3) Sauk hi điện phân khối lượng dung dịch giảm bao nhiêu(bỏ qua nước bay hơi) ?.. a) Tính % khối lượng mỗi kim loại trong hợp kim.. Các pứ xảy ra hoàn toàn.[r]
(1)CHƯƠNG TOÁN VỀ ĐIỆN PHÂN Bài 1:
Hoà tan 150 gam tinh thể CuSO4 5H2O vào 600 ml dung dịch HCl 0,6M
đc dung dịch A.Chia dung dịch A thành ba phần nhau.
a) Tiến hành điện phân phần I với ḍng điện có cường độ 1,34A bốn giờ Tính khối lượng kim loại catốt thể tích khí (đkc) thu đc anốt Biết hiệu suất điện phân 100%.
b) Cho 5,4 gam nhôm vào phần II Sau thời gian thu đc 1,344 lít khí , dung dịch B chất rắn C Cho dung dịch B tác dụng với xút dư lấy kết tủa nung nhiệt độ cao đc gam chất rắn Tính lượng chất rắn C. c) Cho 13,7 gam kim loại Ba vào phần III Sau kết thúc tất các
phản ứng , lọc kết tủa rửa đem nung nhiệt độ cao th́ thu đc bao nhiêu gam chất rắn ?.Biết tác dụng với bazơ Cu2+ tạo
Cu(OH)2
Hướng dẫn:
a) Số mol CuSO4 ban đầu là=150:250 =0,6 mol Số mol HCl ban đầu =0,36 mol.Vậy phần có 0,2 mol CuSO4 0,12 mol HCl
Lượng đồng thu đc=m= n IT g
A
F 96.500.32.1,34.3600.4 6,4
1
hay 0,1 mol Các phản ứng điện phân xảy theo tŕnh tự
CuSO4 + 2HCl Cu + Cl2 + H2SO4 (1) 0,12 0,06 0,06
2CuSO4 + 2H2O 2Cu + O2 + 2H2SO4 (2)
Để thu đc 0,1 mol Cu phải có 0,04 mol Cu sinh (2) có 0,02 mol O2 sịnh anốt Vậy song song với thu đc 0,1 mol Cu catốt th́ anốt có 0,06+0,02=0,08 mol khí sinh hay 1,792 lít khí
b) Số mol Al=0,2 mol.Số mol khí sinh là:0,06 mol Pứ: 2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2
0,04 0,12 0,06
Sau pứ Al c ̣n 0,2-0,04=0,16 mol phản ứng tiếp với CuSO4 tạo dung dịch B Dung dịch B tác dụng với xút dư có kết tủa sauy CuSO4 khơng pứ hết nên c ̣n dư dung dịch B Gọi a số mol CuSO4 đă phản ứng với Al ta có PT:
2Al + 3CuSO4 Al2(SO4)3 + 3Cu (3) a
3
a a
CuSO4 + 2NaOH Cu(OH)2 + Na2SO4 (0,2-a) (0,2-a)
Cu(OH)2
0
t
(2) 0,2-a=80 0,05 0,15
4
a
Vậy lượng chất rắn C=lượng Cu sinh (3) +lượng Al c ̣n dư =0,15.64+ 3.0,15 27 11,22g
2 16 ,
0
c) Số mol Ba=0,1 mol
Ba+2HCl BaCl2 + H2
0,06 0,12
Ba c ̣n dư 0,04 mol phản ứng với tiếp với nước Ba+ 2H2O Ba(OH)2 + H2
0,04 0,04
Trong dung dịch kết thúc hai pứ có số mol Ba2+ = số mol Ba =0,1 molvà só mol OH- =2số mol Ba(OH)
2 =0,08 mol Ba2+ + SO
42- BaSO4 Cu2+ + 2OH- Cu(OH)2 0,1 (0,2) 0,1 0,04 0,08 0,04 Chỉ có CuSO4 bị nhiệt phân Cu(OH)2
0
t
CuO + H2O 0,04 0,04
Vậy chất rắn thu đc sau nung là=0,1.233+0,04.80=26,5g
Nhận xét đề:Sỡ dĩ phản ứng điện phân diễn theo tŕnh tự v́ Cl- ưu tiên nhường electron anốt trước H2O
Bài 2:
Hoà tan hoàn toàn 10,65 g hỗn hợp gồm oxit kim loại kiềm oxit kim loại kiềm thổ dung dịch HCl thu đc dung dịch B Cô cạn dung dịch B điện phân nóng chảy hồn tồn hỗn hợp muối th́ thu đc 3,696 lít khí C(27,30C atm)ở anốt hỗn hợp kim loại D catot.
a) Tính khối lượng D
b) Lấy m gam D cho tác dụng hết với nước đc dung dịch E V lít khí.Cho từ từ bột nhơm vào dung dịch E ngừng khí thấy hết p gam Al có V1 lít khí So sánh V1 V.Tính p theo m
c) Nếu lấy hỗn hợp kim loại D luyện thêm 1,37 g Ba th́ đc hợp kim trong Ba chiếm 23,07% số mol.Hỏi hỗn hợp đầu oxit các kim loại kiềm, kiềm thổ nào?
Hướng dẫn:
a) Gọi A2O BO công thức oxit kim loại kiềm kiềm thổ , a b số mol chúng
A2O + 2HCl 2ACl + H2O BO + 2HCl BCl2 + H2 a 2a b b
2ACl dpnc 2A + Cl2 BCl2 dpnc B + Cl2
(3) 15 , , 300 082 , 696 , 65 , 10 ) 16 ( ) 16 ( b a B b A a
2aA +bB =8,25
Đây ch́nh biểu thức tính tổng hỗn hợp kim loại D Vậy D nặng 8,25 g b) Giả sử m gam D chứa x mol A y mol B
2A + 2H2O 2A+ + 2OH- +H2 B+2H2O B2+ +2OH- +H2 x x 2x y 2y y 2OH- +2Al + 2H
2O 2AlO2- +3H2 (x+2y) (x+2y) 23(x2y) Ta có : y
y x V V x 2
1 ( )
=3 V1 = 3V
Theo phản ứng , lấy toàn D(2a mol A b mol B)th́ tạo (2a+2b) mol OH-.Số mol Al phản ứng =số mol OH- nên phải dùng 0,3.27=8,1 g Al
Vậy 8,25 g D phản ứng 8,1 g Al
m g D pứ0,982m gam Al p=0,982m
c)Hỗn hợp D chứa 2a mol A b mol B ta có 2a+b>a+b 2a+b > 0,15
Số mol Ba them vào =1,37:137=0,01 mol Giả sử D khơng có Ba , lượng Ba thêm vào chiếm tỉ lệ số mol
% 25 , 16 , 01 , 01 , 01 , 01 , 01 ,
b a b
a Điều mâu thuẫn với giả thiết là Ba chiếm 23,07 % Vậy D phải có Ba
Như D chứa 2a mol A b mol Ba.Suy rat a có hệ
8,25 137b A 100 07 , 23 01 , 01 , 15 , a b a b b a
Giải rat a đc a=0,1;b=0,05;A=7 Vậy hỗn hợp đầu Li2O BaO Bài 3:
Điện phân có màng ngăn (điện cực trơ) dung dịch chứa m gam hỗn hợp CuSO4 NaCl . anốt thu đc 0,448 lít khí điều kiện chuẩn Dung dịch sau
điện phân hồ tan hết tối đa 0,68 gam bột Al2O3 Biết tŕnh
điện phân đc tiến hành đến H2O bắt đầu bị điện phân hai điện cực th́
ngừg lại 1) Tính m?
2) Sau điện phân khối lượng Catốt tăng bao nhiêu?
(4)Hướng dẫn:
1) Các pứ xảy điện phân dung dịch chứa a mol CuSO4 b mol NaCl CuSO4 + 2NaCl Na2SO4 + Cu + Cl2 (1)
Như b=2a th́ sau pứ đến dung dịch Na2SO4 bị điện phân nước tham gia pứ hai điện cực Tuy nhiên dung dịch sau điện phân không không pứ đc với Al2O3 loại trường hợp
Vậy sau pứ (1) xảy hai trường hợp b>2a
Tiếp tục điện phân th́ NaCl bị điện phân tiếp c ̣n (b-2a) mol NaCl 2NaCl +2H2O 2NaOH + H2 + Cl2 (2)
(b-2a) (b-2a) 21(b 2a) 21(b 2a)
Trong pứ có H2O tham gia pứ catốt Khi (2) kết thúc bắt đầu có H2O tham gia pứ catốt Theo đề điện phân dừng lại Pứ 0,68 g Al2O3 =0,006 mol Al2O3 với dung dịch NaOH
Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 +H2O 0,006 0,012
Suy số mol Cl2 sinh (2) là0,0006 mol Do số mol Cl2 sin (1) mol
014 , 006 , , 22
448 ,
=số mol CuSO4 bị điện phân =2
số mol NaCl bị điện phân
Vậy (1) có 0,028 mol NaCl bị điện phân , (2) có 0,012 mol NaCl bị điện phân ,c ̣n CuSO4 tham gia (1) 0,014 mol nên
1) m=160.0,014+ 58,5(0,028+0,012) = 4,58 g
2) Sau điện phân khối lượng catốt tăng =0,014.64=0,896 g
3) Sau điện phân khối lượng dung dịch giảm = khôis lượng catốt tăng + khối lượng khí =0,896+ 71(0,014+0,006) +2.0,006=2,328 g
2 b< 2a
Tiếp tục điện phân th́ NaCl hết dugn dịch gồm Na2SO4 CuSO4 bị điện phân : CuSO4 + H2O Cu + H2SO4 +
1
O2 (3)
(a-2b ) (a-2b) (a-b2) 21 (a-b2)
Trong phản ứng có nước tham gia pứ anốt Khi (3) kết thúc bắt đầu có nước tham gia pứ catốt.Theo điện phân dừng lại : Phản ứng 0,006 mol Al2O3 với H2SO4 :
Al2O3 + 3H2SO4 Al2(SO4)3 +3 H2O 0,006 0,018
Suy số mol O2 sinh (3)
009 ,
Vậy số mol Cl2 sinh (1) 0,02-0,009-0,011 mol =số mol CuSO4 bị điện phân=2
1
số mol NaCl bị điện phân
(5)1) m=160(0,011+0,018)+ 58,5.0,022=5,927 g 2) khối lượng catot tăng =(0,011+0,018)64=1,856 g
3) Khối lượng dung dịch giảm =khối lượng catot tăng +khối lượng khí thoát =1,856+ 71.0,011+ 0,009.32=2,925 g
Bài 4:
Một hỗn hợp gồm 23,5 gam muối cacbonnat kim loại hoạt động hoá trị II (A) 8,4 gam muối cacbonat kim loại hoạt động hố trị II(B) đem hồ tan hồn tan vào HCl dư cạn điện phân nóng chảy hồn tồn thấy có m gam kim loại tạo catot V lít Clo thoát anot Biết trộn m gam kim loại với m gam Ni cho tác dụng với H2SO4 dư th́ thể tích
H2 sinh nhiều gấp 2,675 lần so với khí sinh có ḿnh Ni biết
phân tử lượng oxit kim loại B nguyên tử lượng kim loai A 1) Viết phương tŕnh hố học xảy ra
2) Tính thành phần % khối lượng A B tạo catốt 3) Tính thể tích V khí Clo
Giả thiết phản ứng xảy hoàn toàn Hướng dẫn :
1) Gọi hai muối ACO3 BCO3 với số mol tương ứng hỗn hợp a b Các pứ
ACO3 + 2HCl ACl2 + H2O +CO2 a a
BCO3 + 2HCl BCl2 + H2O + CO2 b b
ACl2 A +Cl2 BCl2 B + Cl2 a a a b b b
A +H2SO4 ASO4 + H2 B + H2SO4 BSO4 + H2 a a b b Ni+ H2SO4 NiSO4 + H2
c c
(với c số mol tương ứng với m gam Ni) 2) Theo rat a có hệ :
16 B A
2,675c c
b a
59c bB ¢
4 , ) 60 (
5 , 23 ) 60 ( a
B b
A a
Giải ta A=40; B=24; a=0,235;b=0,1;c=0,2 Vậy A Ca B Mg Suy %Ca=79,66%
%Mg = 20,34%
3) Thể tích Clo thu =22,4(a+b) =7,504l Bài 5:
a) Tính lượng quặng bôxit chứa 40% Al2O3 để điều chế Al bằng
(6)là 100%
b) Tính lượng cực than làm anot bị tiêu hao điện phân nóng chảy Al2O3 để sản xuất Al có khối lượng 27 trường hơp sau:
Tất khí anot CO2
Khí anốt gồm 10% CO 90% CO2 (theo thể tích)
Khí anốt gồm 10% O2 10% CO ; 80% CO2
Hướng dẫn:
a) Phương tŕnh điện phân :
2Al2O3 4Al + 3O2 Lượng Al2O3 cần =1
t 88 , 27
102
2.102 g 4.27 g Lượng quặng 40% cần=1,88 40 4,7t 100
? tấn
b) 27 nhôm ứng với 27.106 :27=106 mol Al
Cứ mol Al sinh th́ kèm theo mol O2 số mol O2 sinh =106 4 7,5.10
3
5 mol
Các pứ xảy oxi với anốt
C + O2 CO2 (2) 2C + O2 2CO (3) Tất thoát anốt CO2
Theo (2) th́ số mol C=số mol O2 =7,5.105 mol Vậy lượng C cần=9.106g Khí gồm 10% CO 90 % CO2
Gọi x số mol C cháy tạo CO2 2y số mol C cháy tạo CO
Ta có hệ:
y x
y x
2 ,
105 ,
Giải rat a đc x=710526 mol y=39473,6 mol Suy lượng C cần= 12(x+2y) =9473664 g
3 Khí gồm 10% O2 ;10% CO 80% CO2 Gọi a số mol C cháy tạo CO2
2b số mol C cháy tạo CO, c số mol O2 có hỗn hợp
Ta có hệ:
c b
b a
c b a
2
105 ,
Giải rat a đc b=39473 a=631578 Suy lượng C cần=12(a+2b) =8526303g
Bài 6:
Điện phân nóng chảy a gam muối A tạo kim loại M halogen X thu đc 0,96 gam M catot 0,896 lít khí anot Mặt khác hồ tan a gam muối A vào nước cho dung dịch tác dụng với AgNO3 dư 11,48 gam kết
tủa
(7)b) Trộn 0,96 gam kim loại M với 2,242 g kim loại M’ cung hoá trị duy
nhất đốt hết hỗn hợp oxi th́ thu đc 4,162 gam hỗn hợp hai oxit Để hoà tan hoàn toàn hỗn hợp cần 500 ml dung dịch H2SO4
nồng độ c M
Tính % số mol oxit xhợp chúng Tính tỉ lệ khối lượng nguyên tử M M’
Tính c
Hướng dẫn:
a) Gọi cơng thức muối A MXn ta có pứ 2MXn
dpnc
M + nX2 MXn +nAgNO3 M(NO3)2 + nAgX b b nb2 b nb
Suy : 48 , 11 ) 108 ( 04 , , 22 : 896 , X nb nb
X=35,5 Vậy halogen Clo
b) Ta có pứ đốt b mol kim loại M d mol kim loại M1
2M + 2n O2 M2On 2M’ + 2n O2 M’2On b bn4
b
d dn4 d
Suy :
162 , ) 16 ' ( ) 16 ( 242 , ' 04 , 96 ,
2 M n aM n
d M bn Mb d b
Giải rat a đc nb=0,08 nd=0,04 Như b=2d M chiếm 66,7 % M’ chiếm 33,3 %
Lấy pt (3) :pt (1) 0,96
242 , ' Mb d M
Do b=2d nên
0,96
242 , 2 ' Md d M
4,67
'
M M Các pứ :
M2On + nH2SO4 M2(SO4)n + H2O
b
nb2 M’
2On + nH2SO4 M’2(SO4)n + H2O
d
nd2
Số mol H2SO4 = 2(0,08 0,04) 0,06
1
2
dn bn
Vậy nồng độ H2SO4 = 0,06:0,5=0,12 M Bài 7:
(8)H2SO4 đặc nóng (dung dịch A) thu SO2 dung dịch muối B Cho
Ba(NO3)2 tác dụng với dung dịch thu oxi hoá SO2 thoát bằng
nước brơm dư thu 1,864 gam kết tủa.
Hồ tan lượng muối B thành 500 ml dung dịch , sau điện phân 100 ml thời gian phút 43 giây với điện cực trơ cường độ ḍng điện I=0,5 A
a) Tính khơi lượng Ag Cu hỗn hợp
b) Tính nồng độ % axit H2SO4 A, biết có 10% H2SO4 đă pứ
với Ag Cu Nếu lấy 2
dung dịch A pha loăng để có pH =2 th́ thể tích dung dịch sau pha loăng ?( biết H2SO4 điện ly hồn
tồn )
c) Tính khối lượng kim loại thoát catot Nếu điện phân với anôt bằng Cu dung dịch không c ̣n ion Ag+ th́ khối lượng catot
tăng gam khối lượng anôt giảm Biết ở anôt xảy tŕnh : Cu -2e Cu2+
Hướng dẫn:
a) gọi x y số mol Ag Cu , ta có pứ 2Ag + 2H2SO4 Ag2SO4 +SO2 + 2H2O
x x 0,5x 0,5x Cu + 2H2SO4 CuSO4 + SO2 + 2H2O y 2y y y
SO2 + Br2 +2 H2O 2HBr + H2SO4 (0,5x+y) (0,5x+y) Ba(NO3)2 + H2SO4 BaSO4 +2HNO3 (0,5x+y) (0,5x+y)
Theo ta có hệ:
008 , 233 : 864 ,
,
12 , 64 108
y x
y x
Giải :x=0,008 y=0,004
Vậy lượng Ag=0,864 g luợng Cu=0,256g
b) Số mol H2SO4 đă pứ =x+2y=0,16 mol hay 1,568 gam Suy lượng axit có A =1,568 10
100
=15,68 g Vậy C% H2SO4=
% 80 , 19
68 , 15
Số mol H2SO4 có dung dịch A =0,16:2=0,08 mol
Phương tŕnh điện li H2SO4: H2SO4 2H+ + SO42- 0,08 0,16
(9)Gọi V thể tích dung dịch
2 10 16 ,
0
V V=10 16l
16 ,
2
c) Số mol Ag2SO4 =0,5x=0,004 mol CuSO4 = y= 0,004 mol
số mol Ag2SO4 có 100 ml dung dịch =0,004:5=8.10-4 =số mol CuSO4 có 100 ml dung dịch.Khi điện phân, Ag2SO4 bị điện phân trước theo pứ 2Ag2SO4 + 2H2O 4Ag + O2 +2 H2SO4
Giả sử Ag2SO4 bị điện phân hết, ta thu 2.8.10-4=16.10-4 mol Ag , thời gian điện phân t tính theo công thức:
m = n It A F
t=309 giây
Thời gian điện phân toán phút 43 giây=463 giây > 309 giây
CuSO4 đă bị điện phân 463-309=154 giây theo pứ: 2CuSO4 + 2H2O 2Cu + O2 + 2H2SO4
Gọi z số mol CuSO4 đă bị điện phân, thu đc z mol Cu và: 64z = 0,5.154
64 500 96
1
z=4.10-4
Do đă có Ag Cu bám vào catot.Khối lượng nặng 108.16.10-4 + 64.4.10-4 =0,1984 g
Sơ đồ điện phân dung dịch muối B
anốt(Cu) < -Ag2SO4 -> catốt SO42-; H2O CuSO4; H2O Ag+; Cu2+;H2O
Cu -2e Cu2+ Ag+ + e Ag
Phương tŕnh điện phân
Cu + Ag2SO4 CuSO4 + 2Ag 8.10-4 8.10-4 16.10-4 Vậy anốt giảm 8.10-4.64=0,0512 g catốt giảm 16.10-4.108=0,1728 g Bài 8:
Hoà tan 1,66 gam hỗn hợp A gồm Mg;MO;R2O3 (M kim loại đứng sau
hiđrô;R kim loại đứng trước hiđrô dăy điện hoá) lượng vừa đủ dung dịch HCl thu khí B dung dịch C.Cho lượng khí B đi qua ống đựng 1,6 gam CuO nung nóng 1,344 gam chất rắn (biết có 80% khí B tham gia phản ứng)
Cơ cạn ½ dung dịch C 2,42 gam muối khan Tiến hành điện phân ½ dung dịch C với điện cực trơ dung dịch không c ̣n ion M2+ th́
thu 22,4 ml khí anot.
a) Tính % khối lượng chất A, cho tỉ số khối lượng nguyên tử M R 2,37
(10)Hướng dẫn:
a) Gọi a,b,c số mol MgO,MO R2O3 có A , ta có pt phản ứng
Mg + 2HCl MgCl2 +H2 MO + 2HCl MCl2 + H2O
a a a b b
R2O3 + 6HCl 2RCl3 + 3H2O C 2c
Có 80% khí H2 , tức 0,8a mol H2 phản ứng với CuO nên : H2 + CuO Cu + H2O
0,8a 0,8a 0,8a
Điện phân dung dịch C không c ̣n ion M2+ thực chất điện phân muối MCl2 : MCl2
dp
M + Cl2
b
b
số mol CuO có ống =1,6:80 = 0,02 mol
Nếu CuO phản ứng hết th́ số mol Cu sinh = số mol CuO =0,02 chất rắn thu Cu nặng =64.0,02 =1,28 # 1,344 CuO c ̣n dư.
Vậy ta có hệ sau
37 , 001 , 22400 : , 22 42 , ) , 106 ( ) 71 ( 85 344 , , 64 ) , 02 , ( 80 66 , ) 48 ( ) 16 ( 24 2 R M b b
a M R c
a a R c M b a
Giải ta a=0,02; b=0,002; c=0,01; M=64; R=27 Suy %Mg=28,9%; %CuO=9,63%; %Al2O3 =61,47% b) 10
1
dung dịch C gồm 0,002 mol MgCl2 ; 0,0002 mol CuCl2 0,002 mol AlCl3 Các pứ xảy :
MgCl2 + 2NaOH = Mg(OH)2 + 2NaCl 0,002 0,004
CuCl2 + 2NaOH = Cu(OH)2 + 2NaCl 0,0002 0,0004
AlCl3 + 3NaOH = Al(OH)3 + 3NaCl Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2O 0,002 0,006 0,002 0,002 0,002
Số mol NaOH đă dung =0,004 + 0,0004 +0,006+ 0,002=0,0124(mol) Dung dịch NaOH có pH=13 pOH= 14-13=1 [OH- ] =10-1 =0,1M
dung dịch NaOH có nồng độ 0,1M
Vậy thể tích dung dịch NaOH cần dung =0,0124:0,1=0,124 l=124ml Bài :
Để hoà tan hết 11,2 gam hợp kim Cu –Ag tiêu tốn 19,6 gam dung dịch H2SO4
đặc, nóng thu khí A 5lít dung dịch B
(11)a) Tính % khối lượng kim loại hợp kim b) tính nồng độ % dung dịch H2SO4 ban đầu
2 Nếu cho 280 ml dung dịch NaOH 0,5 M vừa đủ hấp thụ hồn tồn khí A th́ khối lượng muối thu đc ? lấy 100ml dung dịch B đem điện phân (điện cực platin ) phút 43 giây I=0,5A
a) tính khối lượng kim loại đă bám vào catot nồng độ mol các chất sau điện phân với giả thiết thể tích dung dịch 100ml
b) Nếu tŕnh điện phân với Cu dung dịch không c ̣n Ag+ th́ khối lượng điện cực tăng , giảm ? Biết
rằng anốt Cu bị tan theo phản ứng Cu -2e = Cu2+
Hướng dẫn:
1 Gọi a, b số mol Cu – Ag có hỗn hợp đă cho ta có pứ tạo khí A (SO2): Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2O
a 2a a a
2Ag + 2H2SO4 = Ag2SO4 + SO2 + 2H2O b b b/2 b/2
SO2 + Cl2 +2H2O = 2HCl + H2SO4 H2SO4 + BaCl2 = 2HCl +BaSO4
a2b ab2 a2b a2b
Như ta có hế
08 , 233 : 64 , 18
2 , 11 108 64
b a
b a
Giải ta a=0,04 ; b=0,08
% Cu=22,85%; %Ag=77,15 %
Số mol H2SO4 =2a+b=0,16 Vậy nồng độ % dd H2SO4 =
% 80 , 19
98 16 ,
2 Số mol NaOH đă dung=0,28.0,5= 0,14 mol Số mol SO2 thu đc đem pứ =a+b/2=0,08 mol Do 1< số mol NaOH/ số mol SO2 <2 thu đc muối
Gọi số mol NaHSO3 :x mol ; Na2SO3 : y mol theo pứ
SO2 + NaOH = NaHSO3 SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O x x x y 2y y
ta có hệ :
14 ,
08 , y x
y x
Giải rat a đc x=0,02 y=0,06 Vậy mNaHSO3 = 2,08 g ; mNa2SO3 =7,56 g
a) lít dd B chứa 0,04 mol Ag2SO4 0,04 mol CuSO4 100ml dung dịch B chứa 0,0008 mol muối Gọi t thời gian điện phân Ag2SO4 theo pt :
2Ag2SO4 +2H2O = 4Ag + O2 + 2H2SO4 0,0008 mol 0,0016 mol 0,0008 mol Ta có 0,0016.108= 0,5.t
108 96500
1
t=309giây Vậy sau đă điện phân thêm
(12)với 154 giây điện phân th́ mCu thu đc =96500
0,5.154 0,0256g 64
hay 0,0004 mol pứ tạo 0,0004 mol H2SO4 CuSO4 c ̣n 0,0004 mol
Suy lượng kim loại thu =0,0016.108+0,0004.64=0,1984 g Số mol H2SO4 có dung dịch sau pứ =0,0008+0,0004=0,0012 CM H2SO4 =0,0012:0,1=0,012M; [CuSO4 ] =0,0004:0,1=0,004M
b) tŕnh điện phân với anốt tan , dung dịch có điện ly Ag2SO4 = 2Ag+ + SO42- ; CuSO4 = Cu2+ + SO4
2-Dung dịch sau điện phân không c ̣n Ag+ , tức Ag
2SO4 bị điện phân hết theo pt: Cu + Ag2SO4 = CuSO4 + 2Ag
0,0008 0,0008 0,0016
Vậy anốt tan 0,0008 mol Cu nên catốt giảm 0,0008.64 =0,0512 g catốt có 0,0016 mol Ag tạo , nên catốt tăng 0,0016.108 =0,1728 gam Bài 10:
Mắc nối tiếp b́nh điện phân:
B́nh X chứa 800 ml dung dịch HCl nồng độ a(mol/l) MCl2 nồng độ
4a(mol/l) B́nh Y chứa AgNO3
Sau phút 13 giây điện phân th́ khối lượng kim loại tụ b́nh X 0,16 gam , b́nh Y 0,54 gam
Sau phút 39 giây điện phân th́ khối lượng kim loại tụ b́nh X 0,32 gam , b́nh Y 1,62 gam
Ngưng điện phân , lọc lấy dung dịch b́nh , đổ vào th́ đc dung dịch Z có tổng thể tích 1,6 lít thu đc 0,61705 gam kết tủa
a) giải thích tŕnh điện phân b) tính nguyên tử lượng M
c) tính nhiệt độ mol dung dịch dung dịch X, Y, Z
d) Hăy so sánh thể tích khí anốt b́nh X Y Các pứ xảy hồn tồn Coi thể tích dung dịch không thay đổi khi điện phân.
Hướng dẫn:
a) ta có hai b́nh điện phân mắc nối tiếp :
B́nh X chứa 800 ml dd MCl2 HCl
B́nh Y chứa 800 ml dd AgNO3 Ta lại có thí nghiệm
1 Sau 3’12’’, khối lượng kim loại X 0,16 gam Y 0,54 g Sau 9’39’’, khối lượng kim loại X 0,32 gam Y 1,62 g
Khi tăng gấp thời gian , khối lượng kim loại X tăng gấp , khối lượng kim loại Y tăng gấp Do đó, ta suy , tăng gấp thời gian (6’26’’) Muối MCl2 b́nh X đă điện phân hết phần thời gian c ̣n lại (9’39’’-6’26’’=3’13’’), HCl bị điện phân b́nh Y , sau 9’39’’ , muối AgNO3 bị điện phân chưa hết
(13)1 b́nh X:
MCl2 = M + Cl2 2HCl = H2 + Cl2 0,005 mol 0,005 mol 0,01 0,005 mol Ở b́nh Y:
2AgNO3 +H2O = 2Ag + 1/2O2 + 2HNO3 0,015 0,015 0,015
Gọi số mol MCl2 ; HCl có X a,4a mol ; số mol AgNO3 b́nh Y b mol , nguyên tử khối M m Ứng với thời gian tăng gấp đơi ta có khối lượng kim loại M X =0,32 g khối lượng Ag Y =1,08 gam
Ta có pt sau: mM =2.96500
mIt
0,32=2.96500
mIt
(1) ; m Ag =96500.2 108It
1,08=2.96500
108It
(2) Từ (1) (2) suy m=64 Vậy M Cu
b) Sau thời gian 6’26’’ b́nh X nCu = 0,32:64= 0,005 mol ; nCuCl2 = 0,005 mol =a
nHCl = =4a=0,02 mol
Sau time 9’39’’ Y: nAg = 1,62:108= 0,015 mol ; nAgNO3= 0,015 mol Sau time 3’13’’ c ̣n lại ta có :mCl b́nh X=96500
5 , 35 It
(3) mAg b́nh Y =0,54=96500
54 , It
(4) Từ (3) (4) ta có 108 , 35 54 ,
`
Cl m
mCl =
g 1775 , 108
5 , 35 54 ,
Số mol Cl2 sinh từ HCl = 0,1775:71=0,0025 mol Số mol HCl bị điện phân X =0,0025.2=0,005 mol Số mol Hcl dư= 0,02-0,005=0,015 mol
Ngưng điện phân , lọc lấy dd hai b́nh đổ vào thu đc dung dịch Z(1,6l) 0,61705 gam kết tủa Do Z có kết tủa b́nh Y c ̣n chứa AgNO3 dư Ta
có pt pứ:
AgNO3 + HCl = AgCl + HNO3 0,0043 0,0043 0,0043 0,0043 mol
số mol Ag =0,61705:143,5=0,0043 mol Số mol AgNO3 < số mol HCl HCl dư AgNO3 hết Số mol HCl Z=0,015-0,0043=0,0107 mol
Số mol AgNO3 Y =0,015+0,0043=0,0193 mol Số mol HNO3 Z =0,015+ 0,0043=0,0193 mol Ta có :Dung dịch X:
[CuCl2 ] =
M 00625 , 800
1000 005 ,
; [HCl ] =4.0,00625=0,025M Dung dịch Y: [AgNO3 ] =
M 024125 ,
0 800
1000 0193 ,
(14)d) anốt b́nh X có pứ:2Cl- -2e = Cl
2 ; Anốt b́nh Y có pứ: H2O -2e=1/2O2 + 2H+ Suy thể tích khí sinh X gấp đơi b́nh Y
Bài 11:
Nung nóng m gam hỗn hợp A gồm CuCO3 MCO3 thời gian ta
thu đc m1 gam chất rắn A1 V lít CO2 (đktc)
Cho V lít CO2 hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch chứa 0,4 mol
NaOH, sau cho thêm CaCl2 dư vào thấy tạo thành 15 gam kết tủa Mặt
khác đem hoà tan hoàn toàn A1 dung dịch HCl dư đc dd B 1,568 lít
CO2 (đktc) Tiến hành điện phân (điện cực trơ) dung dịch B tới catot bắt
đầu khí th́ ngừng lại , thấy anốt 2,688 lít khí (đktc) Cô cạn dung dịch B sau điện phân lấy muối khan đem điện phân nóng chảy thu đc gam kim loại catot.
1) Tính khối lượng nguyên tử M 2) Tính khối lượng m m1
Hướng dẫn:
1) Gọi a,b số mol ban đầu CuCO3 ,MCO3 c,d số mol CuCO3 ,MCO3 đă nhiệt phân pứ xảy ra:
CuCO3
0
t
CuO + CO2 MCO3
0
t
MO + CO2 c c c d d d
V lít CO2 hấp thụ hồn tồn vào 0,4 mol NaOH theo hai khả sau : Chỉ tạo muối Na2CO3
CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O; Na2CO3 + CaCl2 = CaCO3 + 2NaCl Khi số mol CaCO3 =số mol Na2CO3 =số mol CO2 =15:100=0,15 Vậy TH số mol CO2 = 0,15=c+d
4 Tạo Na2CO3 NaHCO3
CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O ; CO2 + NaOH = NaHCO3 Na2CO3 + CaCl2 = CaCO3 + 2NaCl
Gọi x số mol CO2 đă pứ tạo Na2CO3 y số mol CO2 tạo NaHCO3 , ấy:
15 , 100 : 15
4 ,
x y x
Suy y=0,1 Vậy TH số mol CO2 = x+y =0,25=c+d Các pứ sau đó:
CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O MO + 2HCl = MCl2 + H2O
c c d d
CuCO3 + 2HCl = CuCl2 +CO2 +H2O; MCO3 + 2HCl = MCl2 + CO2 + H2O (a-c) (a-c) (a-c) (b-d) (b-d) (b-d)
Dung dịch B chứa a mol CuCl2 b mol MCl2 đem điện phân dd B đến cực âm bắt đầu khí th́ ngừng lại , dung dịch sau cạn thu đc muối , muối phải MCl2 M phải kim loại đứng trước H dăy điện hoá kim loại :
CuCl2 dpdd
Cu + Cl2 MCl2 dpdd
M + Cl2
(15)Như theo ta có hai TH sau:
5 Số mol CO2 thoát nhiệt phân =0,15 ta có hệ
c+d =0,15 (1) Từ (1) (2) suy a+b =0,22.Do (3) (a-c) + (b-d) =1,568:22,4= 0,07 (2) b=0,1 Do(4) suy M=40
a= 2,688:22,4 =0,12 (3) Vạy M Ca
bM =4 (4)
6 Số mol CO2 nhiệt phân =0,25 Khi ta có hệ:
c+d= 0,25 (5) Từ (5) (6) a+b =0,32.Do (7) suy
(a-c) +(b-d) =0,07 (6) b=0,2.Do (8) M=20Vơ lí.
a=0,12 (7)
bM= (8)