III- SỰ OXI HĨA –KHỬ TRÊN BỀ MẶT ĐIỆN CỰC 1 Catot
b. Sức điện động chuẩn của pin:
- Sức điện động chuẩn của pin bằng thế của điện cực dương trừ thế của điện cực âm(hay hiệu của thếđiện cực chuẩn của kim loại yếu hơn với kim loại mạnh hơn)
Ví dụ: pin kẽm – đồng( Zn2+/Zn nối với Cu/Cu2+) cĩ sức điện động (chuẩn): E0 = 0 / 2 Cu Cu E + - 0 / 2 Zn Zn E + = 0,34-(-0,76)=1,1V
Nhận xét: Khi sức điện động là dương thì phản ứng cĩ thể tự xảy ra:
+ Kim loại mạnh hơn đẩy được kim loại yếu hơn ra khỏi dung dịch muối của kim loại đĩ.
+ Chênh lệch thếđiện cực càng lớn, phản ứng xảy ra càng dễ: *Kim loại càng mạnh càng dễ phản ứng
* Kim loại càng yếu càng dễ bịđẩy ra khỏi dung dịch muối.
+ Kim loại đứng trước H (trong dãy điện hĩa) đẩy được H2 ra khỏi dung dịch axit lỗng.
BÀI TẬP ÁP DỤNG
Bài 1: (bài 52/92)
a. Cĩ hai bình điện phân đặt nối tiếp nhau. Bình 1 chứa V lít dung dịch CuCl2 cĩ nồng độ
2x mol/l. Bình 2 chứa 2V lít dung dịch AgNO3 cĩ nồng độ x mol. Thực hiện sựđiện phân với điện cực trơ trong thời gian 50 phút với cường độ dịng điện bằng 1,93 ampe.
Trộn hai dung dịch sau điện phân với nhau. Trong dung dịch sau điện phân cĩ 0,08 mol ion Cl-. Tính nồng độ x mol/l của dung dịch đầu.
(Đề thi tuyển sinh vào Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh năm 1996) b. Điện phân(với điện cực Pt) 200ml dung dịch Cu(NO3)2đến khi bắt đầu cĩ khí ở catot thì dừng lại.
Để yên dung dịch cho đến khi khối lượng catot khơng đổi, thấy khối lượng catot bằng 3,2 gam so với lúc chưa điện phân.
Tính nồng độ mol/l của dung dịch Cu(NO3)2 trước khi điện phân
---
Bài 2: (bài 71/100)
Cĩ 400ml dung dịch chứa HCl và KCl, đem điện phân trong bình điện phân trong bình
điện phân cĩ vách ngăn với cường độ dịng điện là 9,65A trong 20 phút thì dung dịch chứa một chất tan cĩ pH =13.
a. Viết phương trình điện phân
b. Tính nồng độ phân tử gam của dung dịch ban đầu( coi thể tích dung dịch thay đổi khơng đáng kể).
Đáp án: [HCl]=0,2M; [KCl]=0,1M Bài 3: (bài 72/100)
Trong 500ml dung dịch A chứa 0,4925 gam hỗn hợp gồm muối clorua và hidroxit của một kim loại kiềm. Đo pH của dung dịch A cĩ pH = 12. Khi điện phân 1/10 dung dịch A cho đến khi hết Cl2 thì thu được 11,2ml Cl2ở 2730C và 1atm.
a. Xác định kim loại kiềm. Biết rằng trong bình điện phân cĩ vách ngăn.
b. Cho 1/10 dung dịch A tác dụng vừa đủ với 25ml dung dịch CuCl2. Tính nồng độ
mol/l của CuCl2.
c. Phải điện phân 1/10 dung dịch A trong bao lâu với cường độ dịng điện là 96,5A
để dung dịch chứa một chất tan cĩ pH= 13.
Đáp án: a. Na; b. [CuCl2] = 0,01M ; c. t = 4,5 giây Bài 4: (bài 73/101)Trong một bình điện phân thứ nhất( bình I), người ta hịa tan 0,3725 gam XCl của kim loại kiềm vào nước. Mắc nối tiếp bình I với bình II chứa dung dịch CuSO4. Sau một thời gian điện phân thấy catot ở bình II cĩ 0,16 gam kim loại bám vào cịn bình I thấy chứa một chất tan cĩ pH= 13.
a. Tính thể tích dung dịch bình I sau khi điện phân b. Cho biết bình I chứa chất gì?
Đáp án: a. x= 0,05 lít, b. Bình I cĩ KCl Bài 5: (bài 75/101) Hịa tan 16,6 gam hỗn hợp bột mịn A gồm Mg kim loại, kim loại (II) oxit hĩa trị 2 kém hoạt động và kim loại (III) oxit trong HCl dư, thu được khí B1 và dung dịch C. Dẫn khí B1 qua bột CuO nung nĩng, thu được 3,6 gam nước. Làm khơ ½ dung dịch C, đến khối lượng khơng đổi được 24,2 gam hỗn hợp muối khan. Điện phân ½ dung dịch C cho đến khi ion kim loại hĩa trị 2 phĩng điện hết, thu được 0,71 gam chất khí ở
anot.
a. Xác định kim loại hĩa trị 2 và kim loại hĩa trị 3, biết rằng chúng nằm trong dãy Bêkêtốp và khối lượng nguyên tử kim loại hĩa trị 2 lớn gấp 2 lần khối lượng nguyên tử của kim loại hĩa trị 3.
b. Tính thành phần % khối lượng của A
c. Nêu tên và ứng dụng trong kĩ nghệ của một hợp kim mà trong đĩ thành phần chủ
yếu là các kim loại trên.
(Trích đề 3 của bộđề thi tuyển sinh năm 1989) Bài 6: (bài 76/102)
Hịa tan 12,5 gam CuSO4.5H2O vào một lượng dung dịch chứa a phân tử gam HCl, ta
được 100ml dung dịch X. Đem điện phân dung dịch X với điện cực trơ và cường độ dịng
điện một chiều 5A trong 386 giây.
a. Viết các phương trình xảy ra khi điện phân
b. Xác định nồng độ phân tử gam(mol/l) của các chất tan sau điện phân ( xem thể
tích dung dịch khơng đổi).
c. Sau điện phân lấy điện cực ra rồi cho vào phần dung dịch 5,9 gam kim loại M(
đứng sau Mg trong dãy Bêkêtốp ) khi phản ứng kết thúc ta thu được 0,672 lít khí
---
Hãy xác định kim loại M và tính giá trị của a
d. Nếu khơng cho kim loại M mà điện phân tiếp thì nguyên tắc cần điện phân bao lâu nữa thì thấy bọt khí ở catot.
(Trích đề thi tuyển sinh vào Đại học Bách Khoa năm 1989) Bài 7: (bài 77/103)
Điện phân 200ml dung dịch NaCl( D=1,1g/ml) với điện cực bằng than cĩ màng ngăn xốp và dung dịch luơn được khuấy đều. Khí ở catot thốt ra 22,4 lít khí ởđiều kiện 200C, 1atm thì ngừng điện phân.
a. Viết phương trình điện phân xảy ra và các phản ứng xảy ra ởđiện cực.
b. Hợp chất trong dung dịch sau khi kết thúc quá trình điện phân là gì? Xác định nồng độ % của nĩ.
(Trích đề 25 Bộđề tuyển sinh năm 1989) Bài 8: (bài 80/103)
Khảo sát sựđiện phân của dung dịch chứa FeCl3, FeCl2 và CuCl2. Bài 9: (bài 82/104)
1. Cần 2 lít dung dịch CuSO4 0,01M cĩ pH= 2,00 để mạđiện: a. Tại sao dung dịch cần pH thấp như vậy?
b. Trong phịng thí nghiệm cĩ muối CuSO4.5H2O, nước nguyên chất, H2SO4
98%(D=1,84g/ml). Hãy trình bày cách chuẩn bị dung dịch( bỏ qua chất phụ)
2. Cĩ vật cần mạ, bản đồng, dung dịch vừa được chuẩn bị trên và nguồn điện thích hợp: a.Hãy trình bày sơđồ của hệ thống để thực hiện sự mạđiện này( cĩ hình vẽ). Viết phương trình phản ứng xảy ra trên điện cực.
b. Tính thời gian thực hiện sự mạđiện nếu biết:
I= 0,5ampe; lớp mạ cĩ điện tích 10cm2 , bề dày 0,17mm; khối lượng riêng của đồng là 8,89 g/cm3; hiệu suất của sựđiện phân này đạt 80%.
(Trích đề thi học sinh giỏi Hĩa Quốc Gia 1995) Bài 10: (bài 83/104)
Hịa tan 1,12 gam hỗn hợp gồm Ag và Cu trong 19,6 gam dung dịch H2SO4đặc, nĩng( dung dịch A) thu được SO2 và dung dịch muối B. Cho Ba(NO3)2 tác dụng với dung dịch thu được khi oxi hĩa SO2 thốt ra ở trên bằng nước Br2 dư thì tạo thành 1,864 gam kết tủa.
Hịa tan lượng muối B thành 500ml dung dịch, sau đĩ điện phân 100ml dung dịch trong thời gian 7 phút 43 giây với điện cực trơ và cường độ dịng điện I = 0,5A.
1. Tính khối lượng Ag và Cu trong hỗn hợp đầu.
2. a. Tính nồng độ % của axit H2SO4 trong A, biết rằng chỉ cĩ 10% H2SO4đã phản ứng với Ag và Cu.
b. Nếu lấy ½ dung dịch A pha lỗng để cĩ pH= 2 thì thể tích dung dịch sau khi pha lỗng là bao nhiêu?( biết axit H2SO4điện li hồn tồn).
3. a. Tính khối lượng kim loại thốt ra ở catot.
b. Nếu điện phân với anot bằng Cu cho đến khi trong dung dịch khơng cịn ion Ag+ thì khối lượng catot tăng bao nhiêu gam và khối lượng anot giảm bao nhiêu gam. Biết rằng ở
anot xảy ra quá trình: Cu → Cu2+ + 2e
(Trích Đề 35 Bộđề tuyển sinh năm 1995) Bài 11: (bài 84/105)
---
Mắc nối tiếp hai bình điện phân: Bình X chứa 800ml dung dịch muối MCl2 nồng độ a mol/l và HCl nồng độ 4a mol/l; bình Y chứa 800ml dung dịch AgNO3.
- Sau 3 phút 13 giây điện phân thì ở catot bình X thốt ra 1,6 gam kim loại, cịn ở catot bình Y thốt ra 5,4 gam kim loại.
- Sau 9 phút 39 giây điện phân thì ở catot bình X thốt ra 3,2 gam kim loại, cịn catot bình Y thốt ra 16,2 gam kim loại.
Biết cường độ dịng điện khơng đổi và hiệu suất điện phân là 100%.
Sau 9 phút giây thì ngưng điện phân, lấy 2 dung dịch thu được sau điện phân đổ vào nhau thì thu được 6,1705 gam kết tủa và dung dịch Z cĩ thể tích là 1,6 lít.
1. Giải thích các quá trĩnh điện phân 2. Tính khối lượng nguyện tử của M
3. Tính nồng độ mol của các chất trong các dung dịch ban đầu ở bình X, Y và trong dung dịch Z, giả sử thể tích các dung dịch khơng đổi.
4. Hãy so sánh thể tích khí thốt ra ở anot của bình X và bình Y.
(Trích Đề 78 Bộđề tuyển sinh năm 1995) Bài 12: (bài 85/106)
Hịa tan 150 gam tinh thể CuSO4.5H2O vào 600ml dung dịch HCl 0,6mol/l ta được dung dịch A. Chia dung dịch A thành 3 phần bằng nhau:
1. Tiến hành điện phân phần 1 với dịng điện cường độ 1,34A trong vịng 4 giờ. Tính khối lượng kim loại thốt ra ở anot, biết hiệu suất điện phân là 100%.
2. Cho 5,4 gam nhơm kim loại vào phần 2. Sau một thời gian ta thu được 1,344 lít khí ở
(đktc), dung dịch B và chất rắn C. Cho dung dịch B tác dụng với xút dư rồi lấy kết tủa nung ở nhiệt độ cao thì thu được 4 gam chất rắn. Tính khối lượng chất rắn C.
3. Cho 1,37 gam bari kim loại vào phần thứ 3. Sau khi kết thúc tất cả các phản ứng, lọc lấy kết tủa, rửa sạch và đem nung ở nhiệt độ cao thì thu được bao nhiêu gam chất rắn, biết rằng khi tác dụng với bazơ, Cu2+ chỉ tạo thành Cu(OH)2.
(Trích Đề 2 Bộđề tuyển sinh năm 1995)
Bài 13: (bài 86/106)
Điện phân (với điện cực Pt) 200ml dung dịch Cu(NO3)2đến khi bắt đầu cĩ khí thốt ra ở
caot thì dừng lại. Để yên dung dịch cho đến khi khối lượng của catot khơng đổi, thấy khối lượng catot tăng 3,2 gam so với lúc chưa điện phân. Tính nồng độ phân tử gam của dung dịch Cu(NO3)2 trước khi điện phân.
(Trích đề thi tuyển sinh vào Trường ĐH Y-Dược Tp HCM năm 1995) Đáp án: [Cu(NO3)2] = 1M
Bài 14: (bài 87/107)
Điện phân 100ml dung dịch A( của hai axit trong nước H2SO4 0,3M và HCl 0,4M) bằng
điện cực Pt (trơ) với cường độ dịng điện 2,68A trong thời gian t giờ.
- Lập hàm số mơ tả sự phụ thuộc của pH vào thời gian điện phân t trong khoảng (0 < t < 1 giờ).
- Vẽđồ thị hàm số trên
Biết: - Hằng số Faraday F = 26,8A.giờ
- Thể tích dung dịch khơng đổi trong khi điện phân. - Các giá trị logarit của x
x 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
lgx -0,301 -0,222 -0,155 -0,097 -0,046 0
(Trích để thi tuyển sinh vào trường Đại học Bách Khoa Tp HCM năm 1995)