SKKN rèn LUYỆN kỹ NĂNG GIẢI NHANH các bài tập điện PHÂN DUNG DỊCH MUỐI CHO học SINH lớp 12 ôn THI THPT QUỐC GIA

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT CẨM THỦY SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM RÈN LUYỆN KỸ NĂNG GIẢI NHANH CÁC BÀI TẬP ĐIỆN PHÂN DUNG DỊCH MUỐI CHO HỌC SINH LỚP 12 ÔN THI THPT QUỐC GIA Người thực hiện: Hà Thị Tâm Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc mơn: Hóa học THANH HỐ NĂM 2019 Tên mục lục Mở đầu Trang 1.1 Lí chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Những điểm sáng kiến kinh nghiệm 2 Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lí luận 2.2 Thực trạng vấn đề 2.3 Giải pháp tổ chức thực 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm 18 Kết luận kiến nghị 19 3.1 Kết luận 19 3.2 Kiến nghị 20 Tài liệu tham khảo 21 Mở đầu 1.1 Lí chọn đề tài Trong chương trình phổ thơng, Hóa học mơn học bao gồm lí thuyết thực nghiệm Học sinh muốn học tốt mơn Hóa học thiết phải làm tập hóa học Bài tập hoá học phương tiện cần thiết giúp học sinh nắm vững, nhớ lâu kiến thức bản; mở rộng đào sâu nội dung học Nhờ đó, học sinh hồn thiện kiến thức, đồng thời phát triển trí thơng minh, sáng tạo, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo, lực nhận thức tư phát triển Bài tập hoá học giúp giáo viên đánh giá kết học tập học sinh xác Từ phân loại học sinh có kế hoạch ơn tập, củng cố kiến thức sát với đối tượng học sinh Bài tập hóa học có nhiều dạng, tập Điện phân dạng hay quan trọng nên tập điện phân thường có mặt đề thi trung học phổ thơng Quốc gia (THPTQG) Trong phương pháp điện phân Điện phân dung dịch phức tạp, với nhiều trường hợp điện phân, sản phẩm thu khác nên việc xác định thứ tự điện phân xảy bề mặt điện cực giải cách xác em học sinh đặc biệt em học sinh vùng trung du miền núi khó khăn Thực tế, với hình thức thi trắc nghiệm việc giải nhanh, xác quan trọng; qua nghiên cứu đề thi THPTQG năm gần đây, nhận thấy tập điện phân chủ yếu xoay quanh tập Điện phân dung dịch muối Việc áp dụng hình thức thi chung cho tất học sinh nhiều trường trung học phổ thơng chuyển sang học tồn chương trình sách giáo khoa bản, em chưa nghiên cứu kĩ phương pháp điện phân; tài liệu viết điện phân dung dịch cịn 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 Vì vậy, gặp tốn điện phân đặc biệt điện phân dung dịch muối hỗn hợp muối, em thường lúng túng việc tìm phương pháp giải phù hợp Trên sở đó, tơi mạnh dạn chọn đề tài “ Rèn luyện kỹ giải nhanh tập điện phân dung dịch muối cho học sinh lớp 12 ôn thi THPT Quốc gia” làm sáng kiến kinh nghiệm cho 1.2 Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu đề tài để giúp học sinh phân tích, giải nhanh, gọn nhất, tiết kiệm thời gian, từ gây hứng thú học tập cho học sinh 1.3 Đối tượng nghiên cứu Các dạng tập điện phân dung dịch muối hỗn hợp dung dịch muối; phương pháp giải tập 1.4 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tôi nghiên cứu tài liệu sách, báo, đề thi trung học phổ thơng Quốc gia có liên quan, tổng hợp phân loại tập theo trình tự logic, phù hợp với trình nghiên cứu Phương pháp quan sát sư phạm: Nghiên cứu thực tiễn dạy học giáo viên học sinh trường THPT Cẩm Thủy nhằm tìm nhu cầu kiến thức cần thiết lĩnh vực hóa học vơ Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia: Tôi tham khảo ý kiến thầy, cô giáo mơn, người có kinh nghiệm lĩnh vực Phương pháp toán học: Sử dụng phương pháp thống kê toán học để xử lý kết thu 1.5 Những điểm sáng kiến kinh nghiệm Sáng kiến kinh nghiệm xoáy vào phương pháp giải tập điện phân dung dịch muối theo xu hướng THPT Quốc gia năm gần để em hình thành kĩ giải tập cách nhanh Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm * Mơt sơ khai niêm vê sư điên phân: Sư điên phân: La qua trinh oxi hoa - khư xay bê măt cac điên cưc cho dong điên môt chiêu qua hơp chât nong chay, hoăc dung dich chât điên li Trong thiêt bi điên phân : Anot (A) đươc nôi vơi cưc dương cua nguồn điện môt chiêu, xay sư oxi hoa Catot (K) đươc nôi vơi cưc âm cua nguôn điên môt chiêu, xay sư khư * Cac trường hợp điên phân: Điện phân dung dịch muối: 1.1 Điện phân dung dịch muối kim loại kiềm, kiềm thổ, nhơm với axit khơng có oxi: NaCl, KCl, CaCl2 a 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– b Ở anot (cực dương): Các ion S2-, Cl-, Br-, I- bị điện phân trước H2O theo thứ tự tính khử: S2->I- > Br- > Cl- > H2O (F- không bị điện phân ) Quá trình OXH tổng quát: S2- → S + 2e; 2X- → X2 + 2e Sau hết ion đó, tiếp tục điện phân H 2O điện phân theo phương trình: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e Sản phẩm trình điện phân sản phẩm thu hai điệc cực Môi trường thu sau điện phân môi trường bazơ Thí dụ: Điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn xốp NaCl → Na+ + ClCatot(-) Anot (+) Na+, H2O Cl-, H2O 2H2O + 2e → 2OH- + H2 2Cl- → Cl2 + 2e → Phương trình điện phân : 2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2 + Cl2 Lưu ý: Nếu q trình điện phân khơng có màng ngăn dung dịch thu nước Giaven.Vì có phương trình: NaOH + Cl2 → NaCl + NaClO + H2O 1.2 Điện phân dung dịch muối kim loại kiềm, kiềm thổ, nhơm với axit có oxi: Na2SO4 , KNO3, Ca(NO3)2 a 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– b Ở anot (cực dương): Các ion: NO3-, SO42-, CO32-, PO43- không bị điện phân mà H2O bị điện phân 2H2O → O2 + 4H+ + 4e Bản chất trình điện phân H2O bị điện phân 2H2O → 2H2 + O2 Môi trường thu sau điện phân phụ thuộc vào chất gốc axit: + Nếu gốc axit NO3-, SO42- sau điện phân thu mơi trường trung tính + Nếu gốc axit CO32-, PO43- sau điện phân thu môi trường bazơ (Do thủy phân nước) 1.3 Điện phân dung dịch muối kim loại đứng sau Al dãy điện hóa axit khơng có oxi: FeCl2, CuCl2 a 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 H 2O điện phân theo phương trình: 2H2O + 2e → H2 + 2OH– b Ở anot (cực dương): Các ion S2-, Cl-, Br-, I- bị điện phân trước H2O theo thứ tự tính khử: S2->I- > Br- > Cl- > H2O (F- không bị điện phân ) Quá trình OXH 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 Thí dụ : Viết PTHH xảy điện phân dung dịch CuCl2 : CuCl2 → Cu2+ + 2ClCatot(-) Anot (+) Cu2+, H2O Cl-, H2O Cu2+ + 2e → Cu Cl- → Cl2 + 2e → Phương trình điện phân: đpdd CuCl2 → Cu + Cl2 1.4 Điện phân dung dịch muối kim loại đứng sau Al dãy điện hóa axit có oxi: FeSO4 , CuSO4, Cu(NO3)2 a 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 H 2O điện phân theo phương trình: 2H2O + 2e → H2 + 2OH– b Ở anot (cực dương): Các ion: NO3-, SO42-, CO32-, PO43- không bị điện phân mà H2O bị điện phân 2H2O → O2 + 4H+ + 4e Môi trường thu sau điện phân môi trường axit Thí dụ: Viết phương trình hóa học xảy điện phân dung dịch CuSO4 : Sơ đồ điện phân: CuSO4 → Cu2+ + SO42Catot(-) Anot (+) 2+ 2- Cu , H2O SO4 , H2O Cu2+ + 2e → Cu 2H2O → 4H+ + O2+ 4e → Phương trình điện phân : 2CuSO4 + 2H2O → 2Cu +2H2SO4 + O2 Điện phân hỗn hợp dung dịch muối a Ở catot: Các cation kim loại bị khử theo thứ tự dãy điện cực chuẩn (ion có tính oxi hóa mạnh bị khử trước): Mn+ + ne → M b Ở anot: (Xảy tương tụ mục 1.1b 1.2b) Thí dụ: Viết phương trình hóa học xảy điện phân dung dịch hỗn hợp NaCl Cu(NO3)2 : NaCl → Na+ + ClCu(NO3)2 → Cu2+ + 2NO3Catot (-) Anot (+) Cu2+, Na+, H2O NO3-, H2O Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 2H2O + 2e → H2 + 2OH2H2O → 4H+ + O2 + 4e Xét trường hợp 1: NaCl Cu(NO3)2 vừa đủ (nCu(NO3)2= 2nNaCl) đpdd Phương trình điện phân: 2NaCl + Cu(NO3)2 Cu + Cl2 + 2NaNO3 Môi trường thu mơi trường trung tính Xét trường hợp 2: NaCl dư (nCu(NO3)2 ¿2nNaCl) đpdd Phương trình điện phân: 2NaCl + Cu(NO3)2 Cu + Cl2 + 2NaNO3 đpdd 2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 + Cl2 Môi trường thu môi trường bazơ Xét trường hợp 3: Cu(NO3)2 dư (nCu(NO3)2 ¿2nNaCl) đpdd Phương trình điện phân: 2NaCl + Cu(NO3)2 đpdd Cu + Cl2 + 2NaNO3 2Cu(NO3)2 + 2H2O 2Cu + O2 + 4HNO3 Môi trường thu môi trường axit Lưu ý: Các loại điện cực: * Điện cực trơ: (ví dụ : platin ) * Điện cực tan: ( ví dụ: bạc, đồng ) Chính anot bị oxi hóa, ăn mịn dần (tan dần) Các ion khác có mặt dung dịch cịn ngun vẹn, khơng bị oxi hóa Thí dụ: Điện phân dung dịch CuSO4 với bình điện phân có anot làm kim loại Cu: CuSO4 → Cu2+ +SO42Catot (-) Cu2+, H2O Cu2+ + 2e → Cu Phương trình điệnphân: dpdd Anot (+) Cu Cu, SO4 (không bị điện phân) Cu → Cu2+ + 2e 2- Cu (bám catot) Cu ( làm anot)tan C uSO 4C uSO4 Ýnghĩa điện phân: phương pháp điện phân ứng dụng rộng rãi thực tế sản xuất phịng thí nghiệm nghiên cứu dùng để điều chế kim loại tinh khiết; điều chế số phi kim số hợp chất; tinh chế số kin loại lĩnh vực mạ điện Định lượng trình điện phân dung dịch muối * Muốn tính khối lượng chất giải phóng điện cực ta tính theo phương trình điện phân dpdd Thí dụ: 2CuSO4 + 2H2 O2Cu + O2 + 2H2SO4 160(g ) 64(g) →11,2(lit) →1(mol) a(g) x (g) → y (lit) →z(mol) * Khi biết cường độ dòng điện ( I) thời gian điện phân (t) ta tính m A.Q A.I t m nx I.t n.F theo công thức Faraday: A n.F n.F Trong đó: m: khối lượng chất (rắn, lỏng, khí) điện cực (gam) A: Khối lượng mol nguyên tử (đối với kim loại) khối lượng mol phân tử (đối với chất khí) n: số electron trao đổi I: Cường độ dòng điện ( A) I.t F t: Thời gian điện phân (s) F: Hằng số Faraday F= 96500C Số mol e trao đổi điện cực: n= 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Qua theo dõi thực tế giảng dạy nhiều năm trường THPT Cẩm Thủy 2, nhiều đối tượng học sinh, kết hợp với việc tham khảo ý kiến đồng nghiệp giảng dạy môn Tôi nhận thấy, đa số học sinh dễ bị nhầm lẫn thường bị lúng túng phân tích đề khơng có hướng giải tập điện phân dung dịch Trong trình làm tập học sinh, biểu dễ dàng nhận thấy như: Thứ nhất, học sinh chưa tự giác, chưa tích cực việc đào sâu nghiên cứu kiến thức, học cịn mang tính đối phó, việc tìm tài liệu tham khảo học sinh hạn chế nên chưa hiểu sâu sắc kiến thức học Thứ hai, học sinh khơng tích cực học lớp với biểu cụ thể như: đóng góp ý kiến xây dựng bài, việc tham gia hoạt động học ghi cách thụ động, … Thứ ba, chưa có nhiều tài liệu hướng dẫn học sinh cách phát điểm mấu chốt tập để có hướng giải tập phù hợp Từ trạng dẫn tới kết là: Khi ôn thi THPT Quốc gia, trình làm tập điện phân dung dịch, học sinh làm kết quả, chí có học sinh khơng làm Ngun nhân: Thực trạng tạo nên từ nhiều nguyên nhân khác như: Từ phía học sinh: Có thể ý thức tự giác học sinh chưa cao, trình độ học sinh cịn hạn chế, chưa làm nhiều dạng tập nên kĩ giải tập cịn hạn chế, … Từ phía giáo viên: Do cách hướng dẫn giải tập giáo viên chưa phù hợp, cịn rườm rà, khó hiểu, khơng logic nên chưa khơi gợi hứng thú, tích cực cho học sinh Đôi cách hướng dẫn giải tập giáo viên khó khiến học sinh lúng túng, không tự tin làm tập khác tương tự 7 Từ phía xã hội: Do xu xã hội có nhiều vấn đề khiến học sinh bận tâm như: việc yêu sớm, quan tâm gia đình, trang mạng xã hội (đặc biệt facebook), tệ nạn xã hội, thị trường việc làm Từ xu khiến học sinh giảm bớt hứng thú, động lực học tập Ngoài ra, việc thi theo hình thức trắc nghiệm mơn Hóa học lí phần đơng học sinh ngại giải tập đề dài khó Hơn nữa, hệ thống tập sách giáo khoa định hướng chung cho việc khai thác kiến thức bản, trình độ học sinh lại đa dạng, phân chia thành nhiều đối tượng khác nhau, nơi nào, lớp 2.3 Giải pháp tổ chức thực Đề tài trọng vào phản ứng điện phân dung dịch muối hỗn hợp muối 2.3.1 Cơ sở lý thuyết Trong năm gần đây, đề thi trung học phổ thông Quốc gia có câu hỏi điện phân Các đề thi từ năm 2015 trở lại đây, mức độ đề phân hóa ngày cao, tập điện phân dung dịch thường mức độ vận dụng cao nên khó khăn cách giải Hầu hết đề tập điện phân dung dịch muối xoay quanh điện phân dung dịch muối sunfat, nitrat, clorua hỗn hợp chúng nên cần tập trung vào trình điện phân muối này, thứ tự điện phân xảy bề mặt điện cực Một số lưu ý giải tập điện phân dung dịch: 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 H2O bị điện phân 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 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 Khối lượng catot tăng khối lượng kim loại tạo thành sau điện phân bám m vào dd sau dp m m m dd truoc dp Độ giảm khối lượng dung dịch: Δm = (mkết tủa + mkhí) Viết bán phản ứng (thu nhường electron) xảy điện cực theo thứ tự, không cần viết phương trình điện phân tổng quát sử dụng CT: m ne A I.t F Viết phương trình điện phân tổng qt (như phương trình hóa học thơng thường) để tính tốn cần thiết Từ công thức Faraday → số mol chất thu điện cực Nếu đề cho I t trước hết tính số mol electron trao đổi điện I t ne= F 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 cường độ dịng điện (I) thời gian điện phân (t) 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 cịn 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 10 Trong nhiều trường hợp dùng định luật bảo tồn electron (số mol electron thu catot = số mol electron nhường anot) để giải cho nhanh Các bước giải tập điện phân dung dịch: Bước 1: Viết phương trình điện li tất chất điện phân; xác định ion điện cực 9 Bước 2: Xác định thứ tự điện phân điện cực, viết phương trình bán phản ứng (Viết phương trình cho, nhận e ion điện cực); Tính số e trao đổi điện cực (Nếu giả thiết cho cường độ dòng điện thời gian điện phân) : ne (cho anot) = ne (nhận catot) Bước 3: Biểu diễn đại lượng theo bán phản ứng theo phương trình điện phân chung Bước 4: Tính theo yêu cầu tốn + Trong nhiều trường hợp, dùng định luật bảo toàn electron (số mol electron thu catot số mol electron nhường anot) để giải cho nhanh 2.3.2 Bài tập minh họa Câu 1: Điện phân 100ml dung dịch CuSO 0,1M với điện cực trơ vừa bắt đầu sủi bọt bên catot ngừng điện phân Tính pH dung dịch dừng điện phân với hiệu suất 100% Thể tích dung dịch xem khơng đổi (Lấy lg2 = 0,3) A pH = 0,1 B pH = 0,7 C pH = 2,0 D pH = 1,3 ( Trích Bộ đề trắc nghiệm luyện thi THPT Quốc gia năm 2019- tập 1) Hướng dẫn giải Mấu chốt:: cần xác định vừa bắt đầu sủi bọt khí bên catot Cu2+ vừa hết, anot ion SO42- khơng bị điện phân mà H2O bị điện phân Giải Sơ đồ điện phân dung dịch CuSO4 : CuSO4 → Cu2+ + SO42Catot(-) Anot (+) Cu2+, H2O SO42-, H2O Cu2+ + 2e → Cu 2H2O → 4H+ + O2 + 4e 0,01→ 0,02 0,02  0,02 → Số mol e cho anot = số mol e nhận catot → n H+ = 0,02 mol → [H+] = 0,02/0,1 = 0,2 → pH = -lg0,2 = 0,7 → Chọn đáp án B Câu 2: Điện phân 100 ml dung dịch gồm CuSO4 aM NaCl 2M (điện cực trơ, ngăn xốp, hiệu suất điện phân 100%, bỏ qua hịa tan khí nước bay nước) với cường độ dịng điện khơng đổi 1,25A thời gian 193 10 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 (Trích câu 41 mã đề 202 - Đề thi THPTQG năm 2017) Hướng dẫn giải Mấu chốt:: điện phân dung dịch hỗn hợp muối, xác định thứ tự điện phân điện cực, H2O tham gia vào trình điện phân Giải Sơ đồ điện phân : NaCl → Na+ + ClCuSO4 → Cu2+ + SO42Catot(-) Cu2+, Na+, H2O Cu2+ + 2e → Cu (Na+ không bị điện phân; hết Cu2+ H2O bị điện phân) Ta có : nNaCl= 0,2 mol → nCl- = 0,2 mol Anot (+) SO42-, Cl-, H2O 2Cl- →Cl2 + 2e (SO42- không bị điện phân ; hết Clthì H2O bị điện phân It Áp dụng định luật Faraday ta tính : ne= F = 0,15 mol → Cl- dư nCl2= 0,075 mol Tại catot : Nếu H2O chưa bị điện phân nCu= nCl2= 0,075 mol →mgiảm= mCu + mCl2= 10,125 ¿9,195 → Phải có nước điện phân Đặt x, y số mol Cu H2 → ne= 2x + 2y = 0,15 mgiảm= 64x + 2y + 0,075.71 = 9,195 → x = 0,06 ; y = 0,015 0,06 →a = 0,1 = 0,6M → Chọn đáp án D Câu 3: 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 là: 11 A 4,05 B 2,70 C 1,35 D 5,40 (Trích đề thi đại học khối B– 2009) Hướng dẫn giải Mấu chốt:: điện phân dung dịch hỗn hợp muối, xác định thứ tự điện phân, dung dịch sau điện phân hòa tan kim loại khác (Al) Giải n= I t =5.3860 =0,2 F 96500 Số mol e trao đổi điện phân : mol n CuCl2 = 0,1.0,5 = 0,05 mol; n NaCl = 0,5.0,5 = 0,25 mol → n Cu2+ = 0,05 mol , n Cl- = 0,25 + 0,05.2 = 0,35 mol → Vậy Cl- dư , Cu2+ hết , nên catot có phản ứng điện phân nước (sao cho đủ số mol e nhận catot 0,2) Thứ tự phản ứng điện cực: Tại catot(-): Tại anot(+): Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 0,05→0,1 0,20,2 2H2O + 2e → H2 + 2OH 0,1 (0,2-0,1) → 0,1 Dung dịch sau điện phân có 0,1 mol OH- có khả phản ứng với Al theo Al + OH- + H2O → AlO2- + 3/2 H2 0,10,1 mAl max = 0,1.27= 2,7 (g) → Chọn Đáp án B Câu 4: Điện phân dung dịch hỗn hợp NaCl 0,05 mol CuSO4 dịng điện chiều có cường độ dịng điện 2A ( điện cực trơ, có màng ngăn) Sau thời gian t (s) 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 trình điện phân 100%, khí sinh khơng tan dung dịch Giá trị t là: A 9408 B 7720 C 9650 D 8685 (Trích câu 37 - Mã đề 357 – Đề thi THPT Quốc gia năm 2016) Hướng dẫn giải Mấu chốt:: thứ tự phản ứng điện cực tương tự câu 3, dung dịch sau phương trình : điện phân (X) hịa tan Al2O3, lưu ý: t = tCl2+ tH2 + tO2 12 Giải Tổng số mol khí điện cực 0,105, nAl2O3 = 0,02 Thứ tự phản ứng điện cực Ở catot (-) : Cu 2+ + 2e Cu (1) → 2H2O + 2e → H2 + 2OH- (2) Ở anot (+) : 2Cl- →Cl2 + 2e (3) 2H2O → 4H+ + O2 + 4e (4) Sau điện phân dung dịch axit bazo hịa tan Al2O3 theo phản ứng sau: Al2O3 + 6H+ → 2Al3+ + 3H2O (5) 0,02 0,12 Al2O3 + 2OH- +3H2O→ 2Al(OH)4- (6) 0,02 0,04 Vậy có trường hợp xảy Trường hợp 1: Nếu sau phản ứng trung hòa dư H+ hòa tan Al2O3 nSO42-=1/2nH+ = 0,06>nCuSO4 (Vô lý) Trường hợp 2: Nếu sau phản ứng trung hòa dư OH- hòa tan Al2O3 Cu2+ + 2e→ Cu 2Cl- →Cl2 + 2e 0,05 → 0,1 0,07 0,14 2H2O + 2e → H2 + 2OH2H2O → 4H+ + O2 + 4e (4a+0,04) (2a+0,02) (4a+0,04) 4a a 4a nH2,Cl2,O2 = 0,105 nên 2a + 0,02 + 0,07 + a = 0,105 suy a = 0,005 ne trao đổi = 0,14 + 4.0,005 = 0,16 ne trao đổi = It/F suy t=7720 (s) → Chọn đáp án B Câu 5: Điện phân (điện cực trơ, màng ngăn xốp) dung dịch gồm CuSO4 NaCl (tỉ lệ mol tương ứng : 3) với cường độ dòng điện 1,34A Sau thời gian t giờ, thu dung dịch Y (chứa hai chất tan) có khối lượng giảm 10,375 gam so với dung dịch ban đầu Cho bột Al dư vào Y, thu 1,68 lít khí H2 (đktc) Biết phản ứng xảy hoàn toàn, hiệu suất điện phân 100%, bỏ qua hịa tan khí nước bay nước Giá trị t là: A B C D (Trích đề minh họa năm 2018- BGD& ĐT) 13 Hướng dẫn giải Mấu chốt: sau điện phân khối lượng dung dịch giảm, tính thời gian điện phân Giải Sơ đồ: CuSO : a ®pdd,I=1,34A Dd Y SO 24 : a t ? NaCl : 3a a 0, 05 OH : 0, 05 nAl Cu : 0,05 ne Catot mdd giảm 10,375(g) BTĐ T Na : 3a (0,1 2b) H2 : b Cl2 : 0,075 Anot O : 0,25(2b 0,05) b 0,125 ne 0,35 t →Chọn đáp án A Câu 6: Điện phân dung dịch muối MSO4 (M kim loại) với điện cực trơ, cường độ dòng điện không đổi Sau thời gian t giây, thu a mol khí anot Nếu thời gian điện phân 2t giây tổng số mol khí thu hai điện cực 2,5a mol Giả sử hiệu suất điện phân 100%, khí sinh khơng tan nước Phát biểu sau sai? A Khi thu 1,8a mol khí anot chưa xuất bọt khí catot B Tại thời điểm 2t giây, có bọt khí catot C Dung dịch sau điện phân có pH2a B b=2a C b