Một số phương pháp giải bài tập điện phân - Nguyễn Đình Tâm

Nhằm giúp các bạn có thêm tài liệu phục vụ nhu cầu học tập và nghiên cứu, mời các bạn cùng tham khảo nội dung tài liệu Một số phương pháp giải bài tập điện phân dưới đây. Tài liệu gồm những kiến thức, bài tập trắc nghiệm về điện phân nóng chảy hợp chất của kim loại, điện phân dung dịch có H2O bị khử hay bị oxh ở một hay cả 2 điện cực, thứ tự điện phân,... Hy vọng đây là tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn.

Nguyễn Đình Tâm – THPT Yên Thế Một số phương pháp giải tập điện phân I – NHẮC LẠI LÍ THUYẾT 1) Điện phân chất điện li nóng chảy: áp dụng MCln, M(OH)n Al2O3 (M kim loại nhóm IA IIA) 2) Điện phân dung dịch chất điện li nước: - Vai trò nước: trước hết dung mơi hịa tan chất điện phân, sau tham gia trực tiếp vào trình điện phân: + Tại catot (cực âm) H2O bị khử: 2H2O + 2e → H2 + 2OH– + Tại anot (cực dương) H2O bị oxi hóa: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e - Tại catot (cực âm) xảy trình khử M+, H+ (axit), H2O theo quy tắc: + Các cation nhóm IA, IIA, Al3+ khơng bị khử (khi H2O bị khử) + Các ion H+ (axit) cation kim loại khác bị khử theo thứ tự dãy điện cực chuẩn (ion có tính oxi hóa mạnh bị khử trước): Mn+ + ne → M + Các ion H+ (axit) dễ bị khử ion H+ (H2O) + Ví dụ điện phân dung dịch hỗn hợp chứa FeCl3, CuCl2 HCl thứ tự ion bị khử là: Fe3+ + 1e → Fe2+ ; Cu2+ + 2e → Cu ; 2H+ + 2e → H2 ; Fe2+ + 2e → Fe - Tại anot (cực dương) xảy q trình oxi hóa anion gốc axit, OH– (bazơ kiềm), H2O theo quy tắc: + Các anion gốc axit có oxi NO3–, SO42–, PO43–, CO32–, ClO4–…khơng bị oxi hóa + Các trường hợp khác bị oxi hóa theo thứ tự: S2– > I– > Br– > Cl– > RCOO– > OH– > H2O 3) Định luật Faraday m= Trong đó: + m: khối lượng chất giải phóng điện cực (gam) + A: khối lượng mol chất thu điện cực + n: số electron trao đổi điện cực + I: cường độ dòng điện (A) + t: thời gian điện phân (s) + F: số Faraday điện tích mol electron hay điện lượng cần thiết để mol electron chuyển dời mạch catot anot (F = 1,602.10-19.6,022.1023 ≈ 96500 C.mol-1) II – MỘT SỐ CƠ SỞ ĐỂ GIẢI BÀI TẬP VỀ ĐIỆN PHÂN - Khối lượng catot tăng khối lượng kim loại tạo thành sau điện phân bám vào - m (dung dịch sau điện phân) = m (dung dịch trước điện phân) – (m kết tủa + m khí) - Độ giảm khối lượng dung dịch: Δm = (m kết tủa + m khí) - 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) - 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 - Có thể có phản ứng phụ xảy cặp: chất tạo thành điện cực, chất tan dung dịch, chất dùng làm điện cực Ví dụ: + Điện phân nóng chảy Al2O3 (có Na3AlF6) với anot làm than chì điện cực bị ăn mòn dần chúng cháy oxi sinh + 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 - Viết phản ứng (thu nhường electron) xảy điện cực theo thứ tự, khơng cần viết phương trình điện phân tổng quát Nguyễn Đình Tâm – THPT Yên Thế - Viết phương trình điện phân tổng quát (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 cực (ne) theo công thức: ne = (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 Ví dụ để dự đốn xem cation kim loại có bị khử hết khơng hay nước có bị điện phân khơng H2O có bị điện phân điện cực nào… - 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 - Nếu đề yêu cầu tính điên lượng cần cho q trình điện phân áp dụng cơng thức: Q = I.t = ne.F - 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 dịng điện thời gian điện phân bình → thu nhường electron điện cực tên phải chất sinh điện cực tên tỉ lệ mol với - Trong nhiều trường hợp dùng định luật bảo toàn mol electron (số mol electron thu catot = số mol electron nhường anot) để giải cho nhanh III – MỘT SỐ VÍ DỤ MINH HỌA DẠNG 1: ĐIỆN PHÂN NĨNG CHẢY HỢP CHẤT CỦA KIM LOẠI Ví dụ 1: Điện phân hịa tồn 2,22 gam muối clorua kim loại trạng thái nóng chảy thu 448 ml khí (ở đktc) anot Kim loại muối là: A Na B Ca C K D Mg Ví dụ 2: Điện phân muối clorua nóng chảy kim loại kiềm R thu 0,896 lít khí (đktc) anot 3,12 gam kim loại R catot R là: A Li B Na C K D Rb Ví dụ 3: Điện phân nóng chảy Al2O3 24 giờ, với cường độ dịng điện 100000A, hiệu suất trình điện phân 90% thu lượng Al là: A 0,201 B 0,603 C 0,725 D 0,895 Ví dụ 4: Điện phân nóng chảy Al2O3 với anot than chì (hiệu suất điện phân 100 %) thu m kg Al catot 67,2 m3 (ở đktc) hỗn hợp khí X có tỉ khối so với hiđro 16 Lấy 2,24 lít (ở đktc) hỗn hợp khí X sục vào dung dịch nước vôi (dư) thu gam kết tủa Giá trị m là: A 54,0 kg B 75,6 kg C 67,5 kg D 108,0 kg DẠNG 2: ĐIỆN PHÂN DUNG DỊCH CÓ H2O BỊ KHỬ HAY BỊ OXH Ở MỘT HAY CẢ ĐIỆN CỰC THỨ TỰ ĐIỆN PHÂN Ví dụ 5: Điện phân với bình điện phân có màng ngăn điện cực trơ dung dịch có chứa 23,4 gam NaCl 27 gam CuCl2 hòa tan Sau 120 phút điện phân (với cường độ dịng điện 5,1A) ngưng điện phân, lấy dung dịch sau điện phân tác dụng với V (ml) dung dịch HCl 1,2M trung hịa vừa đủ Giá trị V A 150 B 240 C 300 D 360 Ví dụ 6: Điện phân 500 ml dung dịch NaCl 1M (với điện cực trơ, màng ngăn xốp) catot 0,56 lít khí X (đktc) ngưng điện phân Nếu coi thể tích dung dịch sau điện phân khơng thay đổi so với ban đầu giá trị pH dung dịch là: A B 10 C 12 D 13 Ví dụ 7: Điện phân 0,5 lít dung dịch AgNO3 aM, với I = 2A, sau t giây thấy khối lượng cactot thay đổi 2,16 gam, thu dung dịch X (không tạo kết tủa với dung dịch NaCl) giải phóng V (ml) khí (đktc) anot Giá trị a, t, V là: A 0,04; 965; 112 C 0,04; 1930; 125,7 B 0,04; 1158; 112 D 0,02; 965; 168 Ví dụ 8: Tiến hành điện phân hồn tồn lít dung dịch X chứa Cu(NO3)2 a(M) AgNO3 b(M) thấy khối lượng catot tăng 16,8 gam giải phóng 1,344 lít khí (đktc) bên anot Giá trị a b là: Nguyễn Đình Tâm – THPT Yên Thế A 0,04 0,08 B 0,05 0,1 C 0,06 0,12 D 0,08 0,12 Câu 5: Điện phân (với điện cực trơ, cường độ dòng điện 20A) 300ml dung dịch CuSO4 0,05M; sau 193 giây thu V (ml) khí Y (đktc) Giá trị V là: A 448 B 336 C 224 D 168 Ví dụ 9: 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 (ở đktc) 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 Ví dụ 10: Sau thời gian điện phân 200 ml dung dịch CuSO4 ( d = 1,25 g/ml) với điện cực graphit (than chì) thấy khối lượng dung dịch giảm gam Để làm kết tủa hết ion Cu2+ lại dung dịch sau điện phân cần dùng 100 ml dung dịch H2S 0,5 M Nồng độ phần trăm dung dịch CuSO4 ban đầu là: A 12,8 % B 9,6 % C 10,6 % D 11,8 % Ví dụ 11: Điện phân 100 ml dung dịch CuSO4 0,2 M với cường độ dịng điện 9,65A Tính khối lượng Cu bám vào catot thời gian điện phân t1 = 200 s t2 = 500 s Biết hiệu suất điện phân 100 % A 0,32 gam 0,64 gam B 0,64 gam 1,28 gam C 0,64 gam 1,60 gam D 0,64 gam 1,32 gam Ví dụ 12: Điện phân 200 ml dung dịch CuSO4 với điện cực trơ cường độ dòng điện 1A Khi thấy catot bắt đầu có bọt khí dừng điện phân Để trung hịa dung dịch thu sau điện phân cần dùng 100 ml dung dịch NaOH 0,1M Thời gian điện phân nồng độ mol dung dịch CuSO4 ban đầu là: A 965 s 0,025 M B 1930 s 0,05 M C 965 s 0,05 M D 1930 s 0,025 M Ví dụ 13: Điện phân 200 ml dung dịch hỗn hợp AgNO3 0,1 M Cu(NO3)2 0,2 M với điện cực trơ cường độ dòng điện 5A Sau 19 phút 18 giây dừng điện phân, lấy catot sấy khô thấy tăng m gam Giá trị m là: A 5,16 gam B 1,72 gam C 2,58 gam D 3,44 gam Ví dụ 14: Hịa tan 50 gam tinh thể CuSO4.5H2O vào 200 ml dung dịch HCl 0,6 M thu dung dịch X Đem điện phân dung dịch X (các điện cực trơ) với cường độ dòng điện 1,34A Khối lượng kim loại catot thể tích khí thoát anot (ở đktc) (Biết hiệu suất điện phân 100 %): A 6,4 gam 1,792 lít B 10,8 gam 1,344 lít C 6,4 gam 2,016 lít D 9,6 gam 1,792 lít Ví dụ 15: Có 200 ml dung dịch hỗn hợp Cu(NO3)2 AgNO3, để điện phân hết ion kim loại dung dịch cần dùng cường độ dòng điện 0,402A Sau điện phân xong thấy có 3,44 gam kim loại bám catot Nồng độ mol Cu(NO3)2 AgNO3 hỗn hợp đầu là: A 0,2 M 0,1 M B 0,1 M 0,2 M C 0,2 M 0,2 M D 0,1 M 0,1 M Ví dụ 16: Hịa tan 4,5 gam tinh thể MSO4.5H2O vào nước dung dịch X Điện phân dung dịch X với điện cực trơ cường độ dòng điện 1,93A Nếu thời gian điện phân t (s) thu kim loại M catot 156,8 ml khí anot Nếu thời gian điện phân 2t (s) thu 537,6 ml khí Biết thể tích khí đo đktc Kim loại M thời gian t là: A Ni 1400 s B Cu 2800 s C Ni 2800 s D Cu 1400 s Ví dụ 17: Điện phân với bình điện phân có màng ngăn điện cực trơ dung dịch có chứa 23,4 gam NaCl 27 gam CuCl2 hòa tan Sau 120 phút điện phân (với cường độ dịng điện 5,1A) ngưng điện phân, lấy dung dịch sau điện phân tác dụng với V (ml) dung dịch HCl 1,2M trung hịa vừa đủ Giá trị V B 150 B 240 C 300 D 360 Ví dụ 18: Điện phân 100 ml dung dịch X chứa (Na2SO4, CuSO4, H2SO4) pH = 1, với điện cực trơ, Sau thời gian điện phân, lấy điện cực khỏi dung dịch, thấy khối lượng dung dịch giảm 0,64 gam dung dịch có màu xanh nhạt, thể tích coi khơng đổi Nồng độ mol ion H+ có dung dịch sau điện phân là: A 0,016 B 0,026 C 0,01 D 0,02 DẠNG 3: ĐIỆN PHÂN NHIỀU BÌNH ĐIỆN PHÂN MẮC NỐI TIẾP Ví dụ 19: Cho bình điện phân mắc nối tiếp Bình điện phân hòa tan 0,3725 gam RCl (R kim loại kiềm) nước Bình điện phân chứa dung dịch CuSO4 Sau thời gian điện phân thấy catot bình điện phân có 0,16 gam kim loại bám vào, cịn bình điện phân thấy chứa V (lít) dung dịch chất tan pH = 13 Giá trị V A 0,05 B 0,075 C 0,1 D 0,01 Ví dụ 20: Mắc nối tiếp bình điện phân Bình điện phân chứa dung dịch muối clorua kim loại R hóa trị II, bình điện phân chứa dung dịch AgNO3 Sau phút 13 giây điện phân catot bình điện phân thu 1,6 gam kim loại; cịn catot bình điện phân thu 5,4 gam kim loại Biết sau điện phân bình cịn dung dịch muối Kim loại R là: A Mg B Zn C Ni D Cu Nguyễn Đình Tâm – THPT n Thế Ví dụ 21: Mắc nối tiếp hai bình điện phân: bình (1) chứa dung dịch MCl2 bình (2) chứa dung dịch AgNO3 Sau phút 13 giây catot bình (1) thu 1,6 gam kim loại catot bình (2) thu 5,4 gam kim loại Cả hai bình khơng thấy khí catot Kim loại M là: A Zn B Cu C Ni D Pb BÀI TẬP TỰ LUYỆN Câu 1: (CĐ 2007) Trong công nghiệp, natri hiđroxit sản xuất phương pháp A Điện phân dung dịch NaNO3, khơng có màng ngăn điện cực B Điện phân dung dịch NaCl, có màng ngăn điện cực C Điện phân dung dịch NaCl, màng ngăn điện cực D Điện phân NaCl nóng chảy Câu 2: (CĐ 2007) Hai kim loại điều chế phương pháp điện phân dung dịch A Mg Zn B Na Fe C Al Mg D Cu Ag Câu 3: (CĐ 2010) Điện phân dung dịch CuSO4 với anot đồng (anot tan) điện phân dung dịch CuSO4 với anot graphit (điện cực trơ) có đặc điểm chung A catot xảy oxi hoá: 2H2O + 2e → 2OH– + H2 B anot xảy khử: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e C anot xảy oxi hoá: Cu2+ + 2e → Cu D catot xảy khử: Cu2+ + 2e → Cu Câu 4: (CĐ 2011) Điện phân 500 ml dung dịch CuSO4 O,2M (điện cực trơ) catot thu 3,2 gam kim loại thể tích khí (đktc) thu anot là: A 3,36 lít B 1,12 lít C 0,56 lít D 2,24 lít Câu 5: (CĐ 2012) Tiến hành điện phân (với điện cực trơ) V lít dung dịch CuCl2 0,5M Khi dừng điện phân thu dung dịch X 1,68 lít khí Cl2 (đktc) anot Toàn dung dịch X tác dụng vừa đủ với 12,6 gam Fe Giá trị V A 0,60 B 0,15 C 0,45 D 0,80 Câu 6: (ĐHKA 2007)Điện phân dung dịch CuCl2 với điện cực trơ, sau thời gian thu 0,32 gam Cu catôt 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 cịn 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 Câu 7: (ĐHKA 2008)Khi điện phân NaCl nóng chảy (điện cực trơ), catơt xảy A khử ion Cl- B oxi hoá ion Cl- C oxi hoá ion Na+ D khử ion Na+ Câu 8:( ĐHKA 2009) Dãy kim loại điều chế phương pháp điện phân dung dịch muối chúng là: A Fe, Cu, Ag B Mg, Zn, Cu C Al, Fe, Cr D Ba, Ag, Au Câu 9: (ĐHKA 2010) Phản ứng điện phân dung dịch CuCl2 (với điện cực trơ) phản ứng ăn mịn điện hố xảy nhúng hợp kim Zn-Cu vào dung dịch HCl có đặc điểm là: A Phản ứng cực âm có tham gia kim loại ion kim loại B Phản ứng xảy ln kèm theo phát sinh dịng điện C Đều sinh Cu cực âm D Phản ứng cực dương oxi hoá Cl– Câu 10: (ĐHKA 2010) 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 H2 B khí Cl2 O2 C khí H2 O2 D có khí Cl2 Câu 11: (ĐHKA 2010) Điện phân (điện cực trơ) dung dịch X chứa 0,2 mol CuSO4 0,12 mol NaCl dòng điện có cường độ 2A Thể tích khí (đktc) anot sau 9650 giây điện phân A 1,792 lít B 2,240 lít C 2,912 lít D 1,344 lít Câu 12: (ĐHKA 2011) Điện phân dung dịch gồm 7,45 gam KCl 28,2 gam Cu(NO ) (điện cực trơ, màng ngăn xốp) đến khối lượng dung dịch giảm 10,75 gam ngừng điện phân (giả thiết lượng nước bay không đáng kể) Tất chất tan dung dịch sau điện phân Nguyễn Đình Tâm – THPT Yên Thế A KNO , HNO Cu(NO ) B KNO , KCl KOH C KNO Cu(NO ) D KNO KOH 3 3 3 Câu 13: (ĐHKA 2011) Hoà tan 13,68 gam muối MSO vào nước dung dịch X Điện phân X (với điện cực trơ, cường độ dịng điện khơng đổi) thời gian t giây, y gam kim loại M catot 0,035 mol khí anot Còn thời gian điện phân 2t giây tổng số mol khí thu hai điện cực 0,1245 mol Giá trị y A 4,788 B 4,480 C 1,680 D 3,920 Câu 14: (ĐHKA 2011) Khi điện phân dung dịch NaCl (cực âm sắt, cực dương than chì, có màng ngăn xốp) thì: A cực âm xảy trình oxi hố H O cực dương xảy trình khử ion Cl.− + B cực dương xảy q trình oxi hố ion Na cực âm xảy trình khử ion Cl − C cực âm xảy trình khử H O cực dương xảy trình oxi hố ion Cl.− + D cực âm xảy trình khử ion Na cực dương xảy q trình oxi hố ion Cl.− Câu 15: (ĐHKA 2012) Điện phân 150 ml dung dịch AgNO3 1M với điện cực trơ t giờ, cường độ dịng điện khơng đổi 2,68A (hiệu suất q trình điện phân 100%), thu chất rắn X, dung dịch Y khí Z Cho 12,6 gam Fe vào Y, sau phản ứng kết thúc thu 14,5 gam hỗn hợp kim loại khí NO (sản phẩm khử N+5) Giá trị t A 0.8 B 0,3 C 1,0 D 1,2 Câu 16: (ĐHKA 2012) Dãy kim loại điều chế phương pháp điện phân dung dịch muối (với điện cực trơ) là: A Ni, Cu, Ag B Li, Ag, Sn C Ca, Zn, Cu D Al, Fe, Cr Câu 17: (ĐHKB 2007) 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 điều kiện a b (biết ion SO42- không bị điện phân dung dịch) A b > 2a B b = 2a C b < 2a D 2b = a Câu 18: (ĐHKB 2009) Điện phân có màng ngăn 500 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm CuCl2 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 hoà tan m gam Al Giá trị lớn m A 4,05 B 2,70 C 1,35 D 5,40 Câu 19: (ĐHKB 2009) Điện phân nóng chảy Al2O3 với anot than chì (hiệu suất điện phân 100%) thu m kg Al catot 67,2 m3 (ở đktc) hỗn hợp khí X có tỉ khối so với hiđro 16 Lấy 2,24 lít (ở đktc) hỗn hợp khí X sục vào dung dịch nước vơi (dư) thu gam kết tủa Giá trị m A 108,0 B 75,6 C 54,0 D 67,5 Câu 20: (ĐHKB 2010) 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 gam so với dung dịch ban đầu Cho 16,8 gam bột sắt vào Y, sau phản ứng xảy hoàn toàn, thu 12,4 gam kim loại Giá trị x A 1,50 B 3,25 C 2,25 D 1,25 Câu 21: (ĐHKB 2012) Điện phân dung dịch hỗn hợp gồm 0,1 mol FeCl3, 0,2 mol CuCl2 0,1 mol HCl (điện cực trơ) Khi catot bắt đầu khí anot thu V lít khí (đktc) Biết hiệu suất trình điện phân 100% Giá trị V là: A 5,60 B 11,20 C 22,40 D 4,48 Câu 22: (Trích đề thi đại học khối B năm 2012) Người ta điều chế H2 O2 phương pháp điện phân dung dịch NaOH với điện cực trơ, cường độ dòng điện 0,67 A thời gian 40 Dung dịch thu sau điện phân có khối lượng 100 gam nồng độ NaOH 6% Nồng độ dung dịch NaOH trước điện phân (giả thiết lượng nước bay không đáng kể) Nguyễn Đình Tâm – THPT Yên Thế A 5,08% B 6,00% C 5,50% D 3,16% Câu 23: (CĐ-14)Câu 20: Điện phân dung dịch hỗn hợp CuSO4 (0,05 mol) NaCl dịng điện có cường độ khơng đổi 2A (điện cực trơ, màng ngăn xốp) Sau thời gian t giây ngừng điện phân, thu dung dịch Y khí hai điện cực có tổng thể tích 2,24 lít (đktc) Dung dịch Y hịa tan tối đa 0,8 gam MgO Biết hiệu suất điện phân 100%, khí sinh khơng tan dung dịch Giá trị t A 6755 B 772 C 8685 D 4825 Câu 24: (KA-13)Câu 36: Tiến hành điện phân dung dịch chứa m gam hỗn hợp CuSO4 NaCl (hiệu suất 100%, điện cực trơ, màng ngăn xốp), đến nước bắt đầu bị điện phân hai điện cực ngừng điện phân, thu dung dịch X 6,72 lít khí (đktc) anot Dung dịch X hòa tan tối đa 20,4 gam Al2O3 Giá trị m A 25,6 B 23,5 C 51,1 D 50,4 Câu 25: (KA-14)Câu 20: Điện phân dung dịch X chứa a mol CuSO4 0,2 mol KCl (điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dịng điện khơng đổi) thời gian t giây, thu 2,464 lít khí anot (đktc) Nếu thời gian điện phân 2t giây tổng thể tích khí thu hai điện cực 5,824 lít (đktc) Biết hiệu suất điện phân 100%, khí sinh khơng tan dung dịch Giá trị a A 0,15 B 0,18 C 0,24 D 0,26 (T2-tr24-34.KA-11) Câu 26: (KB-13)Câu 28: Điện phân nóng chảy Al2O3 với điện cực than chì, thu m kg Al catot 89,6 m3 (đktc) hỗn hợp khí X anot Tỉ khối X so với H2 16,7 Cho 1,12 lít X (đktc) phản ứng với dung dịch Ca(OH)2 dư, thu 1,5 gam kết tủa Biết phản ứng xảy hoàn toàn Giá trị m A 115,2 B 82,8 C 144,0 D 104,4 Câu 27: (THPTQG- 2015)Câu 31: Điện phân dung dịch mu ối MSO4 (M kim loại) với điện cực trơ, cường độ dịng điện khơng đổi Sau thời gian t giây, thu a mol khí anot Nếu thời gian điện phân 2t giây tổng số mol khí thu hai ện cực 2,5a mol Giả sử hiệu suất điện phân 100%, khí sinh không tan nước Phát biểu sau sai? A Dung dịch sau điện phân có pH < B Tại thời điểm 2t giây, có bọt khí catot C Tại thời điểm t giây, ion M2+ chưa bị điện phân hết D Khi thu 1,8a mol khí anot chưa xuất bọt khí catot BÀI TẬP NÂNG CAO Ví dụ 1: Hoà tan 91,2g FeSO4 vào 200g dung dịch HCl 3,285% thu dung dịch A Chia dung dịch A thành phần nhau: Phần 1: Cho thêm vào 4,05 g bột nhôm, sau thời gian thu 0,672 lít khí (đktc), dung dịch B chất rắn C Cho dung dịch B tác dụng với dung dịch NaOH dư, lấy kết tủa nung nhiệt độ cao khơng khí đến khối lượng khơng đổi thu 4g chất rắn Tính khối lượng chất rắn C Phần 2: Đem điện phân với điện cực trơ có màng ngăn với cường độ dịng I=1,34 ampe Tính khối lượng kim loại thoát catot thể tích khí (đktc) anot Biết hiệu suất điện phân 100% Đáp số: mC = 9,21 gam; mkim loại K = mFe = 1,12 gam; Vkhí = 0,896 lít Ví dụ 2: Hồ tan 20g K2SO4 vào 150g nước, thu dung dịch A Tiến hành điện phân dung dịch A thời gian Sau điện phân khối lượng K2SO4 dung dịch chiếm 14,93% khối lượng dung dịch Biết lượng nước bị bay khơng đáng kể a.Tính thể tích khí điện cực đo điều kiện tiêu chuẩn b Tính thể tích H2S (đktc) cần dùng để phản ứng hết với khí anot tạo SO2 Đáp số: Vkhí K = 44,8 lít; Vkhí A = 22,4 lít; Vậy VH2S  14,93 lít Ví dụ 3: Điện phân (với điện cực Pt) 200 mililít dung dịch Cu(NO3)2 đến bắt đầu có khí catơt dừng lại Để n dung dịch khối lượng catôt không đổi, thấy khối lượng catôt tăng 3,2 gam so với lúc chưa điện phân Tính nồng độ mol dung dịch Cu(NO3)2 trước điện phân Đáp số: : CM (Cu(NO3)) trước điện phân = 1,0 M Ví dụ 4: Hồ tan 50 gam CuSO4.5H2O vào 200 ml dung dịch HCl 0,6M dung dịch A Tiến hành điện phân dung dịch A với dòng điện cường độ 1,34 ampe Tính khối lượng kim loại catot thể tích khí (ở đktc) anot Biết hiệu suất phản ứng đạt 100% Đáp số: Vậy: mCu = 0,1 64 = 6,4 gam; Vkhí A = 1,792 lít Nguyễn Đình Tâm – THPT Yên Thế Ví dụ 5: Điện phân lít dung dịch CuSO4 0,5M với điện cực trơ Sau thời gian, ngừng điện phân cho qua dung dịch sau điện phân luồng khí A lấy dư thu 72 gam kết tủa màu đen Biết rằng, đốt khí A oxi dư tạo thành nước khí B, khí B làm màu dung dịch nước brom a Xác định công thức phân tử khí A,B b Tính thể tích khí khí anot (đktc) c Tính thể tích dung dịch axit HNO3 60% (D = 1,37 g/ml) cần thiết để hoà tan lượng kim loại kết tủa catot Đáp số: a A H2S , B SO2; b VO2 = 2,8 lítc; VHNO3  76,64 ml Chú ý: axit HNO3 60% axit đặc nồng độ đậm đặc hay dùng phịng thí nghiệm 68% Ví dụ 6: (Đề thi casio hóa học tỉnh Thanh Hóa năm 2012, QG năm 2001-bảng A) Dung dịch X có chất tan muối M(NO3)2 Người ta dùng 200 ml dung dịch K3PO4 vừa đủ để phản ứng với 200 ml dung dịch X, thu kết tủa M3(PO4)2 dung dịch Y Khối lượng kết tủa (đã sấy khơ) khác khối lượng M(NO3)2 ban đầu 6,825 gam Điện phân 400 ml dung dịch X dòng điện chiều với I =2,000 ampe tới khối lượng catot không tăng thêm dừng, dung dịch Z Giả sử điện phân có hiệu suất 100% a Hãy tìm nồng độ ion dung dịch X, dung dịch Y, dung dịch Z Cho biết gần phải chấp nhận tính nồng độ dung dịch Y, dung dịch Z b Tính thời gian (theo giây) điện phân c Tính thể tích khí thu 27,30C, atm điện phân Hướng dẫn giải: a Phản ứng: 3M(NO3)2 + 2K3PO4  (1)  M3(PO4)2 ↓ + 6KNO3 + Dung dịch Y: dung dịch KNO3: KNO3  (2)  K + NO3 Theo (1) mol NO3- phản ứng tạo mol PO43- làm thay đổi khối lượng 372-190=182g x mol NO3- phản ứng tạo x/3 mol PO43- làm thay đổi khối lượng 6,825 gam 6.6,825 Vậy có ngay: x = = 0,225 mol từ suy ra: 182 nNO  0,1125 - Trong dung dịch X: nM 2   0,1125mol từ có C(M2+) =  0,5625M ; C(NO3-) = 0,2 0,225  1,125M 0,2 - Theo (1): nK+ = nNO3- = nKNO3 =2.nM(NO3)2 = 2.0,1125 = 0,225 mol Coi VddY ≈ VddX + Vdd K3PO4 ≈ 400 ml Vậy dung dịch Y: 0,225 C(K+) =C(NO3-) = = 0,5625M (3) 0,4 Dung dịch Y có nồng độ: C(K+) =C(NO3-) = 0,5625M Các gần chấp nhận tính nồng độ dung dịch Y: - Bỏ qua thay đổi thể tích tính (3) có mặt M3(PO4)2 ↓ - Bỏ qua tan M3(PO4)2 ⇄ 3M2+ + 2PO43- Bỏ qua phân li H2O⇄ H+ + OH* Xét điện phân dung dịch X: M(NO3)2   M2+ + 2NO3- Tại K (-): M2+, H2O: M2+ + 2e   M - Tại A (+): NO3 , H2O: 2H2O   4H+ + O2 ↑ + 4e Phương trình điện phân:   2M + O2 + 4HNO3 2M(NO3)2 + 2H2O dpdd - Dung dịch Z có chất tan HNO3: Coi Vdd Z ≈ Vdd X ≈ 400 ml = 0,4 lít 0,5625.400 Theo (4): nHNO3 =2nM(NO3)2 = mol 1000 (4) Nguyễn Đình Tâm – THPT Yên Thế nHNO 1000  1,125M Vậy C(H+) = C (NO3-) = 400 Các gần chấp nhận tính nồng độ dung dịch Z: - Coi Vdd Z ≈ Vdd X , bỏ qua thay đổi thể tích điện phân gây - Bỏ qua phân li H2O Z dung dịch HNO3 2+ Nồng độ ion: dd X: C(M ) = 0,5625 M ; C(NO3-)= 1,125 M dd Y: C(K+) = C( NO3- ) = 0,5625 M dd Z: C(H+ ) = C (NO3- ) = 1,125 M b Tính thời gian điện phân: Theo (4) nO2 = 1/2 nM(NO3)2 = 0,1125 mol AO mO2 4.96500 It Từ công thức: mO2 = suy ra: t = = 21712,5 (s) AO2 I 96500 c Tính thể tích khí thu 27,30C, atm điện phân dung dịch Z nRT 0,1125.0,082.300,3 VO2    2,77 lít P Ví dụ 7: Chia 1,6 lít dung dịch A chứa HCl Cu(NO3)2 làm phần Phần đem điện phân (các điện cực trơ) với cường độ dòng 2,5 ampe, sau thời gian t thu 3,136 lít khí (ở đktc) chất khí anôt Dung dịch sau điện phân phản ứng vừa đủ với 550 ml dung dịch NaOH 0,8M thu 1,96 g kết tủa Tính nồng độ mol chất dung dịch A thời gian t Cho m gam bột sắt vào phần 2, lắc phản ứng xảy hoàn toàn, sau phản ứng thu hỗn hợp kim loại có khối lượng 0,75m (gam) V lít khí Tính m V (ở đktc) Ví dụ 8: Một chất A có cơng thức MXOm Tổng số proton ngun tử tạo phân tử A 78 Trong ion XOm có 32 electron X nguyên tố chu kì Khi điện phân dung dịch A nước, 1447,5 giây với I = 10 ampe (điện cực trơ), dung dịch B Cho CuO lấy dư 25% khối lượng tác dụng với B, lọc tách chất rắn, thu dung dịch D có chứa 22,6 gam muối a Tìm cơng thức chất A b Tính khối lượng kim loại M bám vào catot khối lượng CuO dùng c Tính khối lượng chất A dùng trước điện phân nồng độ mol/lít chất có dung dịch D (cho thể tích dung dịch D 250 ml) Hướng dẫn giải: a Gọi ZX số proton nguyên tử X, số electron XOm- = ZX + 8m + =32  ZX = 31 – 8m (*) Do X thuộc chu kì nên ZX < 10 X tạo anion nên X phi kim, từ (*) dễ thấy thỏa mãn m = 3, ZX = (N) Tổng số p A: ZM + ZX + 8m = 78 ZM = 47  M Ag Vậy A AgNO3 b Điện phân dung dịch A: Tại K (-): Ag+; H2O: Ag+ + 1e  (1)  Ag +  4H + O2 + 4e Tại A (+): NO3 ; H2O: 2H2O  (2) Ta có: ne = 0,15 mol, theo (2): nH+ = ne = 0,15 mol Cho CuO vào B có phản ứng : CuO + 2H+  (3)  Cu2+ + H2O 2+ Từ (3) có: nCuOphản ứng = nCu = 0,075 mol  mCu(NO3)2 = 14,1 gam Mà mmuối = 22,6 gam nên AgNO3 dư: 8,5 gam  nAgNO3 dư = 0,05 mol Ta có: nAg = ne = 0,15 mol  mAg bám vào K = 0,15 108 = 16,2 gam 125 nCuO dùng = 0,075 = 0,09375 mol  mCuO = 7,5 gam 100 c nAgNO3 dùng = 0,05 + 0,15 = 0,2 mol  mAgNO3 dùng = 34 gam dung dịch D: Cu(NO3)2: 0,075 mol; AgNO3 dư: 0,05 mol  CM Cu(NO3)2 = 0,3 M; CM AgNO3 = 0,2 M .. .Nguyễn Đình Tâm – THPT Yên Thế - 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... C 67,5 kg D 108,0 kg DẠNG 2: ĐIỆN PHÂN DUNG DỊCH CÓ H2O BỊ KHỬ HAY BỊ OXH Ở MỘT HAY CẢ ĐIỆN CỰC THỨ TỰ ĐIỆN PHÂN Ví dụ 5: Điện phân với bình điện phân có màng ngăn điện cực trơ dung dịch có chứa... ne.F - 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