- PT ion rỳt gọn:
10/ Vụi sữa:
4.3. Vận dụng phương phỏp phõn tớch thể tớch để xõy dựng cỏc bài tập ở trường phổ thụng
phổ thụng
Cõu 1: Cho 100 ml dung dịch H3PO4 tỏc dụng với 200 ml dung dịch NaOH 2,5M. Khối lượng muối tạo thành B và nồng độ mol/l của dd tạo thành là:
A.12g; 28,4g ; 0,33M; 0,67M B.12g; 28,4g; 0,36M; 0,76M C.21g; 24,8g; 0,33M; 0,67M D.18g; 38,4g; 0,43M ;0,7M.
Cõu 2: Cho vào 500 ml dd cú chứa 7,28g KOH; 3,55g P2O5. Giả sử thể tớch của dd thay đổi khụng đỏng kể. Nồng độ mol/l của cỏc muối trong dd thu được là:
A.0,04M; 0,06M B.0,05M ; 0,06M C.0,04M ;0,08M D.0,06M; 0,09M
Cõu 3: Trộn lẫn 150 ml dd KOH 1M với 50ml dd H3PO4 1M được dd X. Nồng độ mo/l của muối tan trong dd X là bao nhiờu?
A.0,33M B.0,25M C.0,44M D.1,1M
Cõu 4: Cho từ từ dung dịch chứa a mol HCl vào dung dịch chứa b mol Na2CO3 đồng thời khuấy đều, thu được V lớt khớ (ở đktc) và dung dịch X. Khi cho dư nước vụi trong vào dung dịch X thấy cú xuất hiện kết tủa. Biểu thức liờn hệ giữa V với a, b là
A. V = 22,4(a b). B. V = 11,2(a b). C. V = 11,2(a + b). D. V = 22,4(a + b).
Cõu 5: Trộn 100 ml dung dịch (gồm Ba(OH)2 0,1M và NaOH 0,1M) với 400 ml dung
dịch (gồm H2SO4 0,0375M và HCl 0,0125M), thu được dung dịch X. Giá trị pH của dung
dịch X là:
A. 7 B. 2 C. 1 D. 6
Cõu 6: Cho 2 lít dung dịch hỗn hợp gồm: HCl 1M và H2SO4 0,5M phản ứng với 1 lít dung dịch hỗn hợp gồm: NaOH 3M và KOH 4M. Sau phản ứng hoàn toàn thu được dung dịch B. pH dung dịch B là:
A. 0 B. 0,3 C. 0,5 D. 14
Cõu 7: Cần thờm ớt nhất bao nhiờu mililit dung dịch Na2CO3 0,15M và 25ml dd Al2(SO4)3 0,02M để làm kết tủa hoàn toàn ion nhụm dưới dạngAl(OH)3 ?
A. 15 ml B. 10 ml. C. 20 ml. D. 12 ml.
Cõu 9: Chuẩn độ 10 ml dung dịch K2Cr2O7 bằng 12 ml dung dịch Fe2+ trong mụi trường H2SO4. Tớnh CM của K2Cr2O7
Cõu 10: Cú ba lọ mất nhón đựng 3 dung dịch trong suốt: dung dịch CH3COOH cú pH = 5, dung dịch CH3COONa cú pH = 10 và dung dịch NaCl cú pH = 7. Hóy dựng một chất chỉ thị để nhận biết cỏc hoỏ chất trờn.
Cõu 11: Chuẩn độ dung dịch 100ml NaOH bằng H2SO4 thỡ cần dựng 200ml H2SO4 1M tớnh CM NaOH
Cõu 12: Trong y học, dược phẩm Nabica (NaHCO3) là chất được dựng để trung hoà bớt lượng dư axit HCl trong dạ dày. Hóy viết phương trỡnh hoỏ học ở dạng phõn tử và ion rỳt gọn của phản ứng đú. Tớnh thể tớch dd HCl 0,035M (nồng độ axit trong dạ dày) được trung hoà và thể tớch khớ CO2 sinh ra ở đktc khi uống 0,336g NaHCO3.
Cõu 13: Cho dung dịch A gồm HCl và H2SO4. Trung hoà vừa hết 1 lớt dung dịch A cần 400 ml dung dịch NaOH 0,5M. Cụ cạn dung dịch tạo thành thỡ thu được 12,9 gam muối khan.
a) Tớnh nồng độ mol/l của cỏc axit cú trong dung dịch A. b) Tớnh pH của dung dịch A.
Cõu 14: Hũa tan hoàn toàn 0,1022 g một muối kim loại húa trị hai MCO3 trong 20 ml dd HCl 0,08M. Để trung hũa lượng HCl dư cần 5,64 ml dd NaOH 0,1M. Xỏc định M ?
Cõu 15: Cho 3,87 gam hỗn hợp A gồm Mg và Al vào 250 mL dung dịch X chứa axit HCl 1M và axit H2SO4 0,5M được dung dịch B và 4,368 lít khí H2 ở đktc.
1. Hãy chứng minh rằng trong dung dịch B vẫn còn dư axit. 2. Tính khối lượng của các kim loại trong hỗn hợp A.
3. Tính thể tích dung dịch C gồm NaOH 0,2M và Ba(OH)2 0,1M cần để trung hoà hết lượng axit dư trong dung dịch B.
Cõu 16: Hỗn hợp bột E gồm 3 kim loại là K, Al, Fe được chia thành 3 phần bằng nhau:
Phần 1: Cho tác dụng với H2O lấy dư tạo ra 4,48 lít khí.
Phần 2: Cho tác dụng với dung dịch KOH dư tạo ra 7,84 lít khí.
Phần 3: Hoà tan hết trong 0,5 lít dung dịch H2SO4 1,2M tạo ra 10,08 lít khí và dung dịch A.
2. Cho dung dịch A tác dụng với 240 gam dung dịch NaOH 20% thu được kết tủa, lọc rửa kết tủa rồi nung trong không khí tới khối lượng không đổi thu được m gam chất rắn. Tính m.
Cõu 17: Trộn 250 ml dung dịch hỗn hợp HCl 0,08 mol/l và H2SO4 0,01 mol /l với 250 ml dung dịch Ba(OH)2 cú nồng độ x mol /l thu được m gam kết tủa và 500 ml dung dịch cú pH = 12. Hóy tớnh m và x. (Coi Ba(OH)2 điện li hoàn toàn cả hai nấc)
Cõu 18: Trộn 200 ml dung dịch NaHSO4 0,2M và KHSO4 0,15M với V lit dung dịch hỗn hợp NaOH 1M và Ba(OH)2 1M thu được dung dịch cú PH = 7 . Tớnh V và khối lượng kết tủa tạo thành
Cõu 19: Dung dịch X chứa hỗn hợp 2 axit HCl 0,4M và H2SO4 0,1 M. Dung dịch Y chứa hỗn hợp 2 hiđroxit KOH 0,1M và Ba(OH)2 0,2M. Tớnh thể tớch dung dịch Y cần dựng để trung hoà 200ml dung dịch X và khối lượng kết tủa thu được.
CHƯƠNG 5
VAI TRề CỦA PHÂN TÍCH CễNG CỤ 5.1. Phõn tớch điện phõn khối lượng
5.1.1. Định luật về sự điện phõn
Điện phõn là quỏ trỡnh oxi húa-khử xảy ra trờn bề mặt điện cực dưới tỏc dụng của dũng điện một chiều. Trờn catot (nối với cực õm của nguồn điện) sẽ xảy ra sự khử, thớ dụ:
Fe3+ + e = Fe2+ Cu2+ + 2e = Cu
Trờn anot (nối với cực dương của nguồn điện) sẽ cú sự oxi húa, thớ dụ: 2Cl- - 2e = Cl2
Khi điện phõn cỏc muối sunfat, photphat và vài muối khỏc, trờn anot thường khụng xảy ra sự oxi húa sunfat hay photphat mà là sự oxi húa ion OH-
2OH- - 2e = 1/2O2 + H2O
Định luật cơ bản về sự điện phõn mang tờn Faraday:
1- Khối lượng cỏc chất thoỏt ra trờn điện cực tỉ lệ với lượng điện chạy qua dung dịch. 2- Khi lượng điện chạy qua dung dịch như nhau thỡ trờn điện cực sẽ thoỏt ra lượng vật chất tương đương:
Cú thể biểu diễn định luật bằng cụng thức:
m = = (5.1)
trong đú:
m – khối lượng vật chất thoỏt ra trờn điện cực Q – lượng điện chạy qua dung dịch
M – khối lượng mol đương lượng của cỏc chất
96500 là số Faraday, là lượng điện cần thiết để cú thể làm thoỏt ra một mol đương lượng
I – cường độ dũng điện t – thời gian điện phõn
Đặc trưng quan trọng của quỏ trỡnh điện phõn là hiệu suất dũng bằng tỉ lệ giữa lượng chất thực tế thoỏt ra trờn điện cực và lượng chất cần phải thoỏt ra trờn điện cực tớnh theo định luật Faraday với phương trỡnh (5.1). Hiệu suất dũng điện theo định
=
Trong đú: – hiệu suất dũng của phản ứng điện cực
qi là lượng điện tiờu thụ cho một phản ứng điện cực đó xột là lượng điện chung chạy qua mạch
Thường thỡ < 1. Muốn cú càng gần 1 ta phải chọn điều kiện để khụng xảy ra cỏc phản ứng phụ cũng như hạn chế đến mức thấp nhất hiệu ứng nhiệt của dũng điện (theo định luật Ohm)
3.2. Điện thế phõn hủy và quỏ thế
Theo định nghĩa, điện thế phõn hủy là sức điện động bộ nhất của nguồn ngoài cần đặt vào hai điện cực của bỡnh điện phõn để sự điện phõn xảy ra liờn tục trong một số điều kiện nào đú.
Điện thế phõn hủy phải lớn hơn suất điện động của pin galvanic thuận nghịch do hệ thống cực bỡnh điện phõn tạo ra. Điện thế dư này gõy ra do nhiều nguyờn nhõn. Một trong cỏc nguyờn nhõn là do điện trở R của bỡnh điện phõn
Theo định luật Ohm ta cú: I =
Hay = IR + EN
Trong đú: I – cường độ dũng , A
- điện thế chung đặt vào hai cực bỡnh điện phõn, V
EN – sức điện động của pin Galvanic tớnh theo phương trỡnh Nernst, V Tuy nhiờn để sự điện phõn xảy ra liờn tục thỡ ta cần đặt vào điện cực của bỡnh điện phõn điện thế Ech > vừa tớnh. Sự gia tăng thế đặt vào 2 điện cực để quỏ trỡnh điện phõn xảy ra liờn tục được gọi là quỏ thế:
Ech = EN + IR + (5.2)
Trong đú: Ech – giỏ trị thực của suất điện động của nguồn ngoài đặt vào hai cực để sự điện phõn xảy ra liờn tục,
– quỏ thế
Quỏ thế phụ thuộc bản chất của điện cực, cỏc thành phần của phản ứng điện cực, trạng thỏi bề mặt của điện cực, điều kiện tiến hành điện phõn (mật độ dũng, nhiệt độ).
Người ta tỡm thấy rằng điện cực cú bề mặt nhẵn búng cú quỏ thế lớn hơn cỏc điện cực cú bề mặt nhỏm, rỏp; quỏ thế khi thoỏt kim loại bộ hơn khi thoỏt khớ. Mật độ dũng điện tăng quỏ thế tăng, nhiệt độ tăng thỡ quỏ thế giảm…
Nguyờn nhõn cơ bản của quỏ thế là tớnh khụng thuận nghịch của quỏ trỡnh trờn cỏc điện cực khi tiến hành điện phõn. Trong trường hợp sản phẩm điện phõn là chất khớ, cú hiệu ứng phụ là sự làm chậm do tạo phõn tử khớ. Điện thế đặt vào hai cực khi tiến hành điện phõn bằng hiệu số điện thế anot và catot.
Ech = E’a– E’k + IR
hay Ech = (Ea + ) – (Ek + ) + IR (5.3) Trong đú: Ea – điện thế anot
Ek – điện thế catot
, – quỏ thế anot và quỏ thế catot
Cỏc điện thế Ea, Ek là thế điện cực catot và thế điện cực anot. Ta cú thể tớnh Ea theo phương trỡnh Nernst. Dựa vào (5.3) ta cú thể tớnh Ech của một quỏ trỡnh điện phõn. Thớ dụ ta tớnh Ech khi điện phõn dung dịch CdSO4 10-6M ở nồng độ [H+] = 1 mol ion/l Biết = -0,4V, = 1,23V. Cỏc quỏ thế = 0,4V, = 0. Ta cú Ech của quỏ trỡnh được tớnh như sau:
Ek = + lg[Cd2+]
= -0,4 + 0,059lg10-6 = -0,57V Ea = 1,23V
Vậy Ech = (Ea + ) – (Ek + ) = (1,23 + 0,4) – (-0,57 + 0) = 2,20 V
Vậy để thực hiện quỏ trỡnh điện phõn CdSO4 trong điều kiện đó nờu, ta phải đặt vào hai cực bỡnh điện phõn một điện thế lớn hơn 2,20V.
Trờn đõy chỳng ta vừa trỡnh bày phương phỏp tớnh điện thế phõn hủy để cỏc sản phẩm phản ứng bắt đầu thoỏt ra trờn điện cực núi chung. Khi sản phẩm thoỏt ra trờn điện cực là cỏc kim loại người ta gọi đú là thế thoỏt kim loại. Trong quỏ trỡnh điện phõn, một tham số mà người ta hết sức chỳ ý là thế thoỏt hidro trờn cỏc điện cực trong quỏ trỡnh điện phõn. Thế thoỏt Hidro rừ ràng phụ thuộc thế điện cực hidro và quỏ thế hidro trờn điện cực kim loại đú.
88
Cũn quỏ thế hidro cú phụ thuộc pH của dung dịch phõn tớch trờn từng loại điện cực.
Thớ dụ ta cú thể tớnh thế điện cực hidro ở mụi trường trung tớnh (pH = 7) = 0 + 0,059 lg10-7 = -0,413V
ở mụi trường 1M NaOH sẽ là:
= 0 + 0,059 lg10-14 = -0,862V
Quỏ thế hiđro trờn cỏc điện cực cũng phụ thuộc pH của dung dịch. Bảng 5.1. Sự phụ thuộc quỏ thế hidro theo pH của dung dịch Điện cực Quỏ thế hidro, V
Dung dịch axit pH = 7 pH = 14 Pt Ni Cu Bi Pd Sn Pb Zn Hg 0,0 0,21 0,25 0,388 0,48 0,54 0,65 0,70 0,78 0,4 0,61 0,65 0,788 0,88 0,94 1,05 1,10 1,10 0,8 1,01 1,05 1,188 1,28 1,34 1,45 1,50 1,58
Áp dụng cho chương trỡnh phổ thụng: Bài điện phõn dung dịch học sinh cần nắm được một số vấn đề sau:
1. Thứ tự điện phõn ở mỗi điện cực như sau:
Cực ( - ) catốt: Ion nào cú tớnh oxihúa mạnh sẽ oxihúa trước, cụ thể như sau
Li+ K+ Ba2+ Na+ Mg2+ Al3+ H2O Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ H+ Cu2+Fe3+ Ag+ Hg2+ Pt2+ Au3+
OH- Fe2+
Cực ( + ) anốt: Ion, chất nào coc tớnh khử mạnh sẽ khử trước Thứ tự ưu tiờn điện phõn Thứ tự ưu tiờn điện phõn
Khụng bị điện phõn
NO3- SO42- H2O RCOO- Cl- Br- I- S2- kim loại ( Trừ bạch kim) H+ 2. Định luật Faraday: AIT m Fn
Trong đú : m : Khối lượng vật chất thoỏt ra trờn điện cực A : Khối lượng phõn tử của chất sinh ra I : Cường độ dũng điện ( ampe)
t : Thờin gia (s)
F: Hằng số Faraday = 96500 Từ cụng thức trờn suy ra cụng thức sau m IT
n
A FnTrong đú n : số mol chất sinh ra
Đặc biệt: lưu ý cho học sinh cụng thức: e IT n
F
để làm nhanh cỏc bài toỏn điện phõn
theo phương phỏp bảo toàn e ( Trong đú ne chớnh là số trao đổi ở cực õm hoặc cực dương )
3. Điện phõn cực dương tan: Ứng dụng trong mạ điện VD: Điện dung dịch Cu(NO3)2 điện cực dương làm bằng Cu Quỏ trỡnh điện phõn xảy ra ở điện cực như sau:
( - ) Catốt (+) Anốt: Cu → Cu2+ + 2e
Cu2+ + 2e → Cu H2O
H2O NO3-
Quỏ trỡnh điện phõn vẫn xảy ra và cú một số đặc điểm sau:
Kim loại Cu ở cực õm được tăng thờm, kim loại Cu ở cực dương mất đi Nồng độ Cu2+ trong dung dịch vẫn khụng đổi
pH dung dịch khụng đổi
Sự chờnh lệch khối lượng 2 điện cực bằng 2 lần khối lượng kim loại sinh ra ở cực õm
4. Điện phõn núng chảy: Dựng để điều chế kim loại mạnh ( kiềm, kiềm thổ, nhụm)
Điện phõn núng chảy Al2O3 điện cực làm bằng C. O2 sinh ra đốt chỏy C tạo CO2, CO
6. Một số bài tập nõng cao kĩ năng :
Câu 1: Điện phân dung dịch CuCl2 với điện cực trơ, sau một thời gian thu được 0,32 gam Cu ở catôt và một lượng khí X ở anôt. Hấp thụ hoàn toàn lượng khí X trên vào 200ml dung dịch NaOH (ở nhiệt độ thường). Sau phản ứng, nồng độ của NaOH còn lại là 0,05M. Giả thiết thể tích dung dịch không thay đổi. Nồng độ ban đầu của dung dịch NaOH là
A. 0,15M. B. 0,05M. C. 0,2M. D. 0,1M.
Câu 2: Điện phân dung dịch chứa a mol CuSO4 và b mol NaCl (với điện cực trơ, có màng ngăn xốp). Để dung dịch sau điện phân làm phenolphtalein chuyển sang màu hồng thì điều kiện của a và b là
A. 2b = a. B. b < 2a. C. b = 2a. D. b > 2a.
Cõu 3: Cú hai bỡnh điện phõn mắc nối tiếp nhau. Bỡnh 1 chứa dung dịch CuCl2, bỡnh 2 chứa dung dịch AgNO3. Tiến hành điện phõn với điện cực trơ, kết thỳc điện phõn thấy catot của bỡnh 1 tăng 1,6 gam. Khối lượng catot của bỡnh 2 tăng lờn là
A. 5,40 gam. B. 10,80 gam. C. 2,52 gam. D. 3,24 gam.
Cõu 4: Điện phõn muối clorua kim loại kiềm núng chảy thỡ thu được 0,896 lớt khớ (đktc) ở anot và 3,12 gam kim loại ở catot. Cụng thức muối clorua đú là
A. KCl. B. NaCl. C. LiCl. D. RbCl.
Cõu 5: Khi điện phõn dung dịch KCl cú màng ngăn thỡ ở catot thu được A. Cl2. B. H2. C. KOH và H2. D. Cl2 và H2.
Cõu 6: Điện phõn hoàn toàn 1 lớt dung dịch AgNO3 với 2 điờn cực trơ thu được một dung dịch cú pH= 2. Xem thể tớch dung dịch thay đổi khụng đỏng kể thỡ lượng Ag bỏm ở catốt là:
A. 0,54 gam. B. 0,108 gam. C. 1,08 gam. D. 0,216 gam.
Cõu 7: Điện phõn 200 ml dung dịch AgNO3 0,4M (điện cực trơ) trong thời gian 4 giờ, cường độ dũng điện là 0,402A. Nồng độ mol/l cỏc chất cú trong dung dịch sau điện phõn là
A. AgNO3 0,15M và HNO3 0,3M. B. AgNO3 0,1M và HNO3 0,3M.
Cõu 8: Điện phõn 2 lớt dung dịch CuSO4 (với điện cực trơ) đến khi khớ thoỏt ra ở cả 2 điện cực đều là 0,02 mol thỡ dừng lại. Coi thể tớch dung dịch khụng đổi. Giỏ trị pH của dung dịch sau điện phõn là
A. 2,0. B. 1,7. C. 1,4. D. 1,2.
Cõu 9: Cho dũng điện một chiều cú cường độ 2A qua dung dịch NiSO4 một thời gian, thấy khối lượng catot tăng 2,4 gam, hiệu suất điện phõn là 80%. Thời gian điện phõn là A. 1giờ 22 phỳt. B. 224 phỳt. C. 2 giờ. D. 1 giờ 45 phỳt.
Cõu 10: Điện phõn 100ml dung dịch AgNO3 1M với điện cực trơ, hiệu suất điện phõn 100% với cường độ dũng điện là 9,65A đến khi ở catot bắt đầu thoỏt khớ thỡ thời gian điện phõn là
A. 1000giõy. B. 1500giõy. C. 2000giõy. D. 2500giõy.
Câu 11: Khi điện phân (với cực điện trơ, màng ngăn xốp) dung dịch chứa a mol CuSO4 và 1,5a mol NaCl đến khi nước bắt đầu bị điện phân trên cả 2 điện cực thì pH của dung