Chuyên đề: Dòng điện trong chất điện phân Dòng điện trong chất khí, chân không, chất bán dẫn

Chuyên đề: Dòng điện chất điện phân & Dòng điện chất khí, chân khơng, chất bán dẫn Lý thuyết: Dòng điện chất điện phân Dạng 1: Các dạng tập dòng điện chất điện phân Trắc nghiệm: Dòng điện chất điện phân Chuyên đề: Dòng điện chất khí, chân khơng, chất bán dẫn Lý thuyết: Dòng điện chất khí, chân khơng, chất bán dẫn Bài tập: Dòng điện chất khí (Phần 1) 23 tập trắc nghiệm Dòng điện chất khí có đáp án chi tiết 16 tập trắc nghiệm Dòng điện chân có đáp án chi tiết 15 tập trắc nghiệm Dòng điện chất bán dẫn có đáp án chi tiết Bài tập trắc nghiệm 50 câu trắc nghiệm Dòng điện mơi trường có lời giải chi tiết (cơ - phần 1) 50 câu trắc nghiệm Dòng điện mơi trường có lời giải chi tiết (cơ - phần 2) 40 câu trắc nghiệm Dòng điện mơi trường có lời giải chi tiết (nâng cao phần 1) Chuyên đề: Dòng điện chất điện phân Lý thuyết: Dòng điện chất điện phân A Tóm tắt lý thuyết Thuyết điện li Trong dung dịch, hợp chất hóa học axit, bazơ muối bị phân li (một phần toàn bộ) thành nguyên tử (hoặc nhóm ngun tử) tích điện gọi ion; ion chuyển động tự dung dịch trở thành hạt tải điện Bản chất dòng điện chất điện phân - Dòng điện chất điện phân dòng chuyển dời có hướng ion điện trường - Chất điện phân không dẫn điện tốt kim loại - Dòng điện chất điện phân khơng tải điện lượng mà tải vật chất theo Tới điện cực có electron tiếp, lượng vật chất đọng lại điện cực, gây tượng điện phân + Ion dương chạy phía catot nên gọi cation + Ion âm chạy phía anot nên gọi anion Các tượng diễn điện cực Hiện tượng dương cực tan - Các ion chuyển động điện cực tác dụng với chất làm điện cực với dung môi tạo nên phản ứng hóa học gọi phản ứng phụ tượng điện phân - Hiện tượng dương cực tan xảy anion tới anot kéo ion kim loại điện cực vào dung dịch Các định luật Fa-ra-đây a) Định luật Fa-ra-đây thứ Khối lượng vật chất giải phóng điện cực bình điện phân tỉ lệ thuận với điện trường chạy qua bình đó: m = k.q b) Định luật Fa-ra-đây thứ hai Đương lượng điện hóa k nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam nguyên tố Hệ số tỉ lệ , F gọi số Fa-ra-đây Kết hợp hai định luật Fa-ra-đây, ta cơng thức Fa-ra-đây: Trong đó: F = 96500 C/mol A khối lượng phân tử n hóa trị m khối lượng chất giải phóng điện cực (g) I cường độ dòng điện (A) t thời gian dòng điện chạy qua (s) Ứng dụng tượng điện phân Hiện tượng điện phân có nhiều ứng dụng thực tế sản xuất đời sống luyện kim, tinh luyện đồng, điều chế clo, xút, mạ điện, đúc điện… a) Luyện kim - Công nghệ luyện nhôm chủ yếu dựa vào tượng điện phân quặng nhơm nóng chảy - Bể điện phân có cực dương quặng nhơm nóng chảy, cực âm than, chất điện phân muối nhơm nóng chảy, dòng điện chạy qua khoảng 104A b) Mạ điện - Bể điện phân có anot kim loại để mạ, catot vật cần mạ - Chất điện phân thường dung dịch muối kim loại để mạ Dòng điện qua bể mạ chọn cách thích hợp để đảm bảo chất lượng lớp mạ Dạng 1: Các dạng tập dòng điện chất điện phân LOẠI 1: ĐIỆN PHÂN CÓ DƯƠNG CỰC TAN + Hiện tượng dương cực tan xảy điện phân dung dịch muối mà kim loại anơt làm kim loại + Khi có tượng dương cực tan, dòng điện chất điện phân tuân theo định luật ôm, giống đoạn mạch có điện trở (vì có cực bị tan nên bình điện phân xem điện trở) + Sử dụng định luật Farađây: ♦ Định luật 1: Khối lượng m chất giải phóng điện cực bình điện phân tỉ lệ với điện lượng q chạy qua bình • Biểu thức: m = kq (1) (hệ số tỉ lệ k gọi đương lượng điện hóa, k phụ thuộc vào chất chất giải phóng, k có đơn vị kg/C) ♦ Định lật 2: Đương lượng điện hóa k nguyên tố, tỉ lệ với đương lượng gam nguyên tố • Biểu thức: Kết hợp (1) (2) ta có biểu thức định luật Fa-ra-đây, biểu thị định luật sau: Trong đó: • k đương lượng điện hóa chất giả phóng điện cực ( đơn vị g/C) • F = 96 500 C/mol: số Farađây • n hóa trị chất • A khối lượng ngun tử chất giải phóng ( đơn vị gam) • q điện lượng dịch chuyển qua bình điện phân ( đơn vị C ) • I cường độ dòng điện qua bình điện phân ( đơn vị A) • t thời gian điện phân ( đơn vị s) • m khối lượng chất giải phóng ( đơn vị gam) LOẠI 2: ĐIỆN PHÂN KHƠNG CĨ DƯƠNG CỰC TAN + Khi khơng có tượng dương cực tan bình điện phân xem máy thu điện, nên dòng điện qua bình tn theo định luật ơm cho đoạn mạch chứa máy thu (vì có hai cực, dòng vào cực dương cực âm) + Để giải ta sử dụng định luật Farađây: hay: Các công thức liên quan: khối lượng riêng: thể tích: V = S.d Trong đó: • D (kg/m3): khối lượng riêng • d (m): bề dày kim loại bám vào điện cực • S (m2): diện tích mặt phủ kim loại • V (m3): thể tích kim loại bám vào điện cực Ví dụ 1: Ví dụ 1: Muốn mạ đồng sắt có diện tích tổng cộng 200 cm 2, người ta dùng sắt làm catơt bình điện phân đựng dung dịch CuSO anôt đồng nguyên chất, cho dòng điện có cường độ I = 10 A chạy qua thời gian 40 phút 50 giây Tìm bề dày lớp đồng bám mặt sắt Cho biết đồng có A = 64; n = có khối lượng riêng ρ = 8,9.103 kg/m3 Đổi: S = 200cm2 = 2.10-2m2; t = 40 phút 50 giây = 2.3600 + 40.60 + 50 = 96500 giây Sau mạ đồng, sắt bị đồng bám bề mặt khối lượng thể tích sắt tăng lên Bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 anơt đồng nguyên chất nên xảy tượng cực dương tan trình điện phân + Khối lượng đồng bám vào sắt: + Chiều dày lớp mạ tính: Ví dụ 2: Cho mạch điện hình vẽ: Có nguồn (E = 12 V; r = 0,4 Ω), R = 9Ω, R2 = 6Ω bình điện phân đựng dung dịch CuSO 4, anơt đồng Cu điện trở bình điện phân Rp = 4Ω Tính: a) Cường độ dòng điện qua mạch b) Khối lượng đồng cực dương 16 phút giây Hướng dẫn: Khi điện phân dung dịch muối mà kim loại anơt làm kim loại xảy tượng cực dương ta (kim loại đề cập Cu) Đến tốn khơng có Ta xem bình điện phân điện trở tính tốn bình thường Riêng bình điện phân ta quan tâm tới dòng điện chạy qua bình điện phân, thời gian điện phân khối lượng kim loại giải phóng điện cực Lưu ý khối lượng tính gam (g) khơng phải kilogam (kg) a) Điện trở tương đương mạch ngoài: + Dòng điện mạch chính: b) Khối lượng đồng cực dương: Ví dụ 3: Cho mạch điện hình vẽ: E = 13,5 V, r = Ω; R = Ω; R3 = R4 = Ω Bình điện phân đựng dung dịch CuSO4, anốt đồng, có điện trở R2 = Ω Hãy tính: a) Điện trở tương đương RMN mạch ngồi, cường độ dòng điện qua nguồn, qua bình điện phân b) Khối lượng đồng thoát catốt sau thời gian t = phút 13 giây Cho khối lượng nguyên tử Cu = 64 n = c) Công suất nguồn công suất tiêu thụ mạch ngồi Hướng dẫn: a) Ta có: ⇒ R234 = R2 + R34 = 6Ω + Điện trở tương đương RMN mạch ngoài: A 240 V B 300 V C 250 V D 200 V Hiển thị lời giải Đáp án: A Bài 7: Ở nhiệt độ t1 = 250C, hiệu điện hai cực bóng đèn U = 20 mV cường độ dòng điện qua đèn I = mA Khi đèn sáng bình thường, hiệu điện hai cực bóng đèn U2 = 240 V cường độ dòng điện chạy qua đèn I2 = A Tính nhiệt độ dây tóc bóng đèn đèn sáng bình thường Biết hệ số nhiệt điện trở dây tóc bóng đèn α = 4,2.10-3K-1 A 26990C B 16940C C 26440C D 20140C Hiển thị lời giải Đáp án: C Bài 8: Có lượng kim loại xác định dùng làm dây dẫn Nếu làm dây với đường kính mm điện trở dây 16 Ω Nếu làm dây dẫn có đường kính mm điện trở dây thu A Ω B Ω C Ω D Ω Hiển thị lời giải Đáp án: D Vì khối lượng nguyên liệu nên thể tích Khi lượng dây có thể tích V = S.l = πd2l/4 khơng đổi mà đường kính tăng lần tiết diện tăng lần chiều dài giảm lần Mà R = ρl/S điện trở giảm 16 lần Bài 9: Người ta cần điện trở 100 Ω dây nicrom có đường kính 0,4 mm Điện trở suất nicrom ρ = 110.10-8 Ωm Hỏi phải dùng đoạn dây có chiểu dài bao nhiêu? A 8,9 m B 10,05 m C 11,4 m D 12,6 m Hiển thị lời giải Đáp án: C Bài 10: Một thỏi đồng khối lượng 176 g kéo thành dây dẫn có tiết diện tròn, điện trở dây dẫn 32Ω Tính chiều dài đường kính tiết diện dây dẫn Biết khối lượng riêng đồng 8,8.103 kg/m 3, điện trở suất đồng 1,6.10 Ωm: A l =100 m; d = 0,72 mm B l = 200 m; d = 0,36 mm C l = 200 m; d = 0,18 mm D l = 250 m; d = 0,72 mm Hiển thị lời giải Đáp án: B Bài 11: Để mắc đường dây tải điện từ địa điểm A đến địa điểm B, ta cần 1000 kg dây đồng Muốn thay dây đồng dây nhôm mà đảm bảo chất lượng truyền điện, phải dùng kg nhôm? Biết khối lượng riêng đồng 8900 kg/m3, nhôm 2700 kg/m3 điện trở suất đồng ρCu = 1,69.108 Ωm nhôm ρAl = 2,75.10-8 Ωm A 293,1 kg B 445,9 kg Hiển thị lời giải Đáp án: C C 493,7 kg D 348,2 kg Bài 12: Một mối hàn cặp nhiệt điện có hệ số nhiệt điện trở α = 65μ V/ K đặt khơng khí nhiệt độ 20 oC, mối hàn nung nóng đến nhiệt độ 232oC Suất điện động nhiệt cặp nhiệt điện : A E = 13,00 mV B E = 13,58 mV C E = 13,98 mV D E = 13,78 mV Hiển thị lời giải Đáp án: D Bài 13: Khi nhúng đầu cặp nhiệt điện vào nước đá tan ,đầu lại nhúng vào nước sơi suất điện động nhiệt điện cặp nhiệt điện E = 0,860mV Hệ số nhiệt điện động cặp nhiệt điện A 6,8 μV/K B 8,6 μV/K C 6,8 V/K D 8,6 V/K Hiển thị lời giải Đáp án: B Bài 14: Một mối hàn cặp nhiệt điện có hệ số ỏT đặt khơng khí 200C, mối hàn nung nóng đến nhiệt độ 500 0C, suất điện động nhiệt điện cặp nhiệt E = (mV) Hệ số nhiệt điện động là: A 1,25.10-4 (V/K) Hiển thị lời giải Đáp án: B B 12,5 (μV/K) C 1,25 (μV/K) D 1,25(mV/K) Bài 15: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc suất nhiệt điện động vào hiệu nhiệt độ hai mối hàn cặp nhiệt điện sắt – constantan hình vẽ Hệ số nhiệt điện động cặp là: A 52µV/K B 52V/K C 5,2µV/K D 5,2V/K Hiển thị lời giải Đáp án: A Bài 16: Dùng cặp nhiệt điện Cu – Constantan có hệ nhiệt điện động α T = 42,5μV/K nối với milivôn kế để đo nhiệt độ nóng chảy thiếc Giữ nguyên mối hàn thứ cặp nhiệt điện nước đá tan nhúng mối hàn thứ hai vào thiếc nóng chảy Khi milivơn kế 10,03mV Nhiệt độ nóng chảy thiếc A 3350C B 3530C C.2360C D.3260C Hiển thị lời giải Đáp án: C Bài 17: Cặp nhiệt điện Sắt – Constantan có hệ số nhiệt điện động α T = 50,4μV/K điện trở r =0,5Ω Nối cặp nhiệt điện với điện kế G có điện trở R G = 19,5Ω Đặt mối hàn thứ vào khơng khí nhiệt t = 270C, nhúng mối hàn thứ hai vào bếp điện có nhiệt độ 3270C.Cường độ dòng điện chạy qua điện kế G A 0,756 mA B 0,576 mA C 675 mA D.765 mA Hiển thị lời giải Đáp án: A Bài 18: Một bình điện phân chứa dung dịch bạc nitrat có đương lượng điện hố 1,118.10-6 kg/C Cho dòng điện có điện lượng 48 0C qua khối lượng chất giải phóng điện cực A 0,56364g B 0,53644g C 0,429g D 0,0023.10-3g Hiển thị lời giải Đáp án: B m = kq = 1,118.10-6.480 = 5,3664.10-4kg = 0,53664 g Bài 19: Cho dòng điện chạy qua bình điện phân chứa dung dịch CuSO 4, có anơt Cu Biết đương lượng hóa đồng k = (1/F).(A/n) = 3,3.10 -7 kg/C Để catôt xuất 0,33 kg đồng, điện tích chuyển qua bình phải bằng: A 105 (C) B 106 (C) C 5.106 (C) D 107 (C) Hiển thị lời giải Đáp án: B Bài 20: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc khối lượng chất giải phóng điện cực bình điện phân điện lượng tải qua bình có dạng hình bên Đương lượng điện hố chất điện phân bình A 11,18.10-6 kg/C B 1,118.10-6 kg.C C 1,18.10-6 kg/C D 11,18.10-6 kg.C Hiển thị lời giải Đáp án: C Bài 21: Cho dòng điện chạy qua bình điện phân đựng dung dịch muối niken, có anơt làm niken, biết ngun tử khối hóa trị niken 58,71 Trong thời gian 1h dòng điện 10A sản khối lượng niken bằng: A 8.10-3kg B 10,95 (g) C 12,35 (g) D 15,27 (g) Hiển thị lời giải Đáp án: B Bài 22: Một bình điện phân đựng dung dịch AgNO3, cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân I = (A) Cho A Ag=108 (đvc), nAg= Lượng Ag bám vào catốt thời gian 16 phút giây là: A 1,08 (mg) B 1,08 (g) C 0,54 (g) Hiển thị lời giải Đáp án: B D 1,08 (kg) Bài 23: Một bình điện phân chứa dung dịch muối kim loại có điện cực làm kim loại Cho dòng điện 0,25A chạy qua 1h thấy khối lượng catot tăng 1g Hỏi điện cực làm kim loại sau? A Sắt B Đồng C Bạc D Kẽm Hiển thị lời giải Đáp án: C Bài 24: Chiều dày lớp Niken phủ lên kim loại d = 0,05(mm) sau điện phân 30 phút Diện tích mặt phủ kim loại 30cm Cho biết Niken có khối lượng riêng D = 8,9.103 kg/m3, nguyên tử khối A = 58 hoá trị n = Cường độ dòng điện qua bình điện phân là: A I = 2,5 (μA) B I = 2,5 (mA) C I = 250 (A) D I = 2,5 (A) Hiển thị lời giải Đáp án: D Bài 25: Một vật kim loại diện tích 120 cm2 mạ niken Dòng điện chạy qua bình điện phân có cường độ 0,3A thời gian mạ 5h Niken có khối lượng mol 58,7 g/mol, hoá trị khối lượng riêng 8,8.10 kg/m3 Độ dày lớp niken phủ bề mặt kim loại A 15,6 µm B 1,56µm C 1,56 mm Hiển thị lời giải Đáp án: A D 0,156 mm Bài 26: Một bình điện phân đựng dung dịch bạc nitrat với anốt bạc Điện trở bình điện phân R= (Ω) Hiệu điện đặt vào hai cực U= 10 (V) Cho A= 108 n=1 Khối lượng bạc bám vào cực âm sau là: A 40,3g B 40,3 kg C 8,04 g D 8,04.10-2 kg Hiển thị lời giải Đáp án: A Bài 27: Một bình điện phân dung dịch CuSO4 có anốt làm đồng, điện trở bình điện phân R = (Ω), mắc vào hai cực nguồn E = (V), điện trở r =1 (Ω) Khối lượng Cu bám vào catốt thời gian h có giá trị là: A (g) B 10,5 (g) C 5,97 (g) D 11,94 (g) Hiển thị lời giải Đáp án: C Bài 28: Một nguồn gồm 30 pin mắc thành nhóm nối tiếp, nhóm có 10 pin mắc song song, pin có suất điện động 0,9 (V) điện trở 0,6Ω Bình điện phân dung dịch CuSO4 có điện trở 205Ω mắc vào hai cực nguồn Trong thời gian 50 phút khối lượng đồng Cu bám vào catốt là: A 0,013 g B 0,13 g C 1,3 g D 13 g Hiển thị lời giải Đáp án: A Bài 29: Điện phân dương cực tan muối bình điện phân có cực âm ban đầu nặng 20 gam Sau h đầu hiệu điện cực 10 V cực âm nặng 25 gam Sau h hiệu điện cực 20 V khối lượng cực âm A 30 gam B 35 gam C 40 gam D 45 gam Hiển thị lời giải Đáp án: D Bài 30: Để giải phóng lượng clo hiđrơ từ 7,6g axit clohiđric dòng điện 5A, phải cần thời gian điện phân bao lâu? Biết đương lượng điện hóa hiđrơ clo là: k1 = 0,1045.10-7 kg/C k2 = 3,67.10-7 kg/C A 1,5 h B 1,3 h C 1,2 h D 1,1 h Hiển thị lời giải Đáp án: D Bài 31: Hai bình điện phân (FeCl3/Fe CuSO4/Cu) mắc nối tiếp Sau khoảng thời gian, bình thứ giải phóng lượng sắt 1,4 g Biết khối lượng mol đồng sắt 64 56, hóa trị đồng sắt Tính lượng đồng giải phóng bình thứ hai khoảng thời gian A 2,4 g B 2,6 g C 2,8 g D 3,2 g Hiển thị lời giải Đáp án: A Hai bình mắc nối tiếp nên I thời gian điện phân t Bài 32: Hai bình điện phân: (CuSO4/Cu AgNO3/Ag) mắc nối tiếp, mạch điện có cường độ 0,5A Sau thời gian điện phân t, tổng khối lượng catơt hai bình tăng lên 5,6 g Biết khối lượng mol đồng bạc 64 108, hóa trị đồng bạc Tính t A 2h28’40s B 7720’ C 2h8’40s D 8720’ Hiển thị lời giải Đáp án: C Bài 33: Khi điện phân dung dịch Al2O3 nóng chảy, người ta cho dòng điện có cường độ 20 kA chạy qua dung dịch tương ứng với hiệu điện điện cực 5V Nhơm có khối lượng mol 27 g/mol hoá trị Xác định lượng điện tiêu thụ trình điện phân để thu nhôm A 5,364.1010J B 53,64.1010J C 6,534.1010J D 65,34.1010J Hiển thị lời giải Đáp án: A W = UIt = 5.20000.536111,1 = 5,364.1010J Bài 34: Cho mạch điện hình vẽ nguồn điện có suất điện động ξ = 12 V, điện trở Ω, R2 = 12 Ω bình điện phân đựng dung dịch AgNO với điện cực Anôt bạc, R1 = Ω, R3 = Ω Cho Ag có A = 108g/mol, n = Khối lượng Ag bám vào catot sau 16 phút giây A 0,54g B 0,72g C 0,81g D 0,27g Hiển thị lời giải Đáp án: A Bài 35: Câu 35 Cho mạch điện hình vẽ: Nguồn điện E = V; r = 0,4 Ω Đèn Đ (6 V - W) bình phân đựng dung dịch Zn(NO 3)2 điện trở bình điện phân Rp = Ω Khối lượng Zn bám vào catốt thời gian 32 phút 10 giây là: A 0,585 g B 0,975 g C 9,75 g D 5,585 g Hiển thị lời giải Đáp án: A Bài 36: Cho mạch điện hình vẽ R = 12 Ω, đèn loại V – W; bình điện phân CuSO4 có anốt đồng; suất điện động nguồn V, điện trở nguồn r = 0,5Ω Biết đèn sáng bình thường Tính khối lượng đồng bám vào catot phút A 25mg B 36mg C 40mg D 45mg Hiển thị lời giải Đáp án: C Bài 37: Câu 37 Cho mạch điện hình vẽ Nguồn điện có ξ = 27V; r = 1Ω ; R= 4Ω Bình điện phân đựng dung dịch AgNO3, điện cực Ag có điện trở Rb = 4Ω Tính khối lượng bạc bám vào catot sau 30 phút? A 6g B 3g C 4g D 5g Hiển thị lời giải Đáp án: A Bài 38: Cho mạch điện hình vẽ Nguồn điện có ξ = 27V; r = 1Ω ; R =4Ω ; R2 = 15Ω Bình điện phân đựng dung dịch AgNO 3, điện cực Ag có điện trở Rb = 7Ω Tính khối lượng bạc bám vào catot sau 30 phút? A 6g B 2g C 4g D 5g Hiển thị lời giải Đáp án: B Bài 39: Câu 39 Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ ξ = 27V, r = 0,5Ω , R1 = 3Ω , R2 = 10Ω Bình điện phân đựng dung dịch CuSO 4, điện cực Cu có điện trở Rb = 5Ω Sau có 6,45g đồng bám vào catot? A 7,8h B 8,2h C 7,5h D 8h Hiển thị lời giải Đáp án: D Bài 40: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ Các nguồn điện giống với suất điện động, điện trở nguồn ξ = 4V, r = 0,5Ω , R = 1Ω , R2 = 2Ω , R3 = 6Ω , Bình điện phân đựng dung dịch AgNO3, điện cực Ag có điện trở Rb = 3Ω Sau có 6,45g bạc bám vào catot? A 2700s B 2740s Hiển thị lời giải Đáp án: D C 7200s D 7204s ... tích điện gọi ion; ion chuyển động tự dung dịch trở thành hạt tải điện 2 Bản chất dòng điện chất điện phân - Dòng điện chất điện phân dòng chuyển dời có hướng ion điện trường - Chất điện phân. .. Trắc nghiệm: Dòng điện chất điện phân Câu Phát biểu sau đúng? A Dòng điện chất điện phân dòng chuyển dịch có hướng iơn âm, electron anốt iôn dương catốt B Dòng điện chất điện phân dòng chuyển.. .Chuyên đề: Dòng điện chất điện phân Lý thuyết: Dòng điện chất điện phân A Tóm tắt lý thuyết Thuyết điện li Trong dung dịch, hợp chất hóa học axit, bazơ muối bị phân li (một phần