Câu 6: Điện phân dung dịch hỗn hợp chứa a mol CuSO4 và b mol NaCl với điện cực trơ, màng ngăn xốp đến khi khí thoát ra ở catot là 2,24 lít ở đktc thì ngừng điện phân.. Dung dịch tạo thàn[r]
CHUYEN DE DIEN PHAN Dién phan I— KHAI NIEM Sự điện phân trình oxi héa — khử xảy bề mặt điện cực có dịng điện chiêu qua chât điện l¡ nóng chảy dung dịch chât điện li Trong trình điện phân, tác dụng điện trường cation chạy cực âm (catot) amion chạy vê điện cực dương (anot), xảy phản ứng điện cực (sự phóng điện) Tại catot xảy q trình khử cation (M”” + ne —› MỊ) cịn anot xảy q trình oxi hóa anion (X" — X + ne) II— SỰ ĐIỆN PHAN CAC CHAT DIEN LI Dién phan chat dién li nong chảy Chi ding diéu ché cac kim loai nhém IA, IIA va Al Nguyên liệu: + Đối với nhôm Al;Oa + Kim loai IA, IIA ding mudi clorua + Kim loại IA có thê dùng hidroxxit Ví dụ : Điện phân NaOH nóng chảy biêu diễn sơ đồ: NaOH-> Na” +OH ' Tại Catot (— ): Na” Tại Anot (+ ) OH Na” + le > Na 40H —>› O; + 2H;O + 4e Phương trình dién phan la: 4NaOH —“““-> 4Na + O; + 2H;O Điện phân dung dich chat dién li nước a) Khả phóng điện cation cafot: Ở catot có thê xảy trình khử sau đây: - Mn” + ne—> M - 2H (axit) + 2e — H; - Hoặc 1on hiđro nước bị khử: 2H;O + 2e — H, + 20H Dạng oxi hóa cặp lớn cảng dễ bị khử Theo dãy oxi hóa — khử khả bị khử 1on kim loại sau: - Các cation từ Zn”” đến cuối dãy Hg””, Cu”, FeÌ", Ag” đễ bị khử thứ tự tăng dần - Từ AI” đến ion đầu dãy Na”, Ca””, K” không bị khử dung dịch - Các ion H axit dễ bị khử ion H, nước b) Khả phóng điện anion anor: Ở anot xảy q trình oxi hóa anion gốc axit Cl', S” ion OH- bazơ kiềm nước - 2Cl — Cl, + 2e - 40H —> O; + 2H;O + 4e - Hoặc Ion OH' nước bị oxi hóa: 2H;O — Os + 4H” + 4e Dạng khử cặp oxi hóa — khử nhỏ dễ bị oxi hóa Theo dãy oxi hóa — khử khả bi oxi hoa cua cac anion nhu sau: - Cac anion gốc axit không chứa oxi dễ bị oxi hóa theo thứ tự: RCOO' < CT < Br < F < §” - Các anion gốc axit NO:-, SO¿”, PO¿7, CO;”, CIO¿- không bị oxi hóa CHUYEN DE DIEN PHAN - Nếu điện phân không dùng anot trơ graphit, platin (Pt) ma dung cac kim loại Ni, Cụ, Ag kim loại dé bị oxi hóa hon cac anion thê oxi hóa — khử chúng thâp hơn, chúng tan vào dung dịch (anot tan) Ví dụ : Điện phân dung dịch NaCl bão hịa với điện cực trơ có màng ngăn biểu diễn sơ đồ: NaCl NaCl— Na’ + Cr Tai Catot (— ) HO, Tai Anot (+) Na" lôi 2H,O + 2e H, + 20H HO 2Cl Cl + 2e Phương trình : 2NaCl + 2HạO —“““—> 2NaOH + H; + Cl; Chú ý: khơng có màng ngăn thi: Cl, + 2NaOH — NaCl + NaCIO + H;O nên phương trình điện phân là: NaCl + HạO NaCIO + H; Ví dụ: Điện phân dung dich NiSO, véi anot bang Cu biểu diễn sơ đồ: NiSO¿ —> NỈ” + T Tại Catot (— ) (HạO) Ni”, HO N'+2e Ni Phương trình điện phan la: NiSO, + Cu —““-» Tại Anot(+ ) Cu (+) HO, SO,” Cu Cu + 2e CuSO, + Ni Chú ý : điện phân với cac binh thong thay sé giang truc tiép lớp II — DINH LUAT FARADAY : Khdi lượng chất giải phóng điện cực tỉ lệ với điện lượng qua dung dịch đương lượng chât m- A It F Trong do: - m: khối lượng chất giải phóng điện cực (gam) - A: khối lượng mol nguyên tử chất thu điện cực - n: số electron mà nguyên tử ion cho nhận - l: cường độ dòng điện (A) - t: thoi gian dién phân (s) -F: hang số Faraday điện tích I mol electron hay điện lượng cần thiết để mol electron chuyển dời mạch catot anot (F = 1,602.10””.6,022.10”) A 96500 C.mo[) - H1 : đương lượng gam hóa học Biểu thức liên hệ: Q = Lt = 96500.n, TỲ n„ = F (n, số mol electron trao đôi điện cực) CHUYEN DE DIEN PHAN MOT SO LUUY: Cach tu duy: Catot (-) Anot (+) Ag* > Fe* > Cu** > H` > Fe”" > H,O NO;;SƠ?— không bị điện phân M"™: M kiềm; kiểm thổ; nhôm không bị | Nếu anot Cu đầu tiên: điện phân dung dịch: Cu — 2e = Cụ?" H,O+2e—>2OH" +H, ? Sau thứ tự là: l >Br >CÏ >H,O 2H,O-4e->4H" +O, ? - Chú ý áp dụng bảo toan electron - Khối lượng dung dịch điện phân giảm bao gồm kết tủa (Kim loại) khí bay lên thường O; :C]; ;H; - Chú ý nhiều TH cần áp dụng BT khối lượng Một số ý giải tập - Chú ý khối lượng kết tủa bay - Chú ý thứ tự điện phân - Chú ý điện cực (trơ hay không trơ) - Chú ý bảo toàn mol electron It - Cho I va t thi tinh s6 mol e trao déi 2, = F Chú ý 1: Trả lời câu hỏi sản phẩm gì? Chú ý 2: Đặt an va áp dụng định luật báo toàn(BTE — BTNT có thê dùng tới BTKL) BÀI TẬP MINH HỌA Câu 1: Điện phân (điện cực trơ, hiệu suất điện phân 100%) dung dịch chứa đồng thời 0,15 mol Cu(NO›); 0,12 mol HCI thời gian † với cường độ dịng điện khơng đơi 2,68A anot 0,672 lít khí (đktc) thu dung dịch X Dung dịch X hòa tan tối đa m gam bột sắt (sản phẩm khử NO, khí NO nhất) Giá trị t m A 0,6 va 10,08 B 0,6 va 8,96 C 0,6 va 9,24 D 0,5 va 8,96 Dayo = 9,03 mol ng, = 0,03mol > n, = = = 0,06 mol > t = 0,6 s (gi) Chú ý: 4H" +NO: + 3e—>NO+2H,O dung dịch cuối có Nee 1, = 0,12 —0,06 = 0,06 mol —~+>n._., = 0,165 mol > m = 9, 24g — Chon C Dio = 0,3 —0,03 mol Câu 2: Điện phân có màng ngan voi dién cuc tro 250 ml dung dich h6én hop CuSO, aM va NaCl 1,5M, voi cường độ dòng điện 5A 96,5 phút Dung dịch tạo thành bị giảm so với ban đầu 17,15 gam Giả sử nước bay không đáng kể Giá trị a là: D 0,4M A 0,5M B, 0,3M Œ 0,6M CHUYEN DE DIEN PHAN Ta co: {re = 0,25a mol n_ =0,375mol It n, =F = 0,3mol t > Dano =Nq, = 9,15 mol cl ¬ Bên phía catot: No, = Xmol ny, =ymol x=0,Imol=0,25a —> —”““ >64x+2y =17,15—0,15.71 y =0,05 mol |_—## ›2x+2y=0,3 —>a=0,4mol —> Chọn D Câu 3: Điện phân có màng ngăn với điện cực trơ 400ml dung dịch hop CuSO, aM va NaCl 1M voi cường độ dòng điện 5A 3860s Dung dịch tạo thành bị giảm so với ban đầu 10,4g Giá trị a : A.0,125M B 0,2M „ It F C 0,129M 5.3860 = (),2 mol 96500 Ta có: n=—= n= D 0,1M 0,4 mol Gia su bén catot H2O da bị điện phân : BIE ———> Ir =0, 4a mol Ny, = 0,1—0,4a BIKL ————>l0,4=61.0,4a + 2(0,1—0,4a)+0,2.35,5 ->a=0,125mol —> Chọn A Câu 4: Điện phân dung dịch chứa x mol NaCl va y mol CuSO;¿ với điện cực trơ, màng ngăn xốp đến nước bị điện phân điện cực ngừng Thể tích khí anot sinh gap 1,5 lần thể tích khí catot điều kiện nhiệt độ áp suất Quan hệ x y là: A x = 3y B x = 1,5y C y = 1,5x D x = 6y Vi ti lé sé mol co cuc nén Cu” hét truéc Cr Bén catot : Cu** +2e>Cu bo +2e->2OH Bên anot: 2CI -2e->CL, > Dy, =3% Fg Rat +H, ->n =x — Chon D 2y =x —>x=6y Câu 5: Điện phân có màng ngan voi dién cuc tro 400 ml dung dich h6én hop CuSO, aM va NaCl 1M, voi cường độ dòng điện 5A 3860 giây Dung dịch tạo thành bị giảm so với ban đầu 10,4 gam Giá trị a là: A 0,129 M B 0,2M C 0,125 M D 0,25 M Ta có : It n, =—=0.2mol F n.„ =0,4mol _> ( = 0,125mol b =0,05 mol BTEBTKL ————————l0,4‡$n „ Ng, =0,1 mol =0, 4a mol —> ny, =bmol 0.4a.2+2b=0,2 0.4a.64+2b=3.3 ,4a.64+ 2b =3, — Chon C Câu 6: Điện phân 200 ml dung dịch CuSO¿ với điện cực trơ băng dòng điện chiều I = 9,65 A Khi thé tích khí hai điện cực đêu 1,12 lít (đktc) dừng điện phân Khối lượng kim loại sinh catot thời g1an điện phân là: A 3,2 gam 2000 giây C 6,4 gam 3600 giây B 2,2 gam 800 giây D 5,4 gam va 800 giây CHUYEN DE DIEN PHAN Ne, =amol Taco: \n,, =0,05mol No, = 0,05mol—= > n, = = = 4.0,05 = 0,2mol > t = 2000s a +2a+0,1=0,2 >a=0,05 > m, = mg, =0,05.64 =3,2(g) > Chon A Câu 7: Điện phân (với điện cực trơ) 200 ml dung dịch CuSO¿ nông độ x mol/I, sau thời g1an thu dung dịch Y cịn màu xanh, có khối lượng giảm gam so voi dung dich ban dau Cho 16,8 gam bot Fe vào Y, sau phán ứng xảy hoàn toàn, thu 12,4 gam kim loại Giá trỊ x là: A 2,25 - Ta co : 8g B 1,5 nạ=amol No, = bmol C 1,25 Íó4a+32b=8 —> 2a = 4b D 3,25 —>a=0,Imol STE’ x0,2x.64+16,8=12,4+0,1.64+0,2x.56 —>x=1,25 —> Chọn C Câu 8: Điện phân hỗn hợp 0,2 mol NaCl a mol Cu(NO:); sau thời gian thu dung dịch X va khối lượng dung dịch giảm 21,5.Cho sắt vào dung dịch X đến phản ứng hoàn toàn thấy khối lượng sắt giảm 2,6 gam khí NO nhât Tính a? A.0,2 B.0,4 Œ.0,6 D.O,5 Cl -le >Cl 2H,O- 4e -> 4H” +O,(xmol) † 0/235.5+32x+ 2+4 Nye = 4x =0,2 > nyg Cụ”" + 2e —> Cụ 64 = 21,5 > x=0,05 > ng, =0,2 BTNT.nio = 0,05 ——— 2,6= 56, AOS Nano, = 9,2 mol Nre(NO;), * 2a —0,05—0,2 64a 0,2) > a =0,4mol — Chọn B Câu 9: Điện phân dung dịch hỗn hợp gồm 0,1 moi FeCl;, 0,2 mol CuSO, va 0,1 mol HCI (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 4,48 SCT :0,4; B 11,20 C 5,60 Fe*+le=Fe"; 2Cl -2e=Cl, Cu”' +2e=Cu 3”n, nhận= 0,5 —› D 5,04 2H,O4e =4H" +O, nạ, =0,2 mol —> Vị =4,48 n= O; 0,5—0,4 =0,025 mol V, = 0,56lit >V,+V, =V =4,48 +0,56=5,04 lit > ChonD Câu 10 : Điện phân 200 ml dung dịch X chứa Cu(NO;); AgNO; với cường độ dòng điện 0,804A đến bọt khí bắt đầu catot giờ, khối lượng catot tăng thêm 4,2 gam Nông độ mol Cu(NQO2); dung dịch X là: A.0,IM B.0,075M C 0,05M D.0,15M CHUYEN DE DIEN PHAN 5.4 Dee T aco: = n, =bmol š 64a RTE amol ———> + 108b = a= 4, 2a +b = 2:804-2.60.60 _ 96500 06 _> 0, 015 mol b = 0,03 mol —> ChọnB Cau 11 : Dign phan 100 ml dung dich NaCl voi dign cyc trơ có màng ngăn với cường độ dịng điện I = 1,93A Dung dich thu duoc sau điện phân có pH = 12 Biết thê tích dung dịch khơng đơi, clo khơng hịa tan nước hiệu st điện phân 100% Thời g1an tiên hành điện phân là: A 50s B 60s pH = 12 C 100s — [OH] = Giải: D 200 s 10° ~ nOH Tai catot (-) xay phản ứng: 2H;O + 2e TỲ Hạ + 20H FỲ n.=102mol = = 10° n,.F 1096500 t= I = 19 M 50 mnF —* mH) = 10° gam t= Al S 107%.2.96500 2.1,93 = 50s — Chon A BAI TAP REN LUYEN Câu 1: Sau thời gian điện phân 100 mÏ dung dịch CuSÖ¿ với điện cực tro, khối lượng dung dịch giảm gam Để làm kết tủa hết ion Cu” lại dung dịch sau điện phân cần dùng 50 ml dung dich HS 0,5M Nông độ mol/1 dung dịch CuSO¿ trước lúc điện phân là: A 0,375M B 0,420M C 0,735M D 0,750M Cau 2: Dién phan 200 ml dung dich Fe(NO3)2 Với dòng điện chiéu cuong d6 dong dién 1A 32 phút 10 giây vừa điện phân hết Fe””, ngừng điện phân để yên dung dịch thời gian thi thu 0,28 gam kim loại Khối lượng dung địch giảm là: A 0,16 gam Câu 3: Dién phan HO B.0,72 gam C 0,59 gam D 1,44 gam lit dung dich chia hop gém NaCl va CuSO, voi dién cuc tro,cé mang ngăn đến bắt đầu điện phân hai cực dừng lại Tại catot thu 1,28 gam kim loại đồng thời anot thu 0,336 lít khí(đktc) Coi thể tích dung dịch khơng đổi pH dung dịch sau điện phân là: A.12 B.2 C.13 D.3 Câu 4: Điện phân với điện cực trơ dung dịch chứa 0,3 mol AgNO; cường độ dòng điện 2,68 ampe, thời gian t (giờ) thu dung dịch X Cho 22,4 gam bột Fe vào dung dịch X thấy khí NO (sản phẩm khử nhất) thu 34,28 gam chất rắn Các phản ứng xảy hoàn toàn Giá trị t là: A 1,25 B 1,40 C 1,00 D 1,20 Câu 5: Điện phân 400ml dung dich hop CuSO, 1M va NaCl 1M thời gian đến catơt thu 4,48 lít khí dừng điện phân Thể tích khí thu anơt (các khí đo đktc): A 11,2 lit B 8,96 lit C 6,72 lit D 5,6 lit Cau 6: Dién phan dung dich hop chtra a mol CuSO, va b mol NaCl (voi điện cực trơ, màng ngăn xốp) đến khí catot 2,24 lit (dktc) ngừng điện phân Dung dịch tạo thành hoà tan t6i da gam MgO Mối liên hệ a b là: A 2a - 0,2 =b B 2a =b Œ 2a va 29,8 gam KCl(dién cuc trơ,màng ngăn).Sau thời gian khối lượng dung dịch giảm 17,15 gam so với ban dau,thé tich dung dichla 400ml Néng d6 mol/lit chất dung dịch sau điện phân là: A.Cxe =0,5M; Cyno, = 9,25M3Cxoy = 0,25M B.Cxc) = 0,25M; Cxno, = 0,25M:Cxoy = 0,25M C.Cxey = 0,375Mi xno, = 0,25M: Coy = 0,25M D Cxeị =0,25M; Co, =0,5M3 Cxoy =0,25M CHUYÊN ĐÈ ĐIỆN PHẦN 3.4 ĐÁP ÁN CHI TIẾT Câu 1: Chọn đáp án D Câu 2: Chọn đáp án C Câu 3: Chọn đáp án B Câu 4: Chọn đáp án D Câu 5: Chọn đáp án B Câu 6: Chọn đáp án B Câu Chọn đáp án B Câu Chọn đáp an C Câu Chọn đáp án B Câu 10 Chọn đáp án C Câu 11: Chọn đáp án A Câu 12: Chọn đáp án B Câu 13: Chọn đáp án B Câu 14 Chọn đáp án B Câu 15: Chọn đáp án D ... D.0,15M CHUYEN DE DIEN PHAN 5.4 Dee T aco: = n, =bmol š 64a RTE amol ———> + 108b = a= 4, 2a +b = 2:804-2.60.60 _ 96500 06 _> 0, 015 mol b = 0,03 mol —> ChọnB Cau 11 : Dign phan 100 ml dung dich... Biểu thức liên hệ: Q = Lt = 96500.n, TỲ n„ = F (n, số mol electron trao đôi điện cực) CHUYEN DE DIEN PHAN MOT SO LUUY: Cach tu duy: Catot (-) Anot (+) Ag* > Fe* > Cu** > H` > Fe”" > H,O NO;;SƠ?—... 17,15 gam Giả sử nước bay không đáng kể Giá trị a là: D 0,4M A 0,5M B, 0,3M Œ 0,6M CHUYEN DE DIEN PHAN Ta co: {re = 0,25a mol n_ =0,375mol It n, =F = 0,3mol t > Dano =Nq, = 9,15 mol cl ¬ Bên