng điện 0,402A, thời gian giờ, catot thoát 3,44 gam kim loại Nồng độ mol/lit cđa Cu(NO3)2 vµ AgNO3 lµ A 0,1 vµ 0,2 B 0,01 vµ 0,1 C 0,1 vµ 0,01 D 0,1 vµ 0,1 Bài 38: Tiến hành điện phân (có màng ngăn xốp) 500 ml dung dịch chứa hỗn hợp HCl 0,02M vµ NaCl 0,2M Sau ë anot bay 0,448 lít khí (ở đktc) ngừng điện phân Cần ml dung dịch HNO3 0,1M để trung hoà dung dịch thu đợc sau điện phân A 200 ml B 300 ml C 250 ml D 400 ml Bµi 39: Hoà tan 1,28 gam CuSO4 vào nớc đem điện phân tới hoàn toàn, sau thời gian thu đợc 800 ml dung dÞch cã pH = HiƯu st phản ứng điện phân A 62,5% B 50% C 75% D 80% Bµi 40: Hoµ tan gam muèi ngậm nớc CuSO4.nH2O đem điện phân tới hoàn toàn, thu đợc dung dịch A Trung hoà dung dịch A cần dung dịch chứa 1,6 gam NaOH Giá trị n lµ A B C D Bài 41: Điện phân dung dịch muối nitrat kim loại với hiệu suất dòng điện 100%, cờng độ dòng điện không đổi 7,72A thời gian phút 22,5 giây Sau kết thúc khối lợng catot tăng lên 4,86 gam kim loại bám vào Kim loại A Cu B Ag C Hg D Pb Bài 42: Tiến hành điện phân (có màng ngăn xốp) dung dịch X chứa hỗn hợp gồm 0,02 mol HCl 0,05 mol NaCl với Cờng độ dòng điện 1,93A thời gian 3000 giây, thu đợc dung dịch Y Nếu cho quì tím vào X Y th× thÊy (cho H = 1; Cl = 35,5) Luyện thi THPT QG 2017 Mơn Hóa Học–Giáo viên Vũ Tuấn Minh – ONLINE.5STAR.EDU.VN TRANG 5/6 5Star- Trung Tâm Luyện Thi Đại Học Hàng Đầu VN : Giáo viên VŨ TUẤN MINH Facebook: " Minh Myelin" A X làm đỏ quì tím, Y làm xanh quì tím B X làm đỏ quì tím, Y làm đỏ quì tím C X đỏ quì tím, Y không đổi màu quì tím D X không đổi màu quì tím, Y làm xanh quì tÝm Luyện thi THPT QG 2017 Mơn Hóa Học–Giáo viên Vũ Tuấn Minh – ONLINE.5STAR.EDU.VN TRANG 6/6 ... pháp A điện phân dung dịch NaCl, màng ngăn điện cực B điện phân dung dịch NaNO3, màng ngăn điện cực C điện phân dung dịch NaCl, có màng ngăn điện cực D điện phân NaCl nóng chảy Bài 32 :Điện phân. .. điện phân - NÕu điện phân anot chứa đồng thời kim loại anion (ion âm) anion không bị điện phân - anion gc axit cú O: NO3-;SO42-;CO32-;SO32-;PO43-;ClO4- không điện phân III - Định luật điện phân. .. 13: Điện phân 200 ml dung dịch CuSO4 với điện cực trơ dòng điện chiều I = 9,65 A Khi thể tích khí thoát hai đện cực 1,12 lít (đktc) dừng điện phân Khối lợng kim loại sinh katốt thời gian điện phân