Vận dụng lý thuyết giải các dạng bài tập điện phân dung dịch

21 162 0
Vận dụng lý thuyết giải các dạng bài tập điện phân dung dịch

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

MỤC LỤC Nội dung Trang MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài 1 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3.Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1.Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường 17 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 18 MỞ ĐẦU 1.1.Lí chọn đề tài Do đổi cách tuyển sinh Đại học Bộ giáo dục Đào tạo tạo yêu cầu cho học sinh Vì để có kết thi tốt, học sinh cần phải nắm vững kiến thức vận dụng kiến thức cách linh hoạt nhiều phần kiến thức học sinh khơng tự lĩnh hội Do giáo viên cần phải có kỹ thuật giải nhanh tập trắc nghiệm, giúp học sinh tiết kiệm thời gian làm có kết mong đợi Trong trình giảng dạy mơn Hóa học trường THPT, đặc biệt q trình ơn luyện cho học sinh thi kì thi học sinh giỏi kì thi Đại học- Cao đẳng, THPT quốc gia chuyên đề điện phân dung dịch chuyên đề hay quan trọng nên tập điện phân ln có mặt kì thi lớn Thực tế giảng dạy học sinh lại yếu chun đề này, qua q trình tìm tòi, nghiên cứu nhiều năm tơi hệ thống hóa dạng tập điện phân dung dịch phương pháp giải dạng tập cho học sinh cách dễ hiểu, dễ vận dụng, tránh lúng túng, sai lầm nâng cao kết kỳ thi Trên sở đó, tơi mạnh dạn chọn đề tài “Vận dụng lý thuyết giải dạng tập điện phân dung dịch” làm sáng kiến kinh nghiệm cho Với hi vọng đề tài tài liệu tham khảo phục vụ cho việc học tập em học sinh 12 cho công tác giảng dạy bạn đồng nghiệp 1.2.Mục đích nghiên cứu Thực sáng kiến nhằm mục đích - Giúp hoc sinh viết phân li chất điện phân, viết phương trình điện phân tổng quát tính tốn theo phương trình - Giúp học sinh viết bán phản ứng xảy điện cực anot catot - Giúp học sinh biết áp dụng công thức Faraday vào giải tập điện phân - Giúp học sinh có tư nhanh nhạy việc giải toán trắc nghiệm để nâng cao kết cho học sinh kỳ thi 1.3.Đối tượng nghiên cứu - Bài tập điện phân dung dịch muối kim loại kiềm, kiềm thổ nhôm - Điện phân dung dịch muối kim loại đứng sau nhơm dãy điện hóa - Điện phân hỗn hợp dung dịch muối - Điện phân hỗn hợp dung dung dịch axit vô , hỗn hợp bazơ 1.4.Phương pháp nghiên cứu Đề tài thực dựa phương pháp sau: - Phương pháp nghiên cứu xây dựng sở lí thuyết cách dựa vào tập điển hình sgk, sách nâng cao tài liệu tham khảo khác - Từ thực nghiệm giảng dạy cho học sinh nhiều năm học với nhiều lớp học sinh thông qua kiểm tra qua kỳ thi q trình ơn tập cho học sinh có dạng tập liên quan đến điện phân dung dịch NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1.Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm -Với hình thức thi trắc nghiệm việc giải nhanh tốn Hóa học u cầu hàng đầu người học cần phải nắm vững kiến thức, tìm phương pháp giải tốn cách nhanh nhất, đường ngắn giúp người học tiết kiệm thời gian làm mà rèn luyện tư lực phát vấn đề người học -Trên thực tế tài liệu viết lí thuyết điện phân dung dịch nên nguồn tư liệu để giáo viên nghiên cứu hạn chế nội dung kiến thức kĩ giải tập điện phân cung cấp cho học sinh chưa nhiều Do đó, gặp tốn điện phân em thường lúng túng khơng tìm cách giải Vì ,tơi mạnh dạn đưa đề tài giúp em nắm vững góc khuất kiến thức lí thuyết vận dụng để giải nhanh toán điện phân dung dịch để em có kết cao kỳ thi 2.2.Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm - Khi chưa áp dụng lí thuyết học sinh giải tốn vướng mắc nhiều làm nhiều thời gian -Trên thực tế học sinh sử dụng cơng thức hệ Faraday (n e trao đổi) để giải nhanh toán điện phân - Đa số tập điện phân thường tính tốn theo bán phản ứng điện cực học sinh thường viết phương trình điện phân tổng quát giải theo - Học sinh nhầm lẫn trình xảy điện cực anot catot - Học sinh lúng túng xác định trường hợp H 2O bắt đầu điện phân điện cực (khi bắt đầu sủi bọt khí catot pH dung dịch không đổi) - Học sinh viết sai thứ tự bán phản ứng xảy điện cực →tính tốn sai - Học sinh thường bỏ qua phản ứng phụ xảy sản phẩm tạo thành như: 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.Vì ,tơi xin đưa kiến thức lí thuyết nhằm giúp em giải nhanh xác tập điện phân dung dịch 2.3.Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề a.Khái niệm điện phân Sự điện phân: Là q trình oxi hóa-khử xảy bề mặt điện cực cho dòng điện chiều qua chất điện li nóng chảy, dung dịch chất điện li.[1] Trong thiết bị điện phân: - Anot (A) nối với cực dương nguồn điện chiều xảy oxi hóa - Catot (K) nối với cực âm nguồn điện chiều xảy khử [2] -Điện cực trơ điện cực làm chất liệu trơ khơng có khả phản ứng hóa học trình điện phân than chì hay Pt [3] b Bản chất điện phân + Là trình xảy bề mặt điện cực Năng lượng dùng cho phản ứng điện dòng điện chiều + Sự cho nhận electron không xảy trực tiếp ion tham gia phản ứng, phụ thuộc vào dây dẫn dòng điện + Sự phát sinh dòng điện pin điên hóa điện phân hai trình ngược (một trình tạo dòng điện, q trình nhờ tác dụng dòng điện nên dấu điện cực ngược nhau) + Trong pin anơt cực âm, catơt cực dương bình điện phân ngược lại: anôt cực dương, catôt cực âm [1] c Những nội dung quan trọng lí thuyết điện phân ** H2O bắt đầu điện phân điện cực khi: + Ở catot: bắt đầu xuất bọt khí khối lượng catot khơng đổi nghĩa ion kim loại bị điện phân dung dịch bị điện phân hết + Khi pH dung dịch khơng 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 [4] ** 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) [4] ** Khi điện phân dung dịch với anot kim loại không trơ (khơng phải Pt hay điện cực than chì) anot xảy q trình oxi hóa điện cực [4] ** Có thể có phản ứng phụ xảy cặp: chất tạo thành điện cực, chất tan dung dịch, chất dùng làm điện cực như: 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 [4] ** Khối lượng catot tăng khối lượng kim loại tạo thành sau điện phân bám vào [4] ** Viết bán phản ứng (thu nhường electron) xảy điện cực theo thứ tự, khơng cần viết phương trình điện phân tổng quát sử dụng CT: n=It/F (*) [4] ** Từ cơng thức Faraday m= Trong đó: A.I.t n.F - m khối lượng chất thu điện cực, tính gam - A khối lượng mol nguyên tử chất thu điện cực - n số electron mà nguyên tử ion cho nhận - I cường độ dòng điện tính ampe (A) - t thời gian điện phân tính giây (s) - F số Faraday (F = 96 500 culông/mol) [1] Ta suy 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: (*) (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 **.Nếu đề cho lượng khí 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 [3] **.Nếu đề yêu cầu tính điện lượng cần cho q trình điện phân áp dụng cơng thức: Q = I.t = ne.F [4] ** 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 [3] ** 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 [5] ** Trong nhiều trường hợp dùng định luật bảo tồn mol electron (số mol electron thu catot = số mol electron nhường anot) để giải nhanh d Vận dụng kiến thức lí thuyết để giải nhanh dạng tập trắc nghiệm Dạng 1: Điện phân dung dịch muối - Điện phân dung dịch muối kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm * Ở catot (cực âm) Các ion kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ ion Nhơm khơng bị điện phân chúng có tính oxi hóa yếu H2O; H2O bị điện phân theo phương trình: 2H2O + 2e → H2 + 2OH– [6] * Ở anot (cực dương): - Nếu S2-, Cl-, Br-, I- chúng bị điện phân trước H2O theo thứ tự tính khử: S2->I- > Br- > Cl- > H2O (F- khơng bị điện phân ) Phương trình điện phân tổng quát: S2- → S + 2e; 2X- → X2 + 2e Sau hết ion đó, tiếp tục điện phân H2O điện phân theo phương trình: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e [6] - Nếu ion: NO3-, SO42-, CO32-, PO43- chúng khơng bị điện phân mà H 2O bị điện phân [1] Ví dụ Điện phân dung dịch NaCl với anot làm than chì [7] NaCl → Na+ + ClCatot (-) Anot (+) + Na không bị điện phân 2Cl → Cl2 + 2e 2H2O + 2e → H2 + 2OH → Phương trình điện phân: 2NaCl + 2H2O → 2NaOH + Cl2 + H2 [7] * Xảy tương tự điện phân dd : CaCl2, MgCl2 , BaCl2, AlCl3 Không thể điều chế kim loại từ: Na→Al pp điện phân dung dịch [3] Ví dụ 2: Viết PTHH xảy điện phân dung dịch Na2CO3 Na2CO3 → 2Na+ + CO32Catot(-):Na+, H2O Anot (+):CO32-, H2O Na+ không bị điện phân CO32-không bị điện phân 2H2O + 2e → H2 + 2OH2H2O → O2 + 4H+ + 4e → Phương trình điện phân: 2H2O → 2H2 + O2 *Xảy tương tự điện phân dd:NaNO3, MgSO4, Al2(SO4)3… Bài tập vận dụng: Bài Hòa tan 2,34 gam NaCl vào nước đem điện phân (điện cực trơ, có màng ngăn) thu 2,4 lít dung dịch có pH = 12 Hiệu suất trình điện phân là: A 45% B 50% C 60% D 75% [6] Hướng dẫn giải Ta có pt pư điện phân dung dịch: 2NaCl + 2H 2O dp co mn 2NaOH + H ↑ +Cl ↑ Dung dịch có pH = 12 => pOH = − =>  OH  = 0,01 M => n OH− = 0,01.2, = 0,024 mol => nNaCl = 0,024 mol, mặt khác theo giả thiết tốn nNaCl = 2,34:58,5 = 0,04 mol Vậy hiệu suất H = 0,024 100% = 60% => C dung 0,04 Bài Khi điện phân 500ml dung dịch CaCl với điện cực platin có màng ngăn thu 123ml khí (ở 27oC, 1atm) anốt (thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể) Giá trị pH sau điện phân là: A B 12 C 1,7 D 12,3 [6] Hướng dẫn giải Ta có pt pư điện phân dung dịch: dp CaCl + 2H 2O  → Ca(OH) + H ↑ +Cl ↑ mn n khi(anot) = n Cl2 = PV = 0,005mol , => nOH- =2.0,005=0,01mol RT 0,01 − = 0,02 M => pOH = − lg OH −  = 1,7 =>  OH  = 0,5 => pH= 14- pOH=14-1,7=12,3 => D Bài Hòa tan 1,49g KCl vào nước đem điện phân (điện cực trơ, có màng ngăn) thu 500ml dung dịch có pH = 12 Hiệu suất trình điện phân là: A 25% B 35% C 50% D 75% [6] Hướng dẫn giải Ta có pt pư điện phân dung dịch: 2KCl + 2H 2O dp co mn 2KOH + H ↑ +Cl ↑ Dung dịch có pH = 12 => pOH = − =>  OH  = 0,01 M => n OH− = 0,01.0,5 = 0,005 mol => nKCl = 0,005mol, mặt khác theo giả thiết tốn nKC l= 1,49:74,5 = 0,02mol Vậy hiệu suất H = 0,005 100% = 25% => A dung 0,02 Bài Điện phân 100ml dung dịch chứa NaCl với điện cực trơ, có màng ngăn, cường độ dòng điện I = 1,93A Tính thời gian điện phân để dung dịch có pH = 12, thể tích dung dịch xem không thay đổi, hiệu suất điện phân 100% A 50s B 100s C 150s D 200s [7] Hướng dẫn giải Vì dung dịch có PH = 12 → Mơi trường kiềm pH = 12 → [H+] = 10-12 → [OH-] = 0,01 → Số mol OH- = 0,001 mol NaCl → Na+ + ClCatot (-) Anot (+) + Na không bị điện phân 2H2O + 2e → H2 + 2OHCl- → Cl2 + 2e 0,001 ← 0,001 → Số mol e trao đổi là: n = 0,001 mol Áp dụng công thức Faraday : n = It / F → t= n F /I → Chọn đáp án A - Điện phân dd muối kim loại đứng sau Al dãy điện hóa * Ở catot (cực âm) -Các cation kim loại bị khử theo phương trình: M n+ + ne → M Sau hết ion đó, tiếp tục điện phân H2O điện phân theo phương trình: 2H2O + 2e → H2 + 2OH– [2] * Ở anot (cực dương): - Nếu S2-, Cl-, Br-, I- chúng bị điện phân trước H2O theo thứ tự tính khử: S2->I- > Br- > Cl- > H2O (F- khơng bị điện phân ) Phương trình điện phân tổng quát: S2- → S + 2e; 2X- → X2 + 2e Sau hết ion đó, tiếp tục điện phân H2O điện phân theo phương trình: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e [6] - Nếu ion: NO3-, SO42-, CO32-, PO43- chúng khơng bị điện phân mà H 2O bị điện phân [1] Ví dụ : Viết PTHH xảy điện phân dung dịch CuSO4 [1] CuSO4 → Cu2+ + SO42- Catot(-):Cu2+ Anot (+):SO42-, H2O SO42- không bị điện phân 2H2O → 4H+ + O2+ 4e Cu2+ + 2e → Cu → Phương trình điện phân : 2CuSO4 + 2H2O → 2Cu + 2H2SO4 + O2 Xảy tương tự điện phân dung dịch muối kim loại từ Zn → Hg với gốc axit NO3- , SO42- Ví dụ : Viết PTHH xảy điện phân dung dịch CuCl2 [1] CuCl2 → Cu2+ + 2ClCatot (-) Anot (+) 2+ Cu + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e → Phương trình điện phân: CuCl2 → Cu + Cl2 Bài tập vận dụng: Bài Điện phân dung dịch CuCl với điện cực trơ, sau thời gian thu 0,32gam Cu catơt lượng khí X anơt Hấp thu lượng khí X vào 200ml dung dịch NaOH (ở nhiệt độ thường) Sau phản ứng nồng độ NaOH lại 0,05M (giả thiết dung dịch thay đổi không đáng kể) Nồng độ dung dịch NaOH ban đầu là: A 0,1 mol/lít A 0,15 mol/lít A 0,2 mol/lít A 0,05 mol/lít [8] Hướng dẫn giải Ta có pt pư điện phân dung dịch: CuCl2 → Cu + Cl ↑ .0,005 0,005mol Cl + 2NaOH → NaCl + NaCl + H 2O 0,005 0,01mol Sau pư nồng độ NaOH lại 0,05M, nghĩa NaOH dư nNaOH dư = 0,05 0,2 = 0,01 mol, nNaOH ban đầu = 0,01 + 0,01 = 0,02 mol [ NaOH ] = 0,02 = 0,1 M => A dung 0, Bài Đem điện phân 100 ml dung dịch CuSO dùng hai điện cực trơ dòng điện chiều cường độ 1A đến catơt thấy xuất bọt khí dừng lại Dung dịch sau điện phân có pH = (xem điện phân trình khác xảy với hiệu suất 100%) Thời gian điện phân nồng độ mol dung dịch CuSO4 là: A 965 s 0,1 M B 489 s 0,5 M C 489 s 0,4 M D 965 s 0,05 M [6] Hướng dẫn giải Do điện phân đến catô thấy xuất bọt khí nên Cu 2+ điện phân xong pH = =>  H +  = 0,1 n H + = 0,1.0,1 = 0,01 mol Catot : Cu 2+ + 2e → Cu, anot : 2H 2O → 4H + + O ↑ +4e 0,005 0,01 .0,01 0,01 I.t   n = = 0,01 => t = 965 (s), e   96500   Áp dụng công thức ta có: n Cu 2+ 0,005    n Cu 2+ = 0,005mol => C M(CuSO4 ) = V = 0,1 = 0,05 M  Vậy đáp án D Bài Đem điện phân 100 ml dung dịch AgNO3 có nồng độ x mol/lít dùng điện cực trơ Sau thời gian thấy có kim loại bám vào catơt, catơt khơng thấy xuất bọt khí thu 2,16 gam kim loại Xem điện phân trình khác xảy với hiệu suất 100% Giá trị x là: A 0,2 mol/lít A 0,3 mol/lít A 0,4 mol/lít A 0,5 mol/lít [6] Hướng dẫn giải Ta có pt pư điện phân dung dịch: dp 4AgNO3 + 2H 2O  → 4Ag + 4HNO + O ↑ Sau điện phân thu 100 ml dung dịch có pH = + =>  H  = 0,1 = [ HNO3 ] => n AgNO3 = n HNO3 = 0,1mol Cô cạn dung dịch ta thu AGNO3 dư, đem nung thu kim loại Ag t 2AgNO3  → 2Ag + 2NO + O ↑ 2,16 = 0,02 mol Vậy số mol AgNO3 ban đầu là: 108 = 0,01 + 0,02 = 0,03 mol n AgNO3 (du ) = n Ag = n AgNO3 (bd) 0,03 = 0,3 mol / lit => B dung 0,1 Bài Điện phân 200 ml dung dịch Cu(NO3)2 đến bắt đầu có khí catơt dừng lại Để n dung dịch sau điện phân đến khối lượng catơt khơng đổi thấy có 3,2 gam kim loại bám vào catôt Nồng độ ban đầu dung dịch Cu(NO3)2 là: A mol/lít B mol/lít C mol/lít D 0,5 mol/lít [6] Hướng dẫn giải Gọi x số mol ban đầu Cu(NO3)2 Ta có pt pư điện phân dung dịch: => x = [ AgNO3 ] = dp 2Cu(NO3 ) + 2H O  → 2Cu + 4HNO + O ↑ (1) x mol .x .2x.mol Để yên dung dịch sau điện phân đến khối lượng catơt khơng đổi nên có pt pư sau: dp 3Cu + 8HNO3  → 3Cu(NO3 ) + 2NO ↑ +2H 2O (2) 8 Từ (2) n Cu(pu ) = n HNO3 = 2x = 0,75.x < n Cu(1) = x => Cu dư HNO3 hết Ta có nCu d= x-0,75.x =0,25.x =3,2:64= 0,05 mol => x=0,2 mol Vậy C MCu ( NO3 )2 = 0, = mol / lit => C dung 0, Bài Đem điện phân 100 ml dung dịch muối sunfat kim loại hóa trị II đến cực trơ dòng điện chiều cường độ 3A Sau thời gian 1930 giây thấy khối lượng tăng 1,92 gam (xem điện phân trình khác xảy với hiệu suất 100%) Kim loại hóa trị II với thể tích khí anơt là: A Cu 0,336 lít B Cd 0,224 lít C Fe 0,896 lít D Zn 1,344 lít [6] Hướng dẫn giải I.t 3.1930 = = 0,06mol 96500 96500 Catot : M 2+ + 2e → Cu, anot : 2H 2O → 4H + + O ↑ +4e Ta có: n e = 0,06 0,03 => M = .0,06 0,015 0,06mol 1,92 = 64 (Cu) va VO2 = 22, 4.0,015 = 0,336 (lit) 0,03 Vậy A - Điện phân hỗn hợp dung dịch muối Ở catot: Các cation kim loại bị khử theo thứ tự dãy điện cực chuẩn (ion có tính oxi hóa mạnh bị khử trước): M n+ + ne → M [3] * Ở anot (cực dương): - Nếu S2-, Cl-, Br-, I- chúng bị điện phân trước H2O theo thứ tự tính khử: S2->I- > Br- > Cl- > H2O (F- khơng bị điện phân ) Phương trình điện phân tổng quát: S2- → S + 2e; 2X- → X2 + 2e Sau hết ion đó, tiếp tục điện phân H2O điện phân theo phương trình: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e [6] - Nếu ion: NO3-, SO42-, CO32-, PO43- chúng khơng bị điện phân mà H 2O bị điện phân [1] Bài tập vận dụng Bài Viết PTHH xảy điện phân dung dịch hỗn hợp NaCl Cu(NO3)2 NaCl → Na+ + ClCu(NO3)2 → Cu2+ + 2NO3Catot(-):Na+, Cu2+, H2O Anot(+):NO3-, Cl-, H2O Na+ không bị điện phân NO3- không bị điện phân Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 2H2O + 2e → H2 + 2OH2H2O → 4H+ + O2 + 4e Phương trình điện phân: 2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2 + Cl2 2Cu(NO3)2 + 2H2O → 2Cu + O2 + 4HNO3 Phương trình điện phân tổng quát: 2NaCl + Cu(NO3)2 → Cu + Cl2 + 2NaNO3 Bài Tiến hành với điện cực trơ, màng ngăn xốp dung dịch chứa a mol CúO b mol NaCl Để sau trình điện phân thu dung dịch tác dụng với phenolphtalein sang màu hồng mối quan hệ a b là: A 2a b D 2a = [8] Hướng dẫn giải Ta có pt pư điện phân dung dịch: CuSO + 2NaCl dp co mn Cu + Cl ↑ + Na 2SO a 2a mol Sau trình điện phân thu dung dịch tác dụng với phenolphtalein sang màu hồng chứng tỏ phản ứng NaCl dư tiếp tục điện phân tiếp tạo môi trường bazơ Nên suy 2a > b Vậy đáp án C Bài Cho chất rắn X gồm 1,92 gam Cu 0,84 gam Fe tác dụng hết với clo dư, sau lấy sản phẩm hòa tan nước dung dịch Y Điện phân Y với điện cực trơ tới anơt thu 504 ml khí (đktc) (Biết hiệu suất pư điện phân 100%) Khối lượng catôt tăng lên là: A 1,08 gam B 0,84 gam C 1,12 gam D 0,96 gam [6] Hướng dẫn giải Dung dịch Y gồm 0,03 mol CuCl2 0,015 mol FeCl3 Tại catôt: Fe3+ + 1e  Fe2+ 0,015….0,015… 0,015 mol Cu2+ + 2e  Cu x…… 2x…… x 2Cl-  Cl2 + 2e 0,0225… 0,045 mol Áp dụng ĐLBT E ta có: 0,015 + 2x = 0,045 => x = 0,015 mol < 0,03 mol nên Cu2+ chưa điện phân hết Khối lượng catôt tăng lên Cu bám vào mCu= 64 0,015= 0,96 gam Đáp án D Bài Điện phân hoàn toàn dung dịch hỗn hợp gồm a mol Cu(NO 3)2 b mol NaCl với điện cực trơ , màng ngăn xốp Để dung dịch thu sau điện phân có khả phản ứng với Al2O3 A b = 2a B b > 2a C b 2a [6] Hướng dẫn giải Cu(NO3)2 → Cu2+ + 2NO3a a + NaCl → Na + Clb b Catot(-) Anot (+) + Na không bị điện phân NO3 không bị điện phân 2+ Cu + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e → Phương trình : Cu2+ + 2Cl- → Cu + Cl2 (1) a b 2+ Nếu dư Cu sau (1) : a > b/2 ( 2a > b ) có phản ứng : Cu2+ + 2H2O→ Cu + 4H+ + O2 → Dung dịch thu có axit nên có phản ứng với Al2O3 Nếu dư Cl- sau (1) : a < b/2 ( b > 2a) → có pư: 2H2O + 2Cl- → 2OH- + H2 + Cl2 → Dung dịch thu có mơi trường bazơ → Có phản ứng với Al2O3 : 2NaOH + Al2O3 → 2NaAlO2 + H2O → Chọn đáp án D Bài Điện phân dung dịch hỗn hợp chứa Ag2SO4 CuSO4 thời gian thấy khối lượng catot tăng lên 4,96g khí anot tích 0,336 lit (đktc) Khối lượng kim loại bám catot là: A.4,32g 0,64g B 3,32g 1,64g C 4,12g 0,84g D 3,2g 4,5g.[6] Hướng dẫn giải Ptđp: 2Ag2SO4 + 2H2O → 4Ag + O2 +2H2SO4 amol 2a mol a/2 mol 2CuSO4 + 2H2O → 2Cu + O2 +2H2SO4 bmol 2b mol b/2 mol Ta có pt: 2a.108 + b.64 = 4,96 a/2 + b/2 = 0,015 → a= 0,02, b=0,01 mAg = 0,04 108 = 4,32g mCu = 0,01 64 = 0,64g → Đáp án A Bài Điện phân dung dịch hỗn hợp NaCl 0,05 mol CuSO dòng điện chiều có cường độ 2A (điện cực trơ, có màng ngăn) Sau thời gian t giây ngừng điện phân, thu khí hai điện cực có tổng thể tích 2,352 lít (đktc) dung dịch X Dung dịch X hòa tan tối đa 2,04 gam Al 2O3 Giả sử hiệu suất điện phân 100%, khí sinh khơng tan dung dịch Giá trị t Tại catôt: A 9650 B 8685 C 7720 D 9408 [9] Hướng dẫn giải Trường hợp Dung dịch X có mơi trường bazơ • Tại catot Cu2+ + 2e  Cu ; 2H2O + 2e  H2 + OH- OH- + Al2O3 2AlO2- + H2O 0,05 0,1 0,04 0,02 0,04 0,04 0,02 • Tại anot 2Cl  Cl2 + 2e 0,07 0,14 Tổng số mol khí 0,105  phương trình điện phân nước 2H2O  2H2 + O2 0,01 0,005 Thời gian điện phân tính theo anot gồm (Cl2 O2) t = m.n.F/(AI) = số mol n F/I = 0,07.2 96500/2 + 0,005 96500/2 = 7720  đáp án C Trường hợp 2: Dung dịch X có mơi trường axit Tại anot: 2Cl- Cl2 + 2e 2H2O  O2 + 4H+ + 4e 6H+ + Al2O3 Al3+ + 3H2O 0,03 0,12 0,12 0,12 0,02 2+ • Tại catot: Cu + 2e  Cu 0,05 0,1 Số mol e cho lớn số mol e nhận nên loại Dạng 2: Điện phân dung dịch bazơ * Ở catot: - Nếu tạo ion kim loại từ Li+ → Al3+ H2O bị điện phân : 2H 2O+2e→H2+2OH– - Nếu tạo ion kim loại sau Al dãy điện hóa : bazơ không tan → điện li yếu → không xét trình điện phân [7] *Ở anot: ion OH- điện phân theo phương trình sau: 4OH- → 2H2O + O2 + 4e Nếu tiếp tục điện phân H2O điện phân: 2H2O → 4H+ + O2 + 4e.[7] Bài tập vận dụng Bài Viết PTHH xảy điện phân dung dịch NaOH NaOH → Na+ + OHCatot(-) Anot (+) + Na không bị điện phân 2H2O + 2e → H2 + 2OH– 4OH- → 2H2O + O2 + 4e → Phương trình điện phân: 2H2O → 2H2 + O2 Bài Điện phân dung dịch NaOH với cường độ dòng điện 10A thời gian 268 Sau điện phân lại 100 gam dung dịch NaOH có nồng độ 24% Nồng độ % dung dịch NaOH trước điện phân là: A 4,2% B 2,4% C 1,4% D 4,8%.[6] Hướng dẫn giải: Khi điện phân, NạOH không bị điện phân mà nước bị điện phân H 2O → H + O2 Áp dụng định luật Farađay (Định luật II), ta có: số mol e trao đổi = 10.268.3600/96500 = 100 (mol) H + + 2e → H 100 50 ⇒ nH O = 50 mol ⇒ khối lượng nước bị điện phân = 900 g ⇒ khối lượng dung dịch ban đầu = 1000 g Khối lượng NaOH dung dịch = 100.24% = 24 (g) ⇒ C%(dung dịch ban đầu) = 24/1000.100% = 2,4 % Chọn đáp án B Bài 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 (đktc) thoát 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 [3] Hướng dẫn giải mNaOH (trước điện phân) = 20 gam Điện phân dung dịch NaOH thực chất điện phân nước Phương trình điện phân: : H2O → 1/2 O2 (anot) + H2 (catot) → mNaOH không đổi → mdd sau điện phân = 80 gam → mH2O bị điện phân = 200 – 80 = 120 gam → nH2O điện phân = 20/3 mol → VO2 = 74,7 lít VH2 = 149,3 lít Chọn đáp án D Dạng 3: Điện phân dung dịch axit *Ở catot: Các ion H+ (axit) dễ bị khử ion H+ (H2O): 2H+ + 2e → H2 Khi ion H+ (axit) hết , tiếp tục điện phân H 2O điện phân theo phương trình: 2H2O + 2e → H2 + 2OH– * Ở anot (cực dương): - Nếu S2-, Cl-, Br-, I- chúng bị điện phân trước H2O theo thứ tự tính khử: S2->I- > Br- > Cl- > H2O (F- không bị điện phân ) Phương trình điện phân tổng quát: S2- → S + 2e; 2X- → X2 + 2e Sau hết ion đó, tiếp tục điện phân H2O điện phân theo phương trình: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e [6] - Nếu ion: NO3-, SO42-, CO32-, PO43- chúng khơng bị điện phân mà H 2O bị điện phân [1] Bài tập vận dụng Bài Viết PTHH xảy điện phân dung dich HCl HCl → H+ + Cl- Catot(-) Anot (+) + 2H + 2e → H2 2Cl → Cl2 + 2e Phương trình điện phân: 2HCl → H2 + Cl2 Bài 2: Viết PTHH xảy điện phân dung dịch HNO3 HNO3 → H+ + NO3Catot(-) Anot (+) + 2H + 2e → H2 NO3 Không điện phân 2H2O → 4H+ + O2 + 4e → Phương trình điện phân: 2H2O → 2H2 + O2 Dạng 4: Điện phân hỗn hợp dung dịch điện li ( dung dịch muối, axit, bazơ) * Ở catot: Thứ tự điện phân: ion có tính oxi hóa mạnh bị điện phân trước: * Ở anot: Thứ tự điện phân: S2-> I- > Br- > Cl- > OH- > H2O theo pt sau: S2-→S+2e 2X- → X2 + 2e 4OH- → 2H2O + O2 + 4e 2H2O → O2 + 4H+ + 4e [4] Bài tập vận dụng: Bài Điện phân 200 ml dung dịch hỗn hợp gồm HCl 0,1M CuSO 0,5M điện cực trơ Khi catot có 3,2 gam Cu thể tích khí Anot là: A.0,56 lít B.0,84 lít C.0,672 lít D.0,448 lít [10] Hướng dẫn giải CuSO4 → Cu2+ + SO42- HCl → H+ + Cl0,1 0,1 0,02 0,02 Catot(-) Anot (+) 2SO4 không bị điện phân 2+ Cu + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 0,1 ← 0,05 0,02 → 0,01 2H2O → 4H++ O2 + 4e 0,02 ← 0,08 mol Khi catot thoát 3,2 gam Cu tức 0,05 mol → Số mol Cu 2+ nhận 0,1 mol , mà Cl- cho tối đa 0,02 mol → 0,08 mol lại H2O cho → Từ sơ đồ điện phân khí anot : Cl2 0,01mol ; O2 0,02 mol → Tổng thể tích : 0,03.22,4 = 0,672 lít.→ Chọn đáp án C Bài Khi điện phân với điện cực trơ dung dịch hỗn hợp chứa HCl 7,8 gam MCl2 đến M2+ hết thấy anơt có 2,464 lít khí Cl2 catơt lúc đầu có 1,12 lít khí H2 ra, sau dến kim loại M (Biết hiệu suất phản ứng điện phân 100% khí đo đktc) Cơng thức muối đem điện phân là: A CuCl2 B ZnCl2 C NiCl2 D FeCl2 [6] Hướng dẫn giải n H2 = 1,12 2, 464 = 0,05 mol, n Cl2 = = 0,11 mol 22, 22, Gọi x số mol MCl2 Tại catôt: 2H++2e H2 Tại anôt: 2Cl- Cl2 +2e 0,05.2….0,05 0,11…2.0,11 2+ M +2e M x… 2.x  x = 0,06 mol (M + 71).x = 7,8 =>  Ta có:  Vậy đáp án C  2x + 2.0,05 = 2.0,11  M = 59 (Ni) Bài Điện phân 100 ml hỗn hợp dung dịch gồm FeCl 31M, FeCl2 2M, CuCl2 1M HCl 2M với điện cực trơ có màng ngăn xốp cường độ dòng điện 5A 40 phút 50 giây catot thu được: A.5,6 g Fe B.2,8 g Fe C.6,4 g Cu D.4,6 g Cu [6] Hướng dẫn giải Theo : n Fe3+ = 0,1 mol ; n Fe2+ = 0,2 mol ; n Cu2+ = 0,1 mol ; n HCl = 0,2 mol Sắp xếp tính oxi hóa ion theo chiều tăng dần : Fe2+ < H+ < Cu2+ < Fe3+ → Thứ tự bị điện phân catot (-) : Fe3+ + 1e → Fe2+ (1) 0,1 → 0,1→ 0,1 Cu2+ + 2e → Cu (2) 0,1 → 0,2→ 0,1 H+ + 1e → Ho (3) 0,2→ 0,2 Fe2+ + 2e → Fe (4) Theo công thức Faraday số mol e trao đổi hai điện cực : n = It/96500 = 5.9650/96500 = 0,5 mol Vì số mol e trao đổi 0,5 mol → Khơng có phản ứng (4), kim loại thu phản ứng (2)→ Khối lượng kim loại thu catot : 0,1.64 = 6,4 gam → Chọn đáp án C BÀI TẬP CỦNG CỐ Bài Điện phân dung dịch hỗn hợp chứa 0,15 mol FeCl 3; 0,3 mol CuCl2; 0,1mol NaCl đến catot bắt đầu sủi bọt khí ngừng điện phân Tại thời điểm này, catot tăng: A 27,6 gam B 8,4 gam C 19,2 gam D 29,9 gam[6] Bài 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 hồ tan m gam Al Giá trị lớn m A 4,05 B 2,70 C 1,35 D 5,40[8] Bài 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 là: A b = 2a B 2b = a C b > 2a D b < 2a [8] Bài Điện phân (với điện cực trơ) 200 ml dung dịch CuSO nồng độ x mol/l, sau thời gian thu dung dịch Y 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[8] Bài Điện phân dung dịch CuCl2 với điện cực trơ, sau thời gian thu 0,32 gam Cu catơt lượng khí X anơt 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 (cho Cu = 64) A 0,15M B 0,2M C 0,1M D 0,05M [8] Bài 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 A khí Cl2 O2 B khí H2 O2 C có khí Cl2 D khí Cl H2.[8] Bài Điện phân 100 ml dung dịch gồm CuSO4 aM NaCl 2M (điện cực trơ, ngăn xốp, hiệu suất điện phân 100%, bỏ qua hòa tan khí nước bay nước) với cường độ dòng điện khơng đổi 1,25A thời gian 193 phút Dung dịch thu có khối lượng giảm 9,195 gam so với dung dịch ban đầu Giá trị a A 0,40 B 0,50 C 0,45 D 0,60 [9] Bài Điện phân 200 ml dung dịch hỗn hợp gồm CuSO 0,3M NaCl 1M (điện cực trơ, ngăn xốp, hiệu xuất điện phân 100%, bỏ qua hòa tan khí nước bay nước) với cường độ dòng điện khơng đổi 0,5A thời gian t giây Dung dịch sau điện phân có khối lượng giảm 9,56 gam so với dung dịch ban đầu Giá trị t A 27020 B 28950 C 34740 D 30880 [9] Bài Điện phân 100ml dung dịch CuSO4 0.2M với cường độ I = 9.65 A.Tính khối lượng Cu bám bên catot thời gian điện phân t = 200s t2 = 500s (với hiệu suất 100%) A 0.32g ; 0.64g B 0.64g ; 1.28g C 0.64g ; 1.32g D 0.32g ; 1.28g [6] Bài 10 Điện phân (điện cực trơ) dung dịch X chứa 0,2 mol CuSO 0,12 mol NaCl dòng điện có cường độ 2A Thể tích khí (đktc) thoát anot sau 9650 giây điện phân A.2,240 lít B.2,912 lít C.1,792 lít D.1,344 lít [8] 2.4.Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục , với thân ,đồng nghiệp nhà trường Đề tài vận dụng thực tế giảng dạy đạt số kết khả quan Trước hết kinh nghiệm phù hợp với chương trình, SGK Học sinh có hứng thú học tập hơn, tích cực chủ động sáng tạo để mở rộng vốn hiểu biết, đồng thời linh hoạt việc thực nhiệm vụ lĩnh hội kiến thức phát triển kỹ Học sinh có hội để khẳng định mình, khơng lúng túng, lo ngại bước vào học,giờ làm bài, ham thích làm tập trở nên hào hứng có hứng thú học tập nhiều hơn, tiết học sinh động có chất lượng cao Trong năm giảng dạy ôn luyện thi với việc vận dụng lý thuyết thấy khả giải tập điện phân dung dịch học sinh nâng cao.Kiến thức vô hạn ta có hữu hạn đề tài đề cập đến phần nhỏ kiến thức nhiều dạng Vì ,tơi hi vọng có ích cho cơng tác giảng dạy giáo viên tiết giảng , tiết ôn luyện thi THPT Quốc gia Sau kết đối chứng lớp hướng dẫn học vận dụng kiến thức lí thuyết vào giải tập trắc nghiệm điện phân dung dịch thông qua kiểm tra lớp Học sinh lớp 12C7; 12C8 củng cố phần lí thuyết để giải tập, học sinh lớp 12C9 chưa giới thiệu Kết Các lớp Số HS Dưới Từ → 6,4 Từ 6,5 → 7,9 Trên Lớp 12C7 42 5,1% 12,8% 21,3% 59,8% Lớp 12C8 45 7% 18% 33% 42% Lớp 12C9 43 14,6% 41,6% 26,5% 23,2% KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ - Kết luận: Trên số dạng toán điện phân dung dịch Q trình tìm tòi nghiên cứu tơi giải vấn đề sau: *Nghiên cứu sở lí thuyết điện phân dung dịch q trình xảy * Từ rút bước thơng thường để giải tốn điện phân * Sắp xếp cách có hệ thống dạng tập điện phân dung dịch * Đưa dạng tập hướng dẫn giải chi tiết, ngắn gọn dạng tập Trong năm giảng dạy ơn luyện thi với việc vận dụng lý thuyết để giải dạng tập điện phân dung dịch thấy khả giải tập điện phân dung dịch học sinh nâng cao ; em hứng thú học tập, số học sinh hiểu có kỹ giải dạng tập tương đối nhiều Do thời gian có hạn, đề tài chưa bao quát hết dạng Các ví dụ đưa đề tài chưa thực điển hình Rất mong đóng góp ý kiến bổ sung cho đề tài để thực góp phần giúp cho việc giảng dạy học tập mơn hố học nhà trường phổ thơng ngày tốt - Kiến nghị: Nhà trường cần cung cấp thêm đầu sách tham khảo, sách nâng cao, tạo điều kiện cho giáo viên học sinh nghiên cứu học tập Giáo viên nên tham khảo SKKN đồng nghiệp kết giảng dạy nhà trường thu kết cao Xác nhận thủ trưởng đơn vị Thanh Hóa,ngày 10 tháng năm 2018 Tôi cam đoan SKKN Khơng chép người khác Người viết Lê Thị Thu Hằng TÀI LIỆU THAM KHẢO 1-Sách giáo khoa Hóa học 12 nâng cao- Lê Xuân Trọng- NXB GD năm 2008 2-Sách giáo viên Hóa học 12- Lê Xuân Trọng – NXB GD năm 2008 3-Cơ sở lý thuyết Hóa học – Đào Hữu Vinh – NXB GD năm 2008 4- Phản ứng oxi hóa- khử điện phân- Ngô Ngọc An- NXB GD HN năm 2006 5-Kỹ giải tập trắc nghiệm Hóa học 12- Lê Thanh Xuân-NXBHN 6-Thư viện violet 7- Chuyên đề bồi dưỡng Hóa học 12- Nguyễn Văn Thoại- NXB ĐHQG năm 2011 8- Đề thi tuyển sinh Đại học- Cao đẳng khối A,B năm 2007; 2008;2009;2010;2011;2014 9- Đề thi THPT quốc gia năm 2016 ; 2017 10- Hướng dẫn giải đề thi TSĐH hố vơ theo 16 chủ đề - Phạm Đức Bình-Lê Thị Tam-Nguyễn Hùng Phương -NXBQG.TP.HCM DANH MỤC CÁC ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ XẾP LOẠI CẤP SỞ GD&ĐT VÀ CÁC CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN Họ tên tác giả: Lê Thị Thu Hằng Chức vụ đơn vị công tác:Giáo viên trường THPT Hàm Rồng TT Tên đề tài SKKN Cấp đánh Kết giá xếp loại đánh giá (Phòng, Sở, xếp loại Tỉnh ) (A, B, Năm học đánh giá xếp loại Phân loại tập phản ứng Cấp sở C) C oxi hóa khử Phương pháp giải tốn Cấp sở C CO2 SO2 tác dụng với kiềm dạng R(OH)2 2010-2011 2014-2015 ... thống dạng tập điện phân dung dịch * Đưa dạng tập hướng dẫn giải chi tiết, ngắn gọn dạng tập Trong năm giảng dạy ôn luyện thi với việc vận dụng lý thuyết để giải dạng tập điện phân dung dịch thấy... điện phân dung dịch bị điện phân hết + Khi pH dung dịch khơng 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 [4] ** Khi điện phân. .. lí thuyết nhằm giúp em giải nhanh xác tập điện phân dung dịch 2.3 .Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề a.Khái niệm điện phân Sự điện phân: Là q trình oxi hóa-khử xảy bề mặt điện cực cho dòng điện

Ngày đăng: 21/10/2019, 20:04

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan