Phần I:Mở Đầu
1.Lý do chọn đề tài
Mục tiêu của giáo dục ngày nay là đào tạo ra những con người tự chủ,năng động sáng tạo,có năng lực giải quyết vấn đề góp phần xây dựng đất nước giàu mạnh.Hiến pháp nước cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam(1992),Luật giáo dục(1998),báo cáo chính trị đại hội Đảng toàn quốc khóa VII,VIII,IX đã khẳng định”Giáo dục là quốc sách hàng đầu phát triển giáo dục là nền tảng đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao,là một những động lực quan trọng thúc đẩy CNH-HĐH,là yếu tố cơ bản để phát triển xã hội,tăng trưởng kinh tế nhanh và bền vững
Để thực hiện được những mục tiêu đó đòi hỏi giáo dục luôn có sự đổi mới về nội dung và phương pháp học tập đối với tất cả các môn học.Hiện nay chương trình các môn học đã được cải cách thay đổi tăng dần mức khoa học hiện đại để đảm bảo hòa nhập với sự phát triển của thế giới.Bộ môn hóa học cũng đã được nâng dần mức độ hiện đại nhằm cung cấp đầy đủ cơ sở lý thuyết cho các quá trình hóa học
Hóa học là một môn khoa học thực nghiệm việc dạy và học hóa học không chỉ dừng lại ở khả năng truyền đạt và lĩnh hội kiến thức mà phải biết cách phát triển năng lực tư duy,logic sáng tạo,rèn luyện các kĩ năng hóa học cho học sinh biết vận dụng kiến thức vào thực tiễn đời sống ,bảo vệ môi trường.Vì vậy việc sủ dụng bài tập hóa học trong dạy học hóa học có ý nghĩa và tầm quan trọng vô cùng to lớn.Nó giúp được học sinh nắm được chính xác các khái niệm ,đào sâu mở rộng kiến thức và các kĩ năng kĩ xảo.Giúp cho giáo viên củng cố khắc phục được những nội dung quan trong cho học sinh đồng thời cũng chính là phương tiện kiểm chứng kết quả công việc dạy và học.
Do vậy cân chú ý đến việc sử dụng bài tập hóa học sao cho hợp lý đúng mức nhằm nâng cao khả năng học tập của học sinh.Đặc biệt việc sử dụng bài tập điện phân trong trường THPT hiện nay.Sự điện phân có vai trò vô cùng quan trọng trong công nghiệp như sản xuất khí ,sản xuất muối,sản xuất bazo .Lý thuyết về sự điện phân mới có trong chương trình hóa học 12 nâng cao và ứng dụng của điện phân trong điều chế kim loại.Vì vậy bài tập điện phân còn ít ,là dạng bài tập khó cần yêu cầu cao trong việc vận dụng kiến thức nên dễ mắc nhầm lẫn của học sinh.Để có kiến thức vững chắc sâu sắc cần nắm vững cơ sở lý thuyết về sự điện phân đồng thời phải biết vận dụng các kiến thức đó để giải các bài tập điện phân.Qua đó phát huy tích cực linh hoạt sáng tạo trong học tập cũng như trong cuộc sống.
Để giải quyết các vấn đề trên chúng ta cần hướng dẫn học sinh nắm chắc và vận dụng sáng tạo nội dung lý thuyết về điện phân.Như vậy đòi hỏi người giáo viên phải có kiến thức vững vàng,phong phú luôn tự học hỏi bổ kiến thức cho mình và có phương pháp dạy học sinh thích hợp để hướng dẫn học sinh vận dụng và giải quyết các vấn đề đặt ra.
Với những lý do trên,tôi mạnh dạn tiến hành triển khai nghiên cứu để tài:”Tìm hiểu ý nghĩa của bài tập điện phân trong giảng dạy ở trường THPT” làm khóa luận tốt nghiệp
82 trang |
Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 4690 | Lượt tải: 5
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Tìm hiểu ý nghĩa của bài tập điện phân trong giảng dạy ở trường THPT, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
+ 4HNO3
Áp dụng định luật Faraday
nAg = = = 0,05 (mol)mAg = 0,05 108 = 5,4g
Thực tế trên catot chỉ thu được 5gam Ag vậy hiệu suất của quá trình là
H% = 100% = 92,6%
2,có nAg = = 0,05 nAgNOđp = 0,05 (mol)
nAgNO chưa đp = - 0,05 = 0,05 mol
Có nCuSOthêm = = 0,1 mol
Thứ tự điện phân các chất trong dung dịch hỗn hợp trên như sau
4AgNO3 + H2O 4Ag + O2 + 4HNO3 (1)
2CuSO4 + 2H2O 2Cu + O2 + 2H2SO4 (2)
Ta có nAg = nAgNO = 0,05 mol
Giả sử Ag+ bị điện phân hết ,thời gian để để điện phân hết Ag+ là:
t1= = = 0,5 (giờ)
t1 < t (= 3h) theo bài cho Ag+ bị điện phân hết.giả sử Cu2+ bị điện phân hết
Ta có nCu = nCuSO 0,1 mol
t2 = = 2 (giờ)
Sau khi điện phân hết Ag+ thời gian tiếp tục là 3 – 0,5 = 2,5h >t2 để điện phân Cu2+ vậy Cu2+ bị điện phân hết.
Trên catot sau điện phân thu được các kim loại
nAg = nAg(bắt đầu) + nAg(sau) = 0,05 + 0,05 = 0,1 mol mAg = 10,8 (g)
nCu = 0,1 mol mCu = 6,4 (g)
Do đó :%mAg = 62,8%
%mCu = 37,2%
Bài tập 2:Điện phân 200ml một dung dịch có hai muối là Cu(NO3)2 và AgNO3 với cường độ dòng điện 0,804A đến khi khí bắt đầu thoát ra ở catot thì mất 2giờ,khi đó khối lượng catot tăng thêm 3,44g.Hãy xác định nồng độ mol của mỗi muối trong dung dịch ban đầu.
Lời giải: t = 2giờ = 7200giây.
Gọi a,b lần lượt là có mol của Ag+,Cu2+.
Sơ đồ điện phân: K(-) Cu(NO3)2 A(+)
Cu2+,Ag+,H2O AgNO3 NO-3,H2O
Ở catot:Ag+ + 1e Ag (1)
(mol) a a
Cu2+ + 2e Cu (2)
(mol) b b
Ở anot: H2O→O2 +2 H+ +2e
Phương trình điện phân
2AgNO3 + H2O 2Ag + O2 + 2HNO3
CuNO3)2 + 2H2O Cu + O2 + 2HNO3
*Chú ý: Khi có bọt khí ban đầu thoát ra ở catot chứng tỏ Cu2+ ,Ag+ đã điện phân hết,H2O bắt đầu điện phân
Ta có số mol electron trao đổi là
ne = = = 0,06 mol
ne = ne(1)+ ne(2) = a + 2b = 0,06 (3)
mcatot tăng = mCu + mAg =108a + 64b = 3,44 (4)
Từ (3),(4) ta được a = 0,02,b = 0,02
nCu(NO) = 0,02(mol) CM = = 0,1M
nAgNO = 0,02(mol) CM = = 0,1M
Bài tập 3:Để hòa tan hết 11,2g hợp kim Cu-Ag tiêu tốn 19,6g dung dịch dung dịch H2SO4 đặc nóng thu được khí A và 5 lít dung dịch B
1,Cho A tác dụng với nước Cl2 dư dung dịch thu được lại cho tác dụng với BaCl2 dư thu được 18,64g kết tủa
a,Tính %khối lượng mỗi kim loại trong hợp kim
b, Tính nỗng độ % của dung dịch H2SO4 bắt đầu
c,Nếu cho 200ml dung dịch NaOH 0,5M vừa đủ để hấp thụ hoàn toàn khí A ở trên thì khối lượng muối thu được bao nhiêu?
2Lấy 100ml dung dịch B đem điện phân (điện cực pt) trong 7’43s,I = 0,5A
a, Tính khối lượng đã bám vào catot và nồng độ mol các chất trong dung dịch sau điện phân.Giả thiết thể tích dung dịch vẫn là 100ml
b,Nếu quá trình điện phân với anot bằng Cu cho đến khi trong dung dịch không còn ion Ag+ nữa thì khối lượng các điện cực tăng hay giảm bao nhiêu gam biết rằng ở anot,Cu bị tan theo phản ứng:Cu Cu2+ + 2e
Lời giải:
Gọi a,b lần lượt là số mol của Cu và Ag
Cu,Ag tác dụng với H2SO4, đặc nóng sinh ra khí A là SO2
Phương trình phản ứng:
Cu + 2H2SO4,đặc,nóng CuSO4 + SO2 + 2H2O
(mol) a 2a a a
2Ag + 2H2SO4,đặc,nóng Ag2SO4 + SO2 + 2H2O
(mol) b b 0,5b 0,5b
nSO = a + 0,5b
Khí SO2 tác dụng với nước Cl2:
SO2 + Cl2 + 2H2O H2SO4 + 2HCl
(mol) a + 0,5b a + 0,5b
Sau đó:
H2SO4 + BaCl2 BaSO4 + 2HCl
(mol) a + 0,5b a + 0,5b
nBaSO = a + 0,5b = = 0,08 mol (1)
Ta có mhợp kim = mCu + mAg = 64a + 108b = 11,2 (2)
Giải (1) và (2) ta được a = 0,04,b = 0,08
%Cu = = 22,86%
%Ag = 77,14%
b,nHSO = 2a + b = 0,16 mol
C% HSO = = 80%
c,Có nNaOH = 0,20,5 = 0,1 mol
nSO = a + 0,5b = 0,08 mol
Do 1< = Nên phản ứng giữa SO2 và NaOH tạo ra hai muối .Gọi nNaHSO = x, nNaSO = y
SO2 + NaOH NaHSO3
(mol) x x x
SO2 + 2NaOH Na2SO3 + H2
(mol) y 2y y
Ta có: nSO= x + y = 0,08 (3)
nNaOH = x + 2y = 0,1 (4)
Từ (3) và (4) x = 0,06; y = 0,02
nNaHSO = 0,06 mNaHSO = 0,06 104 = 6,24g
n NaSO = 0,02 mNaSO =0,02 126 = 2,52g
Khối lượng hai muối:6,24 + 2,52 = 8,76g
2,Trong 5(l) dung dịch chứa Ag2SO4:0,04 mol; CuSO4:0,04 mol
Vậy trong 100ml dung dịch B có nAgSO= nCuSO= (mol)
Khi điện phân,theo quy tắc thì Ag+ bị khử trước Cu2+
Phương trình điện phân:
Ag2SO4 + H2O 2Ag + O2 + H2O (1)
Sau khi điện phân hết Ag+ đến điện phân Cu2+
CuO4 + H2O Cu+ O2 + H2O (2)
Có nAg = 2nAgSO = 2 = 16.
t1 = ==309(s)
Theo bài ra thời gian điện phân là: t=7phút43giây=463(s)
t> t1 nên Ag+ bị điện phân hết.Vậy thời gian còn lại để điện phân Cu2+ là :
t2=463-309=154(s)
n==410-4
Như vậy khối lượng hai kim loại bám ở catôt là:
m+ m=1610-4 108+410-4 64=0,1984(g)
Trong dung dịch còn lại H2SO4 và CuSO4 dư
Theo (1),(2) : n=n+ n=810-4 + 410-4 =1210-4 (mol)
Vậy số mol CuSO4 còn 810-4 - 410-4 = 410-4 (mol)
Nồng độ mol/l của các chất này là:
C = = 0,012(M)
C= = 0,004(M)
b. khi điện phân dung dịch B với anot làm bằng đồng thì:
Ở catot: 2Ag+ + 2e 2Ag
Cu2+ + 2e Cu
Ở anot :Cu Cu2+ + 2e
Khi điện phân hết Ag+ thì phương trình điện phân là :
Cu + 2Ag+ Cu2+ + 2Ag
Mol 810-4 1610-4 1610-4
mK= mAg sinh = 1610-4 108 = 0,1728 (g)
mA= mCu pư = 810-4 64 = 0,0152(g)
Bài 4 : Hoà tan 1,66 gam hỗn hợp A gồm Mg và hai oxit MO ,R2O3 (M là kim loại đứng sau Hiđro, R là kim loại đứng trước Hiđro trong dãy thế điện hoá) bằng lượng vừa đủ HCl ta thu được khí B và dung dịch C.Cho lương khi B đi qua ống đựng1,6gam CuO đun nóng thu được 1,34 gam chất rắn(biết rằng 80% khí B tham gia phản ứng).Cô cạn ½ dung dịch C được 2,42 gam muối khan.Tiến hành điện phân ½ dung dịch C với điện cực trơ cho đến khi trong dung dịch không còn ion M2+ nữa thì thu được 22,4 ml khí(đktc) ở anot
a.Tính phần trăm khối lượng các chất trong A biết rằng tỉ số khối lượng nguyên tử của M và R là 2,37
b.Nếu thêm từ từ dung dịch NaOH có pH = 13 vào 1/10 dung dịch C cho tới khi lượng kết tủa thu được không đổi thì tốn bao nhiêu ml dung dịch NaOH?
Lời giải: Gọi 2a,2b,2c lần lượt là số mol Mg,MO,R2O3 trong 1,66gam hỗn hợp A
Trong ½ hỗn hợp A : 24a + (M + 16).b + (2R + 48).c = 0,83 (1)
Hỗn hợp A tác dụng dung dịch HCl:
Mg + 2HCl MgCl2 + H2
mol 2a 2a 2a
MO + 2HCl MCl2 + H2O
mol 2b 2b
R2O3 + 6HCl 2RCl3 + 3H2O
mol 2c 4c
H2 sinh ra khử CuO :
n = = 0,02 (mol)
H2 + CuO Cu + H2O
nHpu= 2a = 1,6a
Số mol Cu sinh ra bằng số mol CuO phản ứng : nCu = 1,6a
Khối lượng chất rắn là lượng Cu sinh ra và lượng CuO dư :
1,344 = 641,6a + 80(0,02 – 1,6a) a = 0,01 (mol)
½ dung dich C gồm : MgCl2 0,01mol; MCl2 b mol ; RCl3 2c mol.
Có mmuối = mMgCl + mMCl + mRCl
2,42 = 950,01 + (M + 71) .b + (R + 106.5).2c
(M + 71) .b + (R + 106.5).2c = 1,47 (2)
a,Điện phân 1/2 dung dịch C vối điện cực trơ :
Do M đứng sau H , R đứng trước H nên M2+ sẽ bị điện phân trước:
Phương trình điện phân:
MCl2 M + Cl2
(mol) b b
Khi điện phân hết M2+ thì VCl = 22,4 (ml)
nCl = (mol) b= 0,001
Thay a và b vào (1) và (3) ta được:
(1) 24
(1’)
(2) (M + 71)0,001 + (R + 106.5).2c = 1,47
(2’)
Lấy (2’) - (1’) được
2c(R + 106.5) - (2R + 48).c = 0,825c = 0,005 (mol)
Thay c = 0,005 (mol) vào (1’) được : M = 334 – 10R (3)
Mặt khác theo bài ra = 2,37 (4)
Từ (3),(4) R = 27 (Al) ; M = 64 (Cu)
Hỗn hợp A ban đầu : Mg 0,02 mol ; CuO 0,002 mol ; Al2O3 0,01 mol.
% Mg =
% CuO =
% Al2O3 =
b. dung dịch C chứa 0,002mol MgCl2; 0,0002mol CuCl2; 0,002mol AlCl3.
Dung dịch co pH = 12 [H+] = 10-13 (M) .Vậy CM(NaOH)=
Khi cho NaOH vào dung dịch C thì đầu tiên tạo các hiđroxit kết tủa sau đó Al(OH)3 tiếp tục tan trong NaOH đến khi khối lượng không đổi tức Al(OH)3 tan hết chỉ còn Cu(OH)2 và Mg(OH)2.
Cu2+ + 2OH- Cu(OH)2
Mg2+ + 2OH- Mg(OH)2
Al3+ + 3OH- Al(OH)3
Al(OH)3 + ỌH- AlO2 + H2O
VNaOH =
*Đặc điểm lưu ý khi giải bài tập dạng này:
+ Lưu ý hiệu suất phản ứng:
+ Dựa vào thời gain để xác định mức độ điện phân bằng cách so sánh
+ Số mol e=là tổng số mol trao đổi
+ Công thức tính C% = 100
+ Trong bài toán khí CO2,SO2…tác dụng với bazo lưu ý tỷ lệ để biết sản phẩm tạo thành
Chẳng hạn:cho khí CO2 tác dụng với NaOH lập tỷ lệ:
Nếu T:sản phẩm tạo muối trung hòa
Nếu 1<T<2:Sản phẩmtạo cả hai muối
Nếu T1:sản phẩm tạo muối axit
+ PH=-lg[H+],[H+].[OH-]= 10-14
+Lưu ý hiệu suất điện phân:
Hiệu suất điện phân là tỷ lệ phần trăm giữa lượng chất thực tế thoát ra ở điện cưc vơí lượng chất thoát ra tính theo công thức Faraday.
Biểu thức: H%=
Một số bài tập tự giải:
Bài 1:Hoà tan 1,12 gam hỗn hợp gồm Ag và Cu trong 19,6 gam dung dịch H2SO4 đặc,nóng (dung dịch A) thu được SO2 và dung dịch B.Cho khí SO2 hấp thụ hết vào nước Brom sau đó thêm Ba(NO3)2 dư thì thu đựoc 1,864 gam kết tủa.Cô cạn dung dịch B lấy muối khan hoà thành 500ml dung dịch sau độ dòng điện và đó điện phân 100 ml trong thời gian 7phút 43 giây với điện cực trơ và cường cường độ dòng điện I =0,5A.
1,Tính khối lượng Ag và Cu trong hỗn hợp ban đầu
2,a,tính nồng độ % của axit H2SO4 trong A biết rằng chỉ có 10% H2SO4 đã phản ứng với Ag và Cu
b,Nếu lấy dung dịch A pha loãng để pH = 2 thì thể tích dung dịch sau khi pha loãng bằng bao nhiêu(biết axit H2SO4 điện ly hoàn toàn)
3,a,tính khối lượng kim loại thoát ra ở catot
b,nếu điện phân với anot bằng Cu cho đến khi trong dung dịch không còn Ag+ thì khối lượng catot tăng bao nhiêu gam và khối lượng anot giảm bao nhiêu gam,biết rằng ở anot xảy ra qúa trình CuCu2+ + 2e
Bài 2:Hoà tan 12,5 gam CuSO4.5H2O trong một lượng dung dịch chứa a phân tử gam HCl ta được 100ml dung dịch X với điện cực trơ và cường độ dòng điện một chiều 5A trong 386giây
1, Viết các phương trình xảy ra khi điện phân
2,Xác định nồng độ phân tử gam(mol/l) của các chất tan sau điện phân (xem thể tích dung dịch không đổi)
3, Sau điện phân lấy điện cực ra rồi cho vào phần dung dịch 5,9 gam kim loại M (đứng sau Mg) khi phản ứng kết thúc ta thu được 3,26gam chất tan.Hãy xác định kim loại M và tính giá trị của a.
4, Nếu không cho kim loại M mà điện phân tiếp thì về nguyên tắc cần điện phân bao lâu nữa mới thấy bọt khí thoát ra ở catot.
Bài 3: Điện phân 200ml dung dịch AgNO3 0,2M và HNO3 chưa biết nồng độ trong 4giờ 3giây với cường độ dòng điện là 0,201A, ở cực âm thu được 3,078gam Ag và cực dương thu được O2.
1,Tính hiệu suất của quá trình điện phân.
2, Xác định nồng độ phân gam của HNO3 trong dung d ịch đầu (nếu xem hiệu suất điện phân là 100% - từ câu hỏi này trở đi).Biết rằng sau điện phân cần 250ml dung dịch NaOH 1,5M để trung hoà
3, Nếu không trung hoà dung dịch sau điện phân mà cho thêm vào dung dịch có 3,78gam Zn(NO3)2 rồi tiếp tục điện phân một thời gian như trên thì:
+ Thành phần % khối lượng các kim loại bám vào cực âm là bao nhiêu?
+Xác định nồng độ phân tử gam của dung dịch sau khi kết thúc hoàn toàn quá trình điện phân.Không kể sự thay đổi về thể tích của dung dịch trong quá trình điện phân?
Bài 4:Hoà tan 150gam tinh thể CuSO4.5H2O vào 600ml dung dịch HCl 0,6M ta thu được dung dịch A.Chia dung dịch A thành 3phần bằng nhau:
1, Tiến hành điện phân phần 1 với cường độ dòng điện 1,34A trong vòng 4giờ.Tính khối lượng kim loại thoát ra ở catot và thể tích khí(đktc) thoát ra ở anot ,biết hiệu suất điện phân là 100%
2,Cho 5,4 gam nhôm kim loại vào phần2.Sau một thời gian ta thu được 1,344lit khí (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 thi thu được 4gam chất rắn.Tính khối lượng chất rắn C.
3,Cho 13,7gam kim loại Bari vào phần 3.Sau khi kết thúc tát cả các phản ứng, lọc lấy kết tủa,rủa sạch và đem nung ở nhiệt độ cao thì thu được bao nhiêu chất rắn,biết rằng khi tác dụng với Ba, Cu2+ chỉ tạo thành Cu(OH)2.
Bài 5:a,Điện phân một dung dịch chứa anion NO3- và các cation kim loại có cùng nồng độ mol Cu2+,Ag+,Pb2+.Hãy cho biết thứ tự xảy ra sự khử của nhũng ion kim loại này trên bề mặt catot.Giải thích?
b,Viết các quá trình điện phân lần lượt xảy ra ở các điện cực khi điện phân dung dịch hỗn hợp:KBr,MgSO4,CuCl2,Zn(NO3)2,FeCl3,HCl.
Dạng 4: Điện phân dung dịch chỉ có nước đện phân ở catot
Đặc điểm: Đây là bài toán điện phân của dung dịch kim loại kiềm,kiềm thổ nhôm.
Cách làm: ở catot luôn xảy ra quá trình điện phân của nứơc
-Ở anot:các anion gôc axit không chứa oxi điện phân đối với muối MXn,hoặc H2O điện phân thay cho gốc axit chứa oxi,hiđroxit…Cuối cùng là H2O điện phân ở cả hai điện cực
Bài 1:Cho dòng điện một chiều đi qua bình điện phân chứa 500ml dung dịch NaOH 4,6%(d=1,05g/ml).Sau vài giờ nồng độ dung dịch NaOH trong bình là 10%.Xác định thể tích các khí bay ra ở các điện cực
Lời giải: Điện phân dung dịch NaOH thực chất là điện phân nước trong dung dịch.
Gọi a gam là khối lượng của nước tham gia điện phân
H2OO2 +H2
Khối lượng dung dịch NaOH ban đầu là 500 (g)
Khối lượng NaOH là:mNaOH= =24,15(g)
Khối lượng dung dịch NaOH sau điện phân là 525-a
Khi nước điện phân thì khối lượng NaOH không đổi lên ta có:
C%NaOH = a = 283,5(g)
nH(K) = nHO= = 15,75 (mol) VH = 15,75=352,8(l)
nO(A) = nHO = 7,875(mol) O= 7,875 22,4 =176,4(l)
Bài 2: Điện phân 200ml dung dịch KCl 1M (1,15g/ml)có màng ngăn.Tinh nồng độ phần trăm các chất có trong dung dịch khi thể tích khí thu được bên catot lần lượt là 1,12lit và 4,48ml(đktc).
Lời giải: Có nK= n Cl=nKCl = 0,2(mol)
Phương trình điện phân: 2KCl + 2H2O 2KOH + H2 +Cl2 (1)
(K) (A)
Ở catot chỉ có khí H2
TH1:VH= 1,12 (l) nH = 0,05 (mol)
nHO đp=2 nH=0,1(mol) mHO đp = 0,1 18 =1,8(g)
Khối lượng dung dịch sau điện phân: 200 1,15 – 1,8 =228,2(g)
Theo (1) nKOH = 2 nH=0,1(mol) C%KOH = 100 = 2,45%
nKClsau đp = nKCl b đ – nKOH =0,1(mol) C%KCl ==3,26%
TH 2: VH=4,48(l) nH = 0,2 (mol)
nHO đp=2 nH=0,4(mol) mHO đp = 0,4 18 =7,2(g)
Khối lượng dung dịch sau điện phân: 200 1,15 - 7,2=158(g)
Theo(1) nKOH = 2 nH=0,4 (mol)> nKCl b đ nKOH tối đa= nKCl b đ =0,2 (mol)
C%KOH =
Bài 3: Hoà tan a(g)KCl vào 1066,4 ml H2O được dung dịch A. Điện phân dung dịch A có màng ngăn và điện cực trơ, cường độ dòng điện 19,3 A, thơi gian điện phân là 1giờ 56 phút 40 giây.Dung dịch sau điện phân có thể tích là 1 lít và D=1,04 (g/ml),có pH=13,4.
a,Tính khối lượng 1 lít hỗn hợp khí thu được ở 2 điện cưc đo ở đktc
b,Tính a (g)
c,Tính khối lượng nước điện phân
d, 1dung dịch B có V = 500 ml chứa a (g)NaCl và 1 lượng HCl. Điện phân dung dịch B có màng ngăn và điện cực trơ .Sau một thời gian hỗn hợp khí thu được trên anot và catot là 7,3gam, thêm vào dung dịch sau khi điện phân một lượng AgNO3 thì lọc được 14,35gam AgCl.Tính nồng độ mol/l của HCl trong B.
Lời giải:
a.Phương trình điện phân:
2KCl + 2H2O 2KOH + Cl2 + H2 (1)
Nếu ion Cl- điện phân hết H2O sẽ tiếp tục bị điện phân
H2OO2 +H2 (2)
Ta c ó t = 1giờ 56phút 40giây = 7000 giây
Ở catot luôn có khí H2 thoát ra do đó :
nH= (mol
Dung dịch điện phân có pH = 13,4 [H+ ] = 10-13,4
[OH- ] =0,25 nOH = 0,251 = 0,25(mol)
Có nKOH = nOH= 0,25(mol) nKOH < nH như vậy quá trình (1) đã hết quá trình (2) đã xảy ra.Hỗn hợp khí thoát ra gồm: H2,Cl2,và O2.
Từ (1) nCl= nH(1) = nKOH = 0,125 (mol)
Từ (2) nO= nH(2) = (0,7 – 0,125) = 0,575 (mol)
Khối lượng của 1lit hỗn hợp khí thu được ở hai cực (đo ở đktc) là:
hh khí==(g)
b. có a = mKCl = 0,2574,5 = 18,625 (g)
c.có nHO đp = 2nO = 1,15 (mol) mHO đp = 1,15 18 =20,7(g)
d.Điện phân 500 ml dung dịch B gồm NaCl và HCl thứ tự điện phân là:
2HCl H2 + Cl2(3)
2NaCl + H2O H2 + Cl2+ NaOH (4)
Hỗn hợp khí thu được trên catot và anot là H2 và Cl2
NNaCl (dd B) = (mol)
Gọi số mol HCl là x mol nCl(dd B) = 0,32 +x (mol)
Từ (3),(4) nCl= nH.Nếu thu 1 mol Cl2 thì hỗn hợp khí thu được là: 72+1=73(g).Thực tế hỗn hợp khí thu được là 7,3(g) nên:
nClthu được = (mol)
Khi thêm AgNO3 vào dung dịch sau điện phân tạo kết tủa chứng tỏ Cl- dư:
Cl- + Ag+ AgCl
nCl(dư) =nAgCl= (mol)
nCl(dd B) = 0,32 +x = 2 x = 0,02 (mol)
Vậy CM HCl (dd B) =
*Đặc điểm lưu ý khi giải bài tập dạng này:
+ Số mol bazo tạo ra tối đa bằng số mol cation kim loai kiềm ,kiềm thổ có trong dung dịch. Số mol axit tạo ra tối đa bằng số mol anion gốc axit có oxi F- có trong dung dịch.
+ Dung dịch sau điện phân cần lưu ý đến khối lượngdung dịch bị hao hụt do nước bị điện phân, khí thoát ra,hay chất rắn tạo thành.
Một số bài tập tự giải:
Bài 1: Hòa tan 2,8 gam BaCl2.4H2O thu được 500ml dung dịch A.
a.Tính CM của dung dịch A.
b.Lấy 1/10 dung dịch A đem điện phân (có màng ngăn) trong 16phút 5giây với cường độ dòng điện 0,1A.Tính phần trăm BaCl2 bị điện phân.
c. Lấy 1/10 dung dịch A đem điện phân (có màng ngăn) trong 24phút với cường độ dòng điện 0,268A.Tính số gam các chất thoát ra ở các điện cực.
Bài 2:Điện phân dung dịch muối natri của một axit hữu cơ no 1lần.Sản phẩm khí của quá trình điện phân được dẫn qua dung dịch Ba(OH)2 và NaOH.Khí thoát ra trên anot làm đục dung dịch Ba(OH)2.Khí thu được trên catot sau khi đi qua các dung dịch trên không bị biến đổi thể tích.Sau khi kết thúc quá trình điện phân,thể tích các khí còn lại bằng nhau.Đôt cháy các khí thu được H2O,riêng khí tách ra ở anot khi đốt cháy ngoài H2O còn có CO2.khí này có tỷ khối hơn so với không khí bằng 1,037 và cácbon chiếm 80% khối lượng.Xác định tên muối đã đem điện phân.
Bài 3:Đem điện phân dung dịch có b mol KCl bằng bình điện phân có vách ngăn thấy có 75% KCl bị điện phân ,dung dịch thu được là dung dịchX.Đem nhiệt phân hoàn toàn a mol CaCO3 rồi dẫn khí sinh ra vào dung dịch X thì được dung dịch mới là dung Y.Dung dịch Y khi tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 và dung dịch BaCl2 đều xuất hiện kết tủa.Xác định thành phần của dung dịch Y và khối lượng của chất tan có trong dung dịch Y theo a và b.
Bài 4:Điện phân 2 lít KOH 6%(D = 1,05g/ml) sau một thời gian t giây thấy nồng độ dung dịch thay đổi 2%
a,Cho biết chất nào với lượng bao nhiêu thoát ra ở điện cực.
b,Xác định t giây với cường độ dòng điện 5A.
Bài 5:Điện phân với dòng điện 5A dung dịch chứa 10 gam hỗn hợp KCl và KOH thì hết 6’25s
a,Tính phần trăm hỗn hợp ban đầu
b,Để trung hòa dung dịch trước và sau điện phân cần dung bao nhiêu ml dung dịch HCl 10%(D = 1,1g/ml)
Dạng 5:Điện phân dung dịch có bình mắc nối tiếp hoặc song song
Cách làm:
1,Nhiều bình điện phân mắc nối tiếp:
+Có cường độ dòng điện (I) ở mỗi bình điện phân bằng nhau(I = I1 = I2 =…) và thời gian điện phân như nhau lên điện lượng(Q = It) qua mỗi bình như nhau
+ Sự thu hoặc nhừơng electron các cực cùng tên phải như nhau và các chất sinh ra ở các cực cùng tên tỷ lệ mol với nhau.Ví dụ:mắc nối tiếp bình điện phân 1 chứa AgNO3 bình điện phân 2 chứa CuSO4 thì khi có dòng điện một chiều đi qua ở catot:
Bình điện phân 1:2Ag+ + 2e 2Ag
Bình điện phân 2:Cu2+ + 2e Cu
Và nAg = 2nCu
2,Nhiều bình điện phân mắc song song:
+ Thời gian các điện phân các bình là như nhau.
+ Cừờng độ dòng điện mạch chính bằng tổng cường độ dòng điên các mạch rẽ (I = I1 + I2+…)Nếu hai bình mắc song song có R1 = R2 thì
I1 = I2=.
+ Số mol electron thu (nhường) ở mach rẽ:ne = ne + ne
3,Trong trường hợp quá trình điện phân gồm nhiều giai đoạn xảy ra kế tiếp
+ Có thể dự đoán các giai đoạn xảy ra dựa trên lượng sản phẩm xuất hiện ở điện cực vào những thời điểm khác nhau chẳng hạn:
Nếu thời gian điện phân tăng n lần lượng sản phẩm(khối lượng thoát ra ở catot,cũng tăng lên n lần thì kết luận bên điện cực catot chỉ có phản ứng khử duy nhất).
Mn+ + ne M
Nếu thời gian tăng n lần nhưng lượng sản phẩm chỉ tăng m lần (m<n) có thể kết luận:toàn bộ ion Mn+ trong dung dịch đã điện và lượng kim loại ứng với toàn bộ Mn+ ban đầu trong khi Mn+ điện phân hết bên catot chuẩn qua một giai đoạn khác thường là khử H2O
Bài 1:Mắc nối tiếp hai bình điện phân,bình 1 chứa 800ml dung dịch muối MCl2 nồng độ a mol/l và HCl nồng độ 4a mol/l,Bình hai chứa 800ml dung dịch AgNO3
Sau 3phút13giây điện phân thì ở catot bình 1 thoát ra 1,6 gam kim loại còn ở catot bình hai thoát ra 5,4 gam kim loại
Sau 9’39s điện phân ở catot bình 1 thoát ra 3,2 gam kim loại còn ở catot bình 2 thoát ra 16,2 gam kim loại.
Biết cường độ dòng điện không đổi và hiêu suất là 100%.Sau 9’39s thì ngừng điện phân.Lấy hai dung dịch thu được sau điện phân đổ vào nhau thì thu được 6,1705gam kết tủa và dung dịch 3 là 1,6 lít.
1giải thích các quá trình điện phân
2,Tính khối lượng nguyên tử M
3,Tính nồng độ mol của các chất trong dung dịch ban đầu ở bình điện phân 1,2 và trong dung dịch 3.Giả sử thể tích các dung dịch không đổi.
4,Hãy so sánh V khí thoát ra ở anot cuả các bình 1 và 2
Lời giải:
1,t1 = 3’13s ; bình 1:1,6g kim loại;bình 2:5,4g kim loại
t2 =9’39s; bình 1:3,2g kim loại;bình 2:16,2g kim loại
Như vậy thời gian điện phân gấp 3 lần nhưng lượng kim laọi thoát ra ở catot ở catot bình 1 chỉ gấp 2lần.Chứng tỏ MCl2 bị điện phân hết.
MCl2 M + Cl2 (1)
Và một phần HCl bị điện phân
2HCl H2 + Cl2 (2)
Còn ở bình 2 kim loại thoát ra tăng gấp 3lần.Mặt khác khi trộn hai dung dịch sau điện phân của bình 1 và 2 thì xuất hiện kết tủa, chứng tỏ AgNO3 bị điện phân chưa hết.
4AgNO3 + 2H2O 4Ag + O2 + 4HNO3 (3)
AgNO3 + HCl AgCl + HNO3 (4)
2,Vì bình 1 và bình 2 mắc nối tiếp do đó điện lượng Q=It qua hai bình như nhau
Bình 1: 1,6 = Bình 2: 5,4 =
It = M = 64 M là Cu
CM(CuCl) = a =(M)
CM(HCl) = =0,25(M)
Bình 2:Từ (3) nAgNObị điện phân= nAg(K) =
Từ (4) nAgNOdư= nHCl(4) =nAgCl =
nAgNO = 0,15+0,043=0,193 (mol)
CM(AgNO) =
Dung dịch 3 gồm HCl còn lại ,HNO3.
Ở bình 1:CuCl2 bị điện phân hết trong 6’26s
HCl điện phân trong 3’13s
nHCl bị đp = 2nCuCl(trong 3’13s) = (mol)
n(HCl dung dịch 3)= nHCl(ban đầu) - nHCl(4) - nHCl(bị đp)
=(0,0250,8)-0,043-0,05=0,107 (mol)
CM(HCl) =M
Từ (3),(4) nHNO = nAgNO = 0,193 mol
CM(HNO) = M
4,Do mắc nối tiếp nên cùng điện lượng Q = It qua bình điện phân
Bình 1: 2Cl- Cl2 + 2e
nCl(1) =
Bình 2:2H2O O2 + 4H+ + 4e
nO(2) = nO(2) = nCl(1) nCl = 2 nO hay VCl= 2 VO
Bài 2:Có hai bình điện phân với hai điện cực trơ và màng ngăn xốp mắc song song với nhau
-Bình 1:Chứa 500ml dung dịch ZnSO4 1M
-Bình 2:Chứa 100ml dung dịch NaCl 2M
Thực hiện điện phân trong 2500giây với I= 96,5A thì ngừng.Lúc đó bình 1 thu được 16,25gam kim loại ở catot.Lấy hai dung dịch sau điện phân ở hai bình trộn vào nhau.Tính nồng độ mol của các chất trong dung dịch sau pha trộn
Lời giải: Ta có nZn = nSO = nZnSO= 0,5(mol)
na = nCl =nNaCl = 1(mol)
ne = (mol)
Ở catot bình 1: Zn2+ + 2e Zn
ne thu = 2 nZn tạo =(mol)
Ở catot bình 2 : 2H2O + 2e H2 + 2 OH-
Vì bình 1 và binh 2 mắc song song nên
ne thu(1) + ne thu(2) = ne ne thu(2) = 2,5 – 0,5 = 2(mol)
Ở anot bình 1: H2O O2 + 2H++ 2e
Mol 0,5 0,5
Ở anot bình 2: 2Cl- Cl2 + 2e
Mol 2 2
Sau điện phân bình 1 dung dịch có H+:0,5mol ;SO42- :0,5 mol ;Zn2+ :0,25 mol
Bình 2: dung dịch có : Na+ :2 mol; OH- :2 mol
Trộn dung dịch ở 2 bình vào nhau
H+ + OH- H2O
Mol 0,5 0,5
Zn2+ + 2OH- Zn(OH)2
Mol 0,25 0,5 0,25
Zn(OH)2+ 2OH- ZnO22- + 2H2O
Mol 0,25 0,5 0,25
Trong 1500ml dung dịch sau pha trộn có: ZnO22- 0,25 mol ; Na+ :2 mol ; SO42- :0,5 mol ; OH- :2- 1,5 = 0,5 mol
Nên: CM(NaZnO) =
CM(NaSO) =
CM(NaOH) =
Bài 3: có 3 bình điện phân : bình 1 đựng 400ml dung dịch CuCl22x(M). : bình 2 đựng 800ml dung dịchAgNO3 x(M). bình 3 đựng 100ml dung dịch hỗn hợp gồm Cu(NO3)2và Ni(NO3)2.Mắc nối tiếp bình 1và2 còn bình3 được măc song song với bình 1và2 ,điện phân với dòng diện có cường độ I=2,68 A trong thời gian là 12’ thì ngưng điện phân .
Lấy dung dịch ở bình 1 đổ vào bình2 ,thấy xuất hiện kết tủa .Điện phân tính dung dịch nước lọc thấy có 0,05 mol/l ion Cl- còn ở bình 3thì các Cation kim loại vừa bị điện phân hết đem Catot bình 3 cân lại nặng thêm 0,4 gam .Tính nồng độ mol/l của các chất trong 3 bình điện phân .Giả sử điện trở của 3 bình điện phân là như nhau và thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể trong quá trình điện phân.
Lời giải:
Điện trở của 3 dung dịch là như nhau ,bình 1 mắc nối tiếp bình 2I1 =I2 .Bình 3 mắc song song bình 1 và 2 nên cường độ dòng điện tương ứng là:
I1 = I2 =I ; I3 = I
Phương trình điện phân xảy ra ở các bình :
Bình 1 : CuCl2 Cu+ Cl2 (1)
Bình 2 : 4AgNO3 + 2H2O 4Ag +O2 + 4HNO3 (2)
Bình 3 : phản ứng theo thứ tự
2Cu(NO3)2 +2H2O 2Cu +O2 + 4HNO3 (3)
2Ni(NO3)2 +2H2O 2Ni +O2 + 4HNO3 (4) Theo bài ra ta có:
nCuCl = 0,4.2x = 0,8x (mol)
nAgNO= 0.8x (mol)
Ở bình 3 ta có: mCu + mNi = 0,4 (g)
Gọi a,b lần lượt là số mol Cu(NO3)2 và Ni(NO3)2 trong bình 3.
64a + 59b =0,4 (I)
Có nO = a + b === 0,0033 (mol)
a + b = 0,0066 (mol) (II)
Từ (I),(II) a = 0,00212 (mol); b = 0,00448 (mol)
Vậy CM Cu(NO)== 0,0212 (M)
Vậy CM Ni(NO)== 0,0448 (M)
Đem dung dịch ở bình 1 đổ vào bình 2 thì thấy xuất hiện kết tủa là do phản ứng của CuCl2 với AgNO3 còn dư sau điện phân:
CuCl2 + AgNO3 AgCl+ Cu(NO3)2 (5)
Sau đó lọc bỏ kết tủa còn 0,05M ion Cl-
nCl= 0,05 (400+800) = 0,06 (mol) nCuCl= nCl = 0,03 (mol)
Ở bình 1 : nCuClbị đp = nCu = (mol)
Ở bình 2 : nAgNObị đp = nAg = (mol)
nAgNO(5) = nAgNObđ - nAgNOđp = 0,8x - 0,0067
nCuCl(5) = nCuClbđ - nCuClđp - nCuClcòn = 0,8x – 0,0033 – 0,03
Theo (5) : 2 nCuCl= nAgNO
2 0,8x – 0,0033 – 0,03) = 0,8x - 0,0067 x = 0,075
Vậy CM CuCl = 2x = 0,15M
CM AgNO = x = 0,075M
*Đặc điểm lưu ý khi giải bài tập dạng này:
+Khi tính cường độ dòng điện I của mạch vừa mắc nối tiếp vừa mắc song song cần dựa theo mạch điện vừa mắc nối tiếp vừa mắc song song để tìm I
+Trong cùng một thời gian ở catot của bình điện phân phóng ra bao nhiêu electron để khử cation thì ở anot của bình điện phân cũng thu ấy nhiêu electron để oxi hóa anion.
Một số bài tập tự giải:
Bài 1: Điện phân với I = 9,65A hai bình mắc nối tiếp.Binh 1 chứa 1lít dung dịch Ag2SO4 0,01M, CuSO4 0,015M.Bình 2 chứa 1lít dung dịch HCl.Sau 50giây thì ngừng điện phân.Lấy dung dịch thu được trong hai bình rồi đem trộn chung thì được kết tủa D và dung dịch E có thể tích bằng 2lít.Biết trung hòa lượng axit co trong E cần 8ml dung dịch NaOH 1M.Tính nồng độ mol của dung dịch HCl ban đầu, khối lượng kết tủa D và nồng độ mol các ion trong dung dịch E.
Bài 2:Hòa tan 40gam muối CuSO4.nH2O vào H2O được dung dịch A.Hòa tan a gam tinh thể NiSO4.7H2O vào H2O được dung dịch B.Cho hai dung dịch A và B vào hai bình điện phân mắc nối tiếp.Để điện phân hoàn toàn các ion kim loại có trong mỗi dung dịch cần dòng điện có cường độ 2,144A và thời gian là 4giờ.Tính phần trăm khối lượng của H2O có trong CuSO4.nH2O và a gam.
Bài 3: Mắc nối tiếp các bình điện phân sau đây.Bình 1 đựng dung dich CuSO4 , bình 2 đựng KCl (có màng ngăn xốp),bình 3 dựng dung dịch AgNO3 . Hỏi sau khi ở catot bình 1 thoát ra 3,2gam kim loại thì các điện cực còn lại thoát ra những chất gi?bao nhiêu gam(đối với chất rắn)?
Bao nhiêu lít (ở đktc,đối với chất khí)?Biết rằng sau khi điện phân các dung dịch vẫn còn muối và khong dung công thức Faraday để tính toán.
Bài 4: Mắc nối tiếp hai bình điện phân. Bình 1 chứa 185,2ml NaCl 11,7%(D= 1,08g/ml), bình 2 chứa 250ml dung dịch CuSO4 0,8M (D=1,14g/ml)
Tiến hành điện phân với các điện cưc trơ và bình 2 có màng ngăn xốp.Hiệu suất điện phân 100% ,trong 2giờ với cường độ dòng điện 7,236A
Trộn hai dung dịch sau điện phân rồi làm lạnh xuống 70C dung dịch bão hòa ở nhiệt độ này có nồng độ bằng 7,1%.Tính lượng tinh thể lắng xuống bình.Biết rằng 1 phân tử muối ngậm 10 phân tử H2O
Bài 5: Cho hai bình điện phân mắc nối tiếp bình 1 chứa 250ml dung dịch muối M(NO3)2 nồng độ a M và NaCl 4a M,bình 2 chứa 250ml dung dịch HCl b M.Điện phân với cường độ không đổi và điện cực trơ.Sau 4phút 10giây,khối lượng catot bình 1 tăng 0,32gam ,ở catot bình 2 có 112ml khí bay ra (ở đktc).Sau 12phút 30giây,khối lượng catot bình 1 tăng 0,64gam,ở catot bình 2 có 336ml khí bay ra(đktc)
Ngừng điện ngay khi đáy và trộn hai dung dịch thu được 500ml dung dịch D.Thêm AgNO3 vào dung dịch D được 3,5875gam kết tỏa
a,Viết phương trình phản ứng điện phân, phản ứng hóa học và xác định kim loại M.
b,Tính nồng độ mol các chất trong hai dung dịch trước khi điện phân ,trong dung dịch D,độ pH của dung dịch D và cường độ I
Dạng 6 : Biện luận vế các trường hợp có thể xảy ra trong quá trình điện phân tùy thuộc chất tham gia hay lượng sản phẩm tạo thành
Cách làm:Khi không biết số mol kim loại ban đầu hoặc thành phần chất rắn bám vào catot,có thể có nhiều trường hợp:
+Chỉ khử ion Cm+ C
+ Khử hết ion Cm+ đến lượt Dn+...
Để biết điểm kết thúc phản ứng ta có thể áp dụng phương pháp:Xét từng trường hợp 1.Trường hợp nào kết quả tìm ra thỏa mãn yêu cầu dữ kiện bài ra là trường hợp chắc chán xảy ra.
Bài 1:Tiến hành điện phân với điện cực trơ màng ngăn xốp một dung dịchA m gam hỗn hợp CuSO4 và NaCl cho tới khi nước bắt đầu điện phân ở hai điện cực thì dừng lại.Ở anot thu đựơc 0,448l khí ở điều kiện tiêu chuẩn.Dung dịch sau điện phân có thể hòa tan tối đa 0,68 gam Al2O3.
1,Tính khối lượng của m.
2,Tính khối lượng catot tăng lên trong quá trình điện phân.
3,tính khối lượng dung dịch giảm trong quá trình điện phân giả sử nước bay hơi không đáng kể.
Bài giải: K(-) CuSO4dd ,NaCl A(+)
Cu2+,Na+,H2O H2O SO2-4, H2O,Cl-
*Giai đoạn 1:Phương trình cho nhận electron ở các điện cực
(K) Cu2+ + 2e Cu
(A) 2Cl- Cl2 + 2e
Phương trình điện phân:
CuSO4 + 2NaCl2 Cu + Cl2 + Na2SO4 (1)
Nếu Cu2+,Cl- hết cùng một lúc có nghĩa là NNaCl = 2nCuSO thì sau giai đoạn 1 chỉ còn Na2SO4 .Nếu tiếp tục điện phân ta điện phân dung dịch Na2SO4(thực chất là điện phân nước)
*Giai đoạn 2: 2H2O O2 + 2H2
Nếu dung dịch chỉ có Na2SO4 thì không thể hòa tan Al2O3 muốn hoà tan được Al2O3 buộc dung dịch phải chứa cả 2 hoặc 1 axit(H2SO4) giả thiết bazo(NaOH) tạo ra do điện phân.
-Xét hai trường hợp
+Trường hợp 1;Sau (1) trong dung dịch còn CuSO4 dư khi điện phân tiếp:
2CuSO4 + 2H2O 2Cu + O2 + 2H2SO4 (2)
Khi hết Cu2+ đến H2O bị điện phân ở hai điện cực
2H2O O2 + 2H2
Hòa tan Al2O3
Al2O3 + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2O (3)
Từ (3) nHSO = 3nAlO = (mol)
Từ (2) nOthoát ra = nCu = nCuSO đp = nHSO= 0,02 (mol)
Từ (1) nCuSO(1) = nNaCl = nCu = nCl =nKhí (anot) - nO = 0,01
nNaCl = 0,02 (mol)
a,vậy m = mCuSO + mNaCl = (0,01+ 0,02) 160 + 0,02 58,5 = 5,97 (g)
b,Khối lượng catot tăng :(0,01 + 0,02) 64 = 1,92(g)
c,Khối lượng dung dịch giảm
mCu + mO + mCl =1,92 + 0,0132 + 0,01 71 = 2,95(g)
+Trường hợp 2:Sau (1) trong dung dịch còn dư NaCl điện phân tiếp
2NaCl + 2H2O H2 + Cl2 + 2NaOH (4)
Khi hết Cl- ở anot đến H2O bị điện phân:
2H2O O2 + 2H2
Hòa tan Al2O3
Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O (5)
Từ (4),(5) nNaCl bị đp = nNaOH = 2nAlO = (mol)
nNaCl (1) = (mol)
Vậy :
a, m =
b,Khối lượng catot tăng : mK=
c, Khối lượng dung dịch giảm :
mdd = mCu + mH+ mCl = 0,853 +
Bài 2:Hòa tan m(g ) hỗn hợp gồm Al,Cu,Ag bằng axit HNO3 vừa đủ (phản ứng tạo NO) thu được dung dịch A.Pha loãng dung dịch A rồi đem điện phân , thu được 1,296 gam kim loại bên catot và 67,2 ml khí (đ ktc) bên anot thì ngừng điện phân .Cho vàodung dịch sau điện 0,81 gam bột Al rồi lắc đều cho đến khi hết màu xanh tách chất rắn sấy khô cân được 3,891 gam.Chokhí NH3 dung dịch nước lọc cho đến khi phản ứng xong lọc lấy kết tủa rồi đem nung đến khối lượng không đổi thì cân được1,989 gam .Tìm thành phần mỗi kim loại trong hỗn hợp biết rằng số mol Al trong hỗn hợp bằng 1/6 tônge ssố mol của Cu và Ag.
Lời giải:
Gọi a,b,c là số mol của Al,Cu,Ag trong m gam hỗn hợp
Al+4 HNO3Al(NO3)3 +NO +2H2O (1)
Mol a a
3Cu+8 HNO33Cu(NO3)2 +2NO +4H2O (2)
Mol b b
3Ag+4 HNO33AgNO3 +NO +2H2O (3)
Mol c c
Gọi x,y là số mol AgNO3 và Cu(NO3)2 điện phân
4AgNO3 + 2H2O4Ag +O2 +4HNO3 (4)
Mol x x x/4 x
2Cu(NO3)2 + 2H2O2Cu +O2 +4HNO3 (5)
Mol y y y/2 2y
Dễ thấy y>0 Ag+ bị điện phân hết và Cu 2+ điện phân tiếp nên x=c.Nếu y=0 Cu 2+ chưa bị điện phân chỉ có phương trình (4) tức xc
Ta có : m (K) = mCu + mAg 180x+64y = 1,296 (I)
nO==0,003(mol) x + 2y = 0,012 (II)
Từ (I) và (II) x = 0,012;y = 0 chỉ có quá trình (4)
Dung dịch A gồm AgNO3 ,Cu(NO3)2 , Al(NO3)3.
Dung dịch sau điện phân : Cu(NO3)2 , Al(NO3)3 HNO3và có thể có Al(NO3)3 còn sau (4) .
Cho bột Al vào dung dịch sau điện phân lắc đều cho hết màu xanh có các phản ứng :
Al + 4HNO3Al(NO3)3 +NO +2H2O
Mol 0,003 0,012 0,003
Al + 3Ag+ 3Ag + Al3+
Mol c-0,012 c-0,012
2Al + 3Cu2+ 3Cu + 2Al3+
Mol 2b/3 b b 2b/3
Chất rắn thu được gồm Cu,Ag và Al dư
mAl dư =0.81-27(0,003+ +)=0,837-9c-18b
mrắn =0,837-9c-18b+108(c-0,012) + 64b = 3,891
46b + 96c=4,35 (III)
Dung dịch sau phản ứng Al3+ : n Al= 0,003+ + + a
Khi thêm NH3 vào :
Al3+ + 3NH3 +3H2OAl(OH)3 + 3NH4+
2Al(OH)3 Al2O3 + 3 H2O
nAlO = nAl(OH) = nAl = (a + = = 0,0195
3a + 2b + c = 0,012 (IV)
Mặt khác nAl = (nCu + nAg) a = (V)
Từ (III),(IV),(V) a = 0,01,b = 0,03, c = 0,03
mAl = 0,01 27 = 0,27 (g)
mCu =0,03 64 = 1,92 (g)
mAg = 0,03 108 = 3,24 (g)
Bài 3:Hòa tan một hỗn hợp X gồm Ag và CuO trong một lượng H2SO4 đặc vừa đủ.Thêm H2O để được 1 lít dung dịch A và đem điện phân với cường độ I = 9,65A.
Lúc t = 200s thì ngừng điện phân,ta thu được bên catot 1,40g chất rắn B và bên anot 112 ml khí(đktc)Thêm vào dung dịch thu được 4g bột Fe cho đến khi dung dịch mất màu xanh được 4,08g một chất rắn C.Chứng minh rằng B gồm hai kim loại.Tính khối lượng của Ag và CuO trong hỗn hợp X
Lời giải: 2Ag + 2H2SO4 đặc Ag2SO4 + SO2 + 2H2O
CuO + H2SO4 đặc CuSO4 + H2O
Ag đứng sau Cu nên Ag+ bị khử trước Cu2+. .Giả sử B chỉ có Ag ta có khối lượng Ag là :mAg = = 2,16 (g) > 1,4(g).
Vậy B còn có thêm Cu do đó Ag+ bị khử hết và Cu2+ tiếp tục bị khử
Gọi a,b,c lần lượt là số mol Ag,Cu tạo ra và Cu2+ dư
mb = 108a + 64b = 1,4 (I)
Phương trình điện phân
2Ag2SO4 + 2H2O 4Ag + O2+ 2H2SO4
(mol) a a/4
2CuSO4 + 2H2O 2Cu + O2 + 2H2SO4
(mol) b b/2
nO = a + 2b = 0,02 (II)
Từ I và II ta có a = 0,01 (mol) ; b = 0,005 (mol)
Khi cho Fe vào dung dịch chứa c mol Cu2+ ta có phản ứng
Fe + Cu2+ Fe2+ + Cu
Khối lượng Fe tăng lên:c(64 – 56) = 4,08 – 4 = 0,08 c = 0,01 mol Cu2+ dư nCu bđ = b + c = 0,005 + 0,01 = 0,015 mol
nCuO = nCu = 0,015 (mol)
Khối lượng Ag và CuO ban đầu là:
mAg = 0,01 108 = 1,08(g)
mCuO = 0,015 80 = 1,20 (g)
Những điểm lưu ý:
+ Hợp chất của Al có tính chất lưỡng tính nên tùy theo bài ra để xét quá trình điện phân cho đầy đủ
+ Trong dãy điện hóa ion H+ đứng trước Cu2+ ,Ag+ nhưng do đặc thù của H+(khác với các ion kim loại),H+ phản ứng rất dễ dàng với kim loại(đễ hơn Cu2+ và Ag+ nên H+ sẽ phản ứng trước.
Một số bài tập tự giải
Bài 1:Cho 9,16g bột A gồm Zn,Fe,Cu vaò cốc đựng 170ml dung dịch CuSO4 1M.Sau khi phản ứng hoàn toàn thu được dung dịch B và kết tủa D.nung D trong không khí ở nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi được 12g chất rắn.Chia B thành hai phần bằng nhau.Thêm dung dịch NaOH vào phần 1,lọc kết tủa,rửa lung trong khí đến khối lượng không đổi thu được 5,2g chất rắn E.Điện phân phần 2 với điện cực trơ trong 10’ với dòng điện có cường độ 10A.
1,Tính khối lượng các chất thoát ra ở bề mặt các điện cực
2,Tính thể tích dung dịch HNO3 5M để hòa tan hết hỗn hợp A biết rằng phản ứng tạo ra khí NO duy nhất.Các phản ứng xảy ra hoàn toàn
Bài 2:Hỗn hợp A gồm hai oxit lom loại XO và YO.Khi hòa tan 60g hỗn hợp A vào 1lít dung dịch hỗn hợp HCl,H2SO4 có nồng độ mol/l tương ứng là 2M và 0,75M thì thu được dung dịch B.Phải dung vừa hết 58,1g hỗn hợp muối (NH4)2CO3 và BaCO3 để trung hòa axit dư trong B.Dung dịch D nhận được sau trung hòa năng hơn dung dịch B 12,8g.Điện phân dung dịch D đến khi ở catot bắt đầu xuất hiện bọt khí thì dừng lại.Khi đó có 16g kim loại bám vào catot và có 5,6 lít khí(đktc) thoát ra ở anot.
1,Xác định thành phần khối lượng muối cacbonat đã dung
2,Tính khối lượng nguyên tử của hai kim loại trong hỗn hợp hai oxit và thành phần khối lượng của hỗn hợp này
Bài 3:Nung nóng 34,8g một hỗn hợp X gồm ACO3 và BCO3(A,B là hai kim loại thuộc bốn chu kì đầu của bảng tuần hoàn) thì thu được m gam chất rắn Y và 4,48 lít khí CO2 (đktc).Nung nóng Y đến khối lượng không đổi thu them đựoc khí CO2 và hỗn hợp rắn Z.Nếu cho toàn thể lượng CO2 tạo ra do sự nung Y) tác dụng với dung dịch NaOH dư tiếp tục cho thêm CaCl2 dư thì thi được 10g CaCO3.Hòa tan hỗn hợp Z trong V1 lí dung dịch HCl 0,5M(lựong vừa đủ)thu đựoc dung dịch T.Điện phân dung dịch T với điện cực trơ cho đến khi thấy khí xuất hiện thì ngừng điện phân thu được 12,8g kim loại tại catot đồng thời có V2 lít khí thoát ra ra tại anot(đktc) và thu được dung dịch Q
1,Tính m,V1
2,Xác định A,B,khối lượng ACO3 BCO3 trong hỗn hợp X,Tính V2
3,Khối lượng kết tủa thu được khi thêm natrioxalat dư vào dung dịch Q
Bài 4:0,5 lits dung dichj X chứa H2SO4 và MCl2 ở cùng nồng độ mol.Điện phân với điện cực trơ cường độ I = 9,65A thì thu được các kết tủa sau đây ở bên catot:
t = t1 = 100s mM = 0,32g
t = t2 = 200s mM = 0,64g
t = t3 = 300s mM = 0,64g
1,Viết phương trình điện phân ứng với các giai đoạn t = 0 đến t1,t1 đến t2,t2 đến t3
2,Xác định ki loại M,nồng độ mol/l của H2SO4 và MCl2 trong dung dịch X ban đầu
3,Tính thể tích (đktc) và thành phần khí thu được(nếu có) ở mỗi điện cực trong 3 giai đoạn trên
4,Tính thể tích dung dịch NaOH 0,5M phải dung để trung hòa lượng axit có trong dung dịch Y thu được lúc t = t3
Kết luận :Như vậy qua lý thuyết về quá trình điện phân thì ở catot luôn luôn có sản phẩm là kim loại M hoặc H2 (của axit hoặc của nước điện phân).Còn ở anot luôn luôn có sản phảm là phi kim hoặc O2(của nước điện phân).Đây chính là cơ sở để làm bài tập trắc nghiệm nhanh.
B.BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM
1.Điện phân 100ml dung dịch chứa 2,7gam muối clorua của kim loại M cho tới khi khí bắt đầu xuất hiện ở catot thì ngừng điện phân thu được 0,448lit khí ở anot(đktc).M là:
A,Cu B,Zn
C, Al D,Mg
Hướng dẫn: Muối MCln : MCln Mn+ nCl-
Catot : Mn+ + ne M
Anot :2Cl- Cl2 + 2e
ở catot ban đầu xuất hiện khí nên Mn+ vừa hết .
ne nhường (Cl) =2nCl =
Định luật bảo toàn electron:
ne thu (M) =0,04 mol
nMCl= nM=
mMCl =M + 35,5n = 67,5n M = 32n
chỉ có n=2 M + 64 (Cu) là phù hợp
Chọn A.
2,Tính ra quặng bôxit chứa 60% Al2O3 điện phân sản xuất 1tấn Al ( hiệu xuất 100%)
A, 1,1328 tấn B, 1,88 tấn
C, 3,147 tấn D, 1 kết quả khác
Hướng dẫn : 2Al2O3 4Al + 3O2
102 tấn 2 27 tấn
X 1 tấn
mboxit = tấn
Chọn C.
3,Điện phân nóng chảy a (g) muối A tạo bởi kim loại M và halogen X ta thu được 0,96(g) kim loại ở catot vầ 0,04 mol khí ở anot .Mặt khác , hòa tan a (g) muối A vào nước sau đó cho tác dụng AgNO3 có dư thu được 11,48 (g) chất kết tủa .Halogen X là :
A, Clo B, Brom
C,Iot D,không kết luận được
Hướng dẫn :
A: MXn (mol )
MXn + nAgNO3 M(NO3)n + nAgX
Mol a na
(108+X)na + 11,48 (1)
MXn M + X2
Mol a a
Với aM = 0,96
= 0,04 na = 0,08 (mol)
Từ (1) 108 + X = X = 35,5 (Clo)
Chọn A
4,Điện phân 100ml dung dịch CuO4 0,2M vơi cường độ dòng điện 1 chiều là I=9,65 A trong thời gian t= 200 giây khối lượng Cu bám vào catot bình điện phân là :
A, 0,32 gam B,0,64 gam
C,1,28 gam D, 1,32 gam
Hướng dẫn : nCu=nCuSO = 0,02 (mol) ; ne =0,02 (mol)
Catot : Cu2+ +2e Cu
Mol 0,02 0,01
mCu = 0.01 64 =0,64 (g)
Chọn B.
5,Điện phân 100 ml dung dịch CuO4 0,1 Mcho đến khi catot bắt đầu xuất hiện bọt khí thì ngừng điện phân .Xem thể tích dung dịch biến thiên không đáng kể ,pH của dung dịch sau điện phân là :
A,1 B,2
C,1,3 D, 0,7
Hướng dẫn : nCu=nSO = 0,01 (mol)
Catot: Cu2+ vừa hết : Cu2+ + 2e Cu
Mol 0,01 0,02
Định luật bảo toàn electron : ne nhường =ne nhận = 0,02 (mol)
Anot : H2O -2e O2 + 2H+
Mol 0,02 0,02
nH= 0,02 [H+] = 0,2 M pH =-lg 0,2 =0,7
Chọn D.
6,Điện phân hết hỗn hợp NaCl và BaCl2 nóng chảy , thu được 18,3 gam kim loại và 4,48 l khí Cl2(đktc) .khối lượng Na và Ba bám vào cực catot lần lượt là:
A, 4,6 gam và 13,7 gam B,2,3 gam và 1,37 gam
C,4,6 gam và 1,37 gam D,2,3 gam và 13,7 gam
Hướng dẫn :
2NaCl 2Na + Cl2 (1)
Mol a a
BaCl2 Ba + Cl2 (2)
Mol b b b
Từ (1) và (2) 0,5a + b = 0,2
23a + 137b = 18,3
a = 0,2 mol mNa = 4,6 gam
b = 0,1 mol mBa = 13,7 gam
Chọn A.
7,Điện phân NaCl nónh chảy với I = 1,93 A ;t = 400 giây thu được 0,1472 gam Na .Hiệu suất điện phân là :
A, 78 % B,80%
C, 90% D,100%
Hướng dẫn :
Theo định luật Faraday .
MNa = = 0,184 (g)
Thực tế chỉ thu được 0,1472 gam Na .
Hiệu suất điện phân là : H% = = 80%
Chọn B.
8,Có 2 bình điện phân nối tiếp : bình 1 chứa 100 ml dung dịch CuSO4 1M ,bình 2 chứa 100 ml dung dịch NaCl 0,1 M Tiến hành điện phân có màng ngăn xốp cho tới khi bình 2 tạo ra dung dịch có pH = 13 thì ngừng điện phân .Giả sử thể tích dung dịch ở 2 bình không đổi .Nồng độ mol của Cu2+ sau điện phân là :
A, 0,04 M B, 0,05 M
C, 0,08 M D, 0,1 M
Hướng dẫn :
nCu= nSO =nCuSO = 0,01 mol
nNa+ =nCl =nNaCl = 0,01 (mol)
Catot bình 2 : 2H2O +2e H2 + 2OH
pH1 =13 [H] =10 [OH] = 10 = 0,1 (M).
nOH = 0,10,1 = 0,01 (mol)
ne(HO thu) = nOH =0,01 (mol).
Catot bình 1 : Cu + 2e Cu
Vì mắc nối tiếp nên ne(Cu thu) = ne(HO thu) = 0,01 (mol)
nCuđp = = 0,005 (mol)
nCucòn = 0,01- 0,005 =0,005 (mol)
CM(Cu) ==0,05 (M)
Chọn B.
9, Điện phân 100 ml dung dịch CuSO4 0,5M với cực anot bằng Cu.Khi ở
catot có 2,56 (g) kim loại Cu bám vào thì ở anot có khí xuất hiện chưa và nếu có thì thể tích khí đo ở đktc là :
có,0,448 (l) C. có,0,672 (l)
có,0,224 (l) D. chưa có khí
Hướng dẫn :
Điện phân với điện cực anot (Cu) tan thì kim loại Cu chuyển từ cực anot sang cực catot,điện phân dung dịch không đổi nên anot không có khí bay ra
Chọn D
10,Điện phân với hai điện cực trơ một dung dịch chứa a(g)CuSO4cho tới khi có 0,448lít khí(đktc) xuất hiện ở anot thì ngừng điện phân và thu được dung dịch X.Ngâm cây đinh Fe vào dung dịch.Kết thúc phản ứng lấy cây đinh Fe ra khỏi dung dịch rửa sạch,lau khô,cân lại thấycây đinh vẫn có khối lượng như ban đầu.Giá trị của a là:
A,16(g) B,32(g)
C,51,2(g) D,64(g)
Hướng dẫn: Vì khối lượng đinh Fe không đổi nên Cu2+ hết
Catot:Cu2+ + 2e Cu (1)
Anot : H2O O2 + 2H+ + 2e (2)
Mol 0,02 0,08
ne.nhường=4nO==0,08(mol)
Khi nhúng đinh Fe vào dung dịc sau điện phân thì:
Fe + 2H+ Fe2+ + H2
Mol 0,04 0,08
Fe + Cu2+ Cu + Fe2+
Mol x x x
MFe mất đi = mCu bám vào (0,04 + x)56 = 64x x = 0,28 mol
Mặt khác ne(Cu) = ne(HO nhường) = 0,08 mol n(Cuđiện phân = 0,04 mol
nCuSO = nCu ban đầu = 0,28 + 0,04 = 0,32 mol a = 51,2g
Chọn C
Câu 11:điện phân dung dịch CuCl với điện cực trơ,sau một thời gian thu được 0,32g Cu ở catot và một lượng khí X ở anot.Hấp thụ hoàn toàn lượng khí X trên vào 200ml dung dịch NaOH ở nhiệt độ thường sau phản ứng nồng độ còn lại là 0,05M(giả thiết dung dịch không đổi về thể tích).Nồng độ ban đầu của dung dịch NaOH là
A:0,15M B:0,2M
C:0,1M D:0,05M
Hướng Dẫn: CuCl
nCl = nCu = 0,005 mol
Cl2 + 2NaOH NaCl + NaClO + H2O
Mol 0,005 0,01
nNaOH pư = 0,01 mol và nNaOH còn = 0,01 mol
nNaOH ban đầu = 0,02 CM = 0,1M
Chọn C
Câu 12:Điện phân 100ml dung dịch CuSO0,12M thu được 0,384g Cu ở catot trong thời gian 200s với cường độ dòng điện I1.Tiếp tục điện phân dung dịch có cường độ với dòng điện I2 =2I1 cho đến khi catot bắt đầu xuấta hiện khí thì ngừng điện phân.Thời gian tiếp tục điện phân là
A:250s B:200s
C:150s D:100s
Hướng Dẫn nCu = nSO = nCuSO = 0,012 mol
nCu = 0,006 mol
catot:Cu2+ + 2e Cu
mol 0,006 0,012 0,006
ne = I1 = 5,79A I2 = 11,58A
nCu dư = 0,006 mol
Catot : Cu2+còn + 2e Cu
Mol 0,006 0,012
ne = t2 = 100s
Chọn D
Câu 13: cho dòng điện một chiều cường độ không đổi qua hai bình điện phân mắc nối tiếp.Bình 1 chứa 100ml dung dịch CuSO4 0,01M.Bình 2 chứa 100ml dung dịch AgNO3 0,01M.Tiến hành điện phân trong khoảng thời gian là 500s thì bình thứ 2 xuất hiện khí ở catot.Hãy cho biết thể tích khí xuất hiện ở anot bình 1 (đktc) là:
A:5,6ml B:11,2ml
C:22,4ml D:33,6ml
Hướng đẫn.Bình 2 :nAg = nAgNO = 0,001 mol
Catot bình 2 :Ag+ vừa hết
Ag+ + 1e Ag
Mol 0,001 0,001
Vì mắc nối tiếp lên ne (bình 1) = ne(bình 2) = 0,001 mol
Bình 1:anot H2O 0,5O2 + 2H+ + 2e
Mol 0,00025 0,001
VO = 5,6 ml
Chọn A.
Câu 14:Tiến hành điện phân 150ml dung dịch CuSO4 1M với hai điện cực trơ sau một thời gian,khi ngừng điện phân thấy khối lượng dung dịch giảm đi 8g.Hãy cho biết sau điện phân CuSO4 còn dư không?Nếu còn dư số mol là:
A:không còn dư B:dư 0,05 mol
C:dư 0,1mol D:dư 0,075 mol
Hướng dẫn:CuSO4 + H2O Cu + O2 + H2SO4
Mol 64g 16g
Cứ điện phân 1 miol CuSO4 thì dung dịch giảm 64 + 16 = 80g
Để điện phân dung dịch giảm 8g,số mol CuSO4 tham gia điện phân là:
= 0,1 (mol)
nCuSO = 0,15 - 0,1 = 0,05 (mol)
Chọn B
Câu 15:cho dòng điện một chiều đi qua bình điện phân chứa 50ml dung dịch NaOH 4,6%(D = 1,05g/ml).Sau một thời gian điện phân dung dịch NaOH còn trong bình có nồng độ 10%.Thể tích O2 bay ra ở đktc là
A:53,28l B:52.92l
C:35,28l D:17,64l
Hướng dẫn:điện phân NaOH chỉ có H2O điện phânmNaOH không đổi
mdd ban đầu = 501,05 = 52,5(g)
mNaOH =
Sau điện phân mdung dịch = = 24,15(g)
mHO đp = 52,5 – 24,15 = 28,35
nHO = = 1,575 (mol)
Điện phân:H2O H2 + O2
nO = nHO = 1,575 = 0,7875 VO = 17,64
Câu 16:Điện phân dung dịch CuSO4 với hai điện cực trơ I = 9,65A.Khi cả hai điện cực đều có 1,12l khí thoát ra điều kiện tiêu chuẩn thì ngừng điện phân.Thời gian điện phân là
A:500s B:1000s
C:2000s D:2500s
Hướng dẫn:Vì ở hai điện cực đều có khí bay ra nên CuSO4 điện phân hết và catot có H2O điện phân
Catot:Cu2+ + 2e Cu
2H2O + 2e H2 + 2OH-
Anot:H2O – 2e O2 + 2H+
nH = nO = = 0,05 (mol)
ne(HO nhường ở A) = 4 nO = 0,2(mol)
ne(HO thu ở K) = 2nH = 0,1(mol)
ne(Cu thu ở K) = 0,2 – 0,1 = 0,1(mol)
Từ ne = t = 2000s
Chọn C
Câu 17 Điện phân 400ml dung dịch AgNO3 0,2M và Cu(NO3)2 0,1M với cường độ I = 10A,anot bằng bạch kim trơ.Sau thời gian t(giây) thấy có m gam kim loại bám vào catot trong đó có 1,28g Cu.Giá trị của m là:
A:11,2g B:9,92g
C:2,28g D:1,28g
Hướng dẫn: nAgNO = 0,08 (mol);nCu(NO) = 0,04 (mol)
Catot : Ag+ + 1e Ag
Cu2+ + 2e Cu
Với mCu = 1,28(g) chứng tỏ Ag+ đã hết
nAg = nAg = 0,08 (mol)
Nên m = 9,92 (g)
Chọn B
Câu 18:Điện phân có màng ngăn hai điện cực trơ 100ml dung dịch hỗn hợp CuSO4 0,1M và NaCl 0,01M với I = 0,5A.Sau một thời gian dung dịch có PH = 2(V= const) thời gian điện phân là
A:193s B:1930s
C:2123s D:1737s
Hướng dẫn:CuSO4 Cu2+ + SO42-
NaCl Na+ + Cl-
nCu = nCl = nCuSO = nNaCl = 0,01(mol)
Vì dung dịch sau điện phân có PH = 2(có H+) nên ở anot có H2O điện phân
Catot Cu2+ + 2e Cu
Anot 2Cl- - 2e Cl2
Mol 0,01 0,01
H2O – 2e O2 + 2H+
Mol 0,01 0,01
PH = 2 [H+] = 10-2 M nH = 0,001(mol)
ne(do Clvà HO nhường ) = 0,011(mol)
Thời gian điện phân t = 2133(giây)
Chọn C
Câu 19:Điện phân có màng ngăn hai điện cực trơ 2lít dung dịch chứa 0,2 mol CuCl2 và 0,4 mol BaCl2 đến khi được dung dịch có PH = 13 thì ngừng điện phân.V = const.Hãy cho biết thể tích khí lần lượt xuất hiện ở hai điện cực catot, anot là
A:6,72l và 2,24l B:2,24l và 6,72l
C:4,48l và 44,8l D:2,24l .và 4,48l
Hướng dẫn: PH = 13 [H+] = 10-3 [OH-] = 10-1 (M)
nOH = 0,2 (mol)
Do dung dịch sau điện phân có OH- nên ở catot có H2O điện phân
Catot : Cu2+ + 2e Cu
Mol 0,2 0,4
2H2O + 2e H2 + 2OH-
Mol 0,2 0,1 0,2
Anot 2Cl- - 2e Cl2
Mol 0,6 0,3
ne(do Cuvà HO thu) = 0,6(mol)
Định luật bảo toàn số mol electron
ne(Clnhường) = 0,6(mol)
nH = 0,1 (mol); nCl = 0,3 (mol)
VH = 2,24(lit)
VCl = 6,72 (lit)
Chọn B
Câu 20:Tiến hành điện phân có máng ngăn hai điện cực trơ 500ml dung dịch hỗn hợp HCl 0,02M và NaCl 0,2M.Sau khi ở anot thoát ra 4,48 lít khí(ĐKTC) thì ngừng điện phân.V = const.PH dung dịch sau điện phân là
A:1,7 B:1,22
C:12,78 D:12.3
Hướng dẫn: ban đầu:nH = nCl = 0,01(mol)
nNa = nCl = 0,1 (mol)
dung dịch ban đầu chứa 0,01 mol H+;0,1 mol Na+ và 0,01 mol Cl- đem điện phân
Catot 2H+ + 2e H2
2H2O + 2e H2 + 2OH-
Anot 2Cl- - 2e Cl2
Có nCl(A) = 0,02; nCl (nhường A) = 0,04 (mol)
ne(ion dương nhận K) = 0,04 (mol)
ne(Hthu ở K) = 0,01 (mol) nên ne do H2O thu ở catot = 0,03 (mol)
nOH = 0,03 (mol);[OH-] = 0,06 M
[H+] = PH = 12,78
Chọn C
Bài tập tự giải
Bài 1:Cho các ion Ca2+,K+, Pb+,Br-,SO42-,NO3- trong dung dich những ion không điện phân là
A: Ca2+, Pb+,Br-,NO3- B: Ca2+,K+, Pb+,SO42-
C: Ca2+,K+,Br-,SO42- D: Ca2+,K+,SO42-,NO3
Bài 2:Trong các dung dịch điện phân sau đây phương trình nào viết sau:
A,FeSO4 + H2O Fe + O2 + H2SO4
B,4NaOH 2Na2O + 2H2O
C,2NaCl + 2H2O H2 + Cl2 + 2NaOH
D,Cu(NO3)2 + H2O Cu + O2 + 2HNO3
Bài 3:Để điều chế axit từ phươnmg trình điện phân dung dịch muối nguyên tắc chung là:
A,Muối được tạo thành từ ion dương là ion kim loại đứng sau Al3+ trong dãy điện hóa và ion âm là gốc muối của axit có oxi
B,Muối của kim loại tan trong nước
C,Muối của kim loại đứng trước Hiđrô trong dãy hoạt động trong các kim loại
D,Không thể đưa ra nguyên tắc chung
Bài 4:ứng dụng nào sau đây không phải của sự điện phân?
A,Tinh chế các kim loại trong hỗn hợp các kim loại
B.Mạ kim loại khác lên kim loại cần bảo vệ
C,Điều chế các kim loại và các phi kim
D,Dùng phản ứng điện phân để sản xuất dòng điện
Bài 5:Trong quá trình điện phân dung dịch Pb(NO3)2 với 2 điện cực trơ ion Pb2+ di chuyển về:
A,Cực dương và bị oxi hóa
B,Cực dương và bị khử
C,Cực âm và bị oxi hóa
D,Cực âm và bị khử
Bài 6:dãy điện hóa gồm các kim loại được điều chế công nghiệp bằng phương pháp điện phân hợp chất nóng chảy của chúng là
A,Na,Ca,Al B,Na,Ca,Zn
C,Na,Cu,Al D,Fe,Ca,Al
Bài 7: ĐIện phân 200ml dung dịch hỗn hợp CuSO4 0,1M và MgSO4 0,05M cho tới khi catot bắt đầu xuất hiện khi thì ngừng điện phân.Khối lượng kimloại bám vào catot bình điện phân là
A,0,64(g) B,1,28(g)
C,1,92(g) D,2,56(g)
Bài 8:Điện phân dung dịch nào sau đây sẽ điều chế được kim loại tương ứng
A,MgCl2 B,Ba(NO3)2
C,AlCl3(g) D,AgNO3
Bài 9:Điện phân 200ml dung dịch CuCl2 1M thu được 0,05 mol khí Cl2.ngâm một cái đinh Fe sạch vào dung dịch điện phân khi phán ứng kết thúc lấy đinh ra.Hỏi khối lượng cây đinh tăng giảm bao nhiêu?
A,Tăng 1,2g B,Giảm 1,2g
B,Tăng 9,6g D,Giảm 9,6g
Bài 10:Phản ứng nào xảy ra ở catot trong quá trình điện phân MgCl2 nóng chầy
A,Sự oxi hóa Mg2+ B,Sự khử ion Mg2+
C,Sự oxi hóa ion Cl- D,Sự khử ion Cl-
Bài 11:Khi điện phân hỗn hợp dung dịch NaCl và CuSO4 nếu dung dịch sau khi điện phân hòa tan Al2O3 thì sẽ xảy ra trường hợp nào sau đây:
A,NaCl dư B,NaCl dư hoặc CuSO4 dư
C,CuSO4 dư D,NaCl và CuSO4 bị điện phân hết
Bài 12:Phản ứng hóa học nào sau đây chỉ thực hiện bằng phương pháp điện phân
A,Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu
B,CuSO4 + H2O Cu + O2 + H2SO4
C,CuSO4 + NaOH Cu(OH)2 + Na2SO4
D,Cu + AgNO3 Ag + Cu(NO3)2
Bài 13:Điện phân nóng chảy muối clỏua của kim loại M ở catot thu được 6g kim loại và ở anot có 3,36 lít khí ở đktc.Muối clorua đó là:
A,NaCl B.KCl
D,BaCl2 D,CaCl2
Bài 14 Sau một thời gian điện phân 100ml dung dịch CuSO4 với điện cực graphit ,kim loại dung dịch giảm 4g.Để làm kết tủa ion Cu2+ Còn lại trong dung dịch sau khi điện phân cần 50ml dung dịch H2S 0,5M,nồng độ mol của dung dịch CuSO4 trước điện phân là
A,0,375M B,0,735M
C,0,75M D,0,42M
Bài 15:Điện phân(với điện cực Pt) 200ml dung dịch người ta thu được 1,12 lít khí ở đktc ở anot.Ngâm lá nhôm sau vào dung dịch còn lai sau điện phân,phản ứng xong thấy Al tăng 1,2g.Nồng độ mol sung dịch CuBr2 là
A:2M B:2,5M
C:1,7M D:1M
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- Tìm hiểu ý nghĩa của bài tập điện phân trong giảng dạy ở trường THPT.doc