PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐIỆN PHÂN

Quy tắc 1: Quá trình khử xảy ra ở catot+ Các ion kim loại từ Al trở về đầu dãy thực tế không bị khử thành ion kim loại khi điện phân dung dịch + Các ion sau Al thì bị khử thành kim loại,

ĐIỆN PHÂN

I - ĐịNH NGHĩA

Điện phõn là dựng năng lượng điện để thực hiện phản ứng oxi húa - khử xảy ra trờn catot và anot

+ Tại catot (cực õm) xảy ra quỏ trỡnh khử (nhận e)

+ Tại Anot (cực dương) xảy ra quỏ trỡnh oxi hoỏ (cho e)

Khỏc với phản ứng oxi hoỏ khử thụng thường, phản ứng điện phõn do tỏc dụng của điện năng và cỏc chất trong mụi trường điện phõn khụng trực tiếp cho nhau e mà phải truyền qua dõy dẫn.

II CáC – trờng hợp điện phân

1 Điện phõn núng chảy

Phương phỏp điện phõn núng chảy chỉ ỏp dụng điều chế cỏc kim loại hoạt động rất mạnh như: Na, K, Mg,

Ca, Ba, Al

a) Điện phõn núng chảy oxit: chỉ dụng điều chế Al

6 NaAlF

2Al O → 4Al+3O

* Tỏc dụng của Na3AlF6 (criolit):

+ Hạ nhiệt cho phản ứng

+ Tăng khả năng dẫn điện cho Al

+ Ngăn chặn sự tiếp xỳc của oxi khụng khớ với Al

Quỏ trỡnh điện phõn:

Do điện cực làm bằng graphit (than chì) nên bị khí sinh ra ở anot ăn mòn.

2-2

2

Phơng trình phản ứng điện phân cho cả 2 cực là:

dpnc

dpnc

2 3

dpnc

Khí ở anot sinh ra thờng là hỗn hợp khí CO, CO2 và O2 Để đơn giản ngời ta thờng chỉ xét phơng trình:

6 NaAlF

2Al O → 4Al+3O

b) Điện phân nóng chảy hiđroxit (Chỉ áp dụng để điều chế các kim loại kiềm: Na, K)

1

2

Catot (-): 2M+ +2e → 2M Anot (+): 2OH- -2e → 2 2

1

c) Điện phân nóng chảy muối clorua (Chỉ áp dụng để điều chế kim loại kiềm và kiềm thổ)

2MCl  → 2M+xCl (x=1,2)

2 Điện phân dung dịch

- áp dụng để điều chế các kim loại trung bình, yếu.

- Trong điện phân dung dịch nớc giữ một vai trò quan trọng.

+ Là môi trờng để các cation và anion di chuyển về 2 cực.

+ Đôi khi nớc tham gia vào quá trình điện phân.

ở catot: +

2

1

2

Về bản chất nớc nguyên chất không bị điện phân do điện ở quá lớn ( I=0) Do vậy muỗn điện phân nớc cần hoà thêm các chất điện ly mạnh nh: muối tan, axit mạnh, bazơ mạnh

Để viết đợc các phơng trình điện ly một cách đầy đủ cà chính xác, chúng ta cần lu ý một số quy tắc kinh nghiệm sau đây:

Quy tắc 1: Quá trình khử xảy ra ở catot

+ Các ion kim loại từ Al trở về đầu dãy thực tế không bị khử thành ion kim loại khi điện phân dung dịch + Các ion sau Al thì bị khử thành kim loại, với thứ tự u tiên ngợc từ dới lên

Trong đó đặc biệt chú ý ion H+ luôn bị khử cuối cùng trong dãy u tiên trên.

Quy tắc 2: Quá trình oxi hoá ở anot

u tiên 1: Đó là các kim loại trung bình và yếu.

u tiên 2: S >I >Br >Cl >OH2- - - -

Nếu khi điện phân ở anot chứa đồng thời kim loại và anion (ion âm) thì anion không bị điện phân.

NO ;SO ;CO ;SO ;PO ;ClO … coi nh không điện phân.

III - Định luật điện phân

Trong đó:

+ m: số gam dạng sảm phẩm sinh ra trên điện cực

+ n: số electron trao đổi

+ Q = It: điện lợng đI qua dung dịch với cờng độ dònh điện là I, thời gian t và có đơn vị là culong; I (A); t(giây)

+ F: hằng số Faraday; 1F = 96487 C ≈ 96500C

+ A

n : gọi là đơng lợng điện hoá, gọi tắt là đơng lợng, kí hiệu là Đ.

*** ứng dụng của phơng pháp điện phân:

1 Điều chế một số kim loại:

2 Điều chế một số phi kim: H2; O2; F2; Cl2

3 Điều chế một số hợp chất: KmnO4; NaOH; H2O2, nớc Giaven…

4 Tinh chế một số kim loại: Cu, Pb, Zn, Fe, Ag, Au…

5 Mạ điện:

Điện phân với anot tan đợc dùng trong kĩ thuật mạ điện, nhằm bảo vệ kim loạikhỏi bị ăn mòn và tạo vẻ

đẹp cho vật mạ Trong mạ điện, anot là kim loại dùng để mạ nh: Cu, Ag, Au, Cr, Ni catot là vật cần đợc mạ Lớp mạ rất mỏng thờng có độ dày từ: 5.10-5 đến 1.10-3 cm.

IV Vận dụng –

A Bài tập mẫu –

Bài 1: Điện phân dung dịch KCl

Giải:

Phơng trình điện li:

-2

ơ  

+ catot: (-): K+; H+, trong đó K+ không bị điện phân (theo quy tắc 1)

+

2

2H +2e → H ↑

K+→ K+ + anot (-): OH-; Cl-thì thứ tự điện phân là: Cl > - OH (theo quy tắc 2 – u tiên 2)

-2 2Cl -2e  → Cl ↑

-OH → OH

-Do đó phơng trình điện phân là:

2KCl + 2H2O dpdd→ 2KOH + H2↑ + Cl2↑

Nếu Cl- hết thì đến lợt OH- tham gia quá trình điện phân:

1

2

Nh vậy, đến đây nớc điện phân và KOH đóng vai tròn xúc tác:

dpdd

1

2

Bài 2: Điện phân dung dịch CuSO4

Giải:

+ catot: (-): Cu2+; H+: Cu2+ +2e → Cu

+ anot (-):

2-4

1

2

Do đó phơng trình điện phân là: CuSO4 + H2O dpdd→ Cu + H2SO4 + 1 2

O

2 ↑

Bài 3: Điện phân dung dịch CuSO4 với anôt là Cu

Giải:

+ catot: (-): Cu2+; H+: Cu2+ +2e → Cu

+ anot (-): Cu;

-OH : Cu – 2e → Cu2+

Nh vậy, ở catot Cu sinh ra bao nhiêu thì ở anot bị tan ra bấy nhiêu; trớc và sau điện phân lợng CuSO4 không

đổi Quá trình này dùng để mạ và tinh luyện kim loại nguyên chất.

Bài 4: Điện phân dung dịch hỗn hợp CuSO4 a mol và KBr b mol.

Giải:

2-H O 2 ơ  → H +OH ; KBr → K +Br ; CuSO 4 → Cu +SO 4 +catot (-): + H ; K ; Cu + 2+ thứ tự điện phân là Cu 2+ >H còn K + + không bị điện phân

2+

Cu +2e → Cu hết Cu 2+ thì 2H +2e+ → H2↑

+ Anot (+): OH ; Br ; SO4 thứ tự điện phân là: - - - 2- Br >OH ; còn - SO4 không bị điện phân

2

-Br -2e → Br2 hết Br- thì

1

2

Phơng trình điện phân: CuSO +2KBr 4 → dpdd Cu+Br 2 ↑ +K SO 2 4

+ Nếu: b > 2a thì KBr d : 2KBr+2H O 2 dpdd H 2 +Br 2 +2KOH

m.n.x

+ Nếu: b < 2a thì CuSO4 d: CuSO4 + H2O dpdd→ Cu + H2SO4 + 1 2

O

2 ↑

+ Nếu b = 2a dpdd

1

2

Bài 5: Điện phân dung dịch CuCl2, điện cực trơ bằng dòng điện 5A trong 45 phút 20 giây.Tính khối lợng kim loại sinh ra trên catot và khí sinh ra ở anot (ở đktc).

Giải:

PT điện phân: CuCl dpdd Cu+Cl

áp dụng công thức có:

m Cu = =4,512 g n Cl = nCu= =0,0705 mol V Cl =0,0705ì22,4=1,5792 lit

B - Bài tập tự giải

Bài 1 : Trong quá trình điện phân những cation sẽ di chuyển về:

A Cực dơng, ở đây xảy ra sự oxi hoá B Cực dơng, ở đây xảy ra sự khử

C Cực âm, ở đây xảy ra sự oxi hoá D Cực âm, ở đây xảy ra sự khử

Bài 2: Quá trình xảy ra tại các điện cực khi điện phân dung dịch AgNO3 là :

A Cực dơng : Khử ion NO3- B Cực âm : Oxi hoá ion NO3-

C Cực âm : Khử ion Ag+ D Cực dơng : Khử H2O

Bài 3: Một dung dịch X chứa đồng thời NaNO3, Cu(NO3)2, Fe(NO3)3, Zn(NO3)2, AgNO3 Thứ tự các kim loại thoát ra

ở catot khi điện phân dung dịch trên là:

A.Ag, Fe,Cu, Zn, Na B Ag, Fe, Cu, Zn C Ag, Cu, Fe D.Ag,Cu, Fe, Zn, Na

Bài 4 Phản ứng điện phân nóng chảy nào dới đây bị viết sai sản phẩm?

A Al2O3 dpnc→2Al+3/2O2 B 2NaOH dpnc→ 2Na+O2+ H2

C 2NaCl dpnc→ 2Na+Cl2 D CaBr2 dpnc→ Ca + Br2

Bài 5 Dãy gồm các kim loại đợc điều chế trong công nghiệp bằng phơng pháp điện phân hợp chất nóng chảy của

chúng là (ĐH KHốI A 2007)

A Na, Ca, Zn B Na, Cu, Al C Na, Ca, Al D Fe, Ca, Al

Bài 6: Khi điện phân hỗn hợp dung dịch NaCl và CuSO4 , nếu dung dịch sau khi điện phân hoà tan đợc NaHCO3 thì

sẽ xảy trờng hợp nào sau đây:

A NaCl d B NaCl d hoặc CuSO4 d

C CuSO4 d D NaCl và CuSO4 bị điện phân hết

Bài 7: 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 ( biết ion SO42- không bị điện phân trong dung dịch ) (ĐH KHốI b 2007)

A b > 2a B b =2a C b < 2a D 2b =a

Bài 8: Khi điện phân có vách ngăn dung dịch gồm NaCl, HCl Sau một thời gian điện phân xác định xảy ra trờng

hợp nào sau đây, trờng hợp nào đúng :

A Dung dịch thu đợc có làm quỳ tím hóa đỏ B Dung dịch thu đợc không đổi màu quỳ tím

C Dung dịch thu đợc làm xanh quỳ tím D A, B, C đều đúng

Bài 9 ứng dụng nào dới đây không phải là ứng dụng của sự điện phân ?

A Điều chế một số kim loại, phi kim và hợp chất B Thông qua các phản ứng để sản sinh ra dòng điện

C Tinh chế một số kim loại nh Cu, Pb, Zn, Fe, Ag, Au D Mạ Zn, sn, Ni, Ag, Au bảo vệ và trang trí kim loại

Bài 10 Điện phân đến hết 0,1 mol Cu (NO3)2 trong dung dịch với điện tực trơ, thì sau điện phân khối lợng dung dịch

đã giảm bao nhiêu gam

A 1,6g B 6,4g C 8,0 gam D 18,8g

Bài 11 Tính thể tích khí (đktc) thu đợc khi điện phân hết 0,1 mol NaCl trong dung dịch với điện cực trơ, màng ngăn

xốp

A 0,024 lit B 1,120 lit C 2,240 lit D 4,489 lit

Bài 12: Điện phân dung dịch CuCl2 với điện cực trơ , sau một thời gian thu đợc 0,32 gam Cu ở catot và một lợng khí

X ở anot Hấp thụ hoàn toàn lợng khí X trên vào 200 ml dung dịch NaOH ở nhiệt độ thờng) Sau phản ứng nồng độ NaOH còn lại là 0,05M ( giả thiết thể tích của dung dịch NaOH không thay đổi) Nồng độ ban đầu của dung dịch NaOH là (ĐH KHốI A 2007)

A 0,15 M B 0,2M C 0,1 M D 0,05M

Bài 13: Điện phân 200 ml dung dịch CuSO4 với điện cực trơ bằng dòng điện một chiều I = 9,65 A Khi thể tích khí thoát ra ở cả hai đện cực đều là 1,12 lít (đktc) thì dừng điện phân Khối lợng kim loại sinh ra ở katốt và thời gian điện phân là:

A 3,2gam và1000 s B 2,2 gam và 800 s C 6,4 gam và 3600 s D 5,4 gam và 1800 s

Bài 14 Điện phân 200ml dd CuSO4 0,5 M và FeSO4 0,5M trong 15 phút với điện cực trơ và dòng điện I= 5A sẽ thu

đợc ở catot:

A chỉ có đồng B Vừa đồng, vừa sắt

C chỉ có sắt D vừa đồng vừa sắt với lợng mỗi kim loại là tối đa

Bài 15: Điện phân dung dịch CuSO4 bằng điện cực trơ với dòng điện có cờng độ I = 0,5A trong thời gian 1930 giây thì khối lợng đồng và thể tích khí O2 sinh ra là

A: 0, 64g và 0,112 lit B: 0, 32g và 0, 056 lít C: 0, 96g và 0, 168 lít D: 1, 28g và 0, 224 lít

Bài 16: Điện phân 200ml dung dịch hỗn hợp gồm HCl 0,1M và CuSO4 0,5M bằng điện cực trơ Khi ở katốt có 3,2g

Cu thì thể tích khí thoát ra ở anốt là

A : 0, 56 lít B : 0, 84 lít C : 0, 672 lít D : 0,448 lit

Bài 17: Điện phân dd chứa 0,2 mol FeSO4 và 0,06mol HCl với dòng điện 1,34 A trong 2 giờ (điện cực trơ, có màng ngăn) Bỏ qua sự hoà tan của clo trong nớc và coi hiệu suất điện phân là 100% Khối lợng kim loại thoát ra ở katot và thể tích khí thoát ra ở anot (đktc) lần lợt là:

A 1,12 g Fe và 0, 896 lit hỗn hợp khí Cl2 , O2 B 1,12 g Fe và 1, 12 lit hỗn hợp khí Cl2 và O2

C 11,2 g Fe và 1, 12 lit hỗn hợp khí Cl2 và O2 D 1,12 g Fe và 8, 96 lit hỗn hợp khí Cl2 và O

Bài 18: Dung dịch chứa đồng thời 0,01 mol NaCl; 0,02 mol CuCl2; 0,01 mol FeCl3; 0,06 mol CaCl2 Kim loại đầu tiên thoát ra ở catot khi điện phân dung dịch trên là :

Bài 19: Natri, canxi, magie, nhôm đợc sản xuất trong công nghiệp bằng phơng pháp nào:

A Phơng pháp thuỷ luyện B. Phơng pháp nhiệt luyện.

Bài 20: Thể tích khí hiđro sinh ra khi điện phân dung dịch chứa cùng một lợng NaCl có màng ngăn (1) và không có

màng ngăn (2) là:

A bằng nhau B. (2) gấp đôi (1).

Bài 21: Trong quá trình điện phân dung dịch KCl, quá trình nào sau đây xảy ra ở cực dơng (anot)

A ion Cl− bị oxi hoá B. ion Cl− bị khử

Bài 22: Điện phân với điện cực trơ dung dịch muối clorua của kim loại hoá trị (II) với cờng độ dòng điện 3A Sau

1930 giây, thấy khối lợng catot tăng1,92 gam Kim loại trong muối clorua trên là kim loại nào dới đây (cho Fe = 56,

Ni = 59, Cu = 64, Zn = 65)

A Ni B Zn C Cu D Fe

Bài 23: Điện phân dùng điện cực trơ dung dịch muối sunfat kim loại hoá trị II với cờng độ dòng điện 3A Sau 1930

giây thấy khối lợng catot tăng 1,92 gam, Cho biết tên kim loại trong muối sunfat (cho Fe = 56, Ni = 59, Cu = 64, Zn

= 65)

A Fe B Ca C Cu D Mg

Bài 24: Điều nào là không đúng trong các điều sau:

A Điện phân dung dịch NaCl thấy pH dung dịch tăng dần

B Điện phân dung dịch CuSO4 thấy pH dung dịch giảm dần

C Điện phân dung dịch NaCl + CuSO4 thấy pH dung dich không đổi

D Điện phân dung dịch NaCl + HCl thấy pH dung dịch tăng dần

(coi thể tích dung dịch khi điện phân là không đổi, khi có mặt NaCl thì dùng thêm màng ngăn)

Bài 25 Điện phân dung dịch chứa a mol CuSO4 và b mol NaCl (với điện cực trơ có màng ngăn xốp) Để dung dịch sau khi địên phân làm phenolphtalein chuyển sang màu hồng thì điều kiện của a và b là (biết ion SO42- không bị điện phân trong dung dịch)

A b > 2a B b = 2a C b < 2a D 2b = a

Bài 26: Tiến hành điện phân hoàn toàn dung dịch X chứa AgNO3 và Cu(NO3)2 thu đợc 56 gam hỗn hợp kim loại ở catot và 4,48 lít khí ở anot (đktc) Số mol AgNO3 và Cu(NO3)2 trong X lần lợt là (cho Ag = 108, Cu = 64)

A 0,2 và 0,3 B 0,3 và 0,4 C 0,4 và 0,2 D 0,4 và 0,2

Bài 27: Điện phân 100ml dung dịch A chứa đồng thời HCl 0,1M và NaCl 0,2 M với điện cực trơ có màng ngăn xốp

tới khi ở anot thoát ra 0,224 lít khí (đktc) thì ngừng điện phân Dung dịch sau khi điện phân có pH (coi thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể) là

Bài 28: Điện phân đến hết 0,1 mol Cu(NO3)2 trong dung dịch với điện cực trơ, thì sau điện phân khối lợng dung dịch

đã giảm bao nhiêu gam ? ( cho Cu = 64; O = 16)

A 1,6 gam B 6,4 gam C 8,0 gam D 18,8 gam

Bài 29: Điều chế Cu từ dung dịch Cu(NO3)2 bằng phơng pháp nào thì thu đợc Cu tinh khiết 99,999% ?

A Phơng pháp thủy luyện B Phơng pháp nhiệt luyện

C Phơng pháp điện phân D Cả A, B, C

Bài

30: Khi điện phân 25,98 gam iotua của một kim loại X nóng chảy, thì thu đợc 12,69 gam iot Cho biết công thức

muối iotua

A KI B CaI2 C NaI D CsI

Bài

31: Trong công nghiệp natri hiđroxit đợc sản xuất bằng phơng pháp

A điện phân dung dịch NaCl, không có màng ngăn điện cực

B điện phân dung dịch NaNO3, không có màng ngăn điện cực

C điện phân dung dịch NaCl, có màng ngăn điện cực

D điện phân NaCl nóng chảy

Bài 32:Điện phân dung dịch CuCl2 với điện cực trơ, sau một thời gian thu đợc 0,32 gam Cu ở catot và một lợng khí

X ở anot Hấp thụ hoàn toàn lợng khí X trên vào 200 ml dung dịch NaOH (ở nhiệt độ thờng) Sau phản ứng, nồng độ NaOH còn lại là 0,05M (giả thiết thể tích dung dịch không thay đổi) Nồng độ ban đầu của dung dịch NaOH là (cho

Cu = 64)

A 0,15M B 0,2M C 0,1M D 0,05M

Bài 33: Hoà tan 40 gam muối CdSO4 bị ẩm vào nớc Để điện phân hết cađimi trong dung dịch cần dùng dòng

điện 2,144A và thời gian 4 giờ Phần trăm nớc chứa trong muối là

A 18,4% B 16,8% C 18,6% D 16%

Bài 34: Điện phân 300ml dung dịch CuSO4 0,2M với cờng độ dòng điện là 3,86A Khối lợng kim loại thu đợc ở catot sau khi điện phân 20 phút là (cho Cu = 64; S = 32; O = 16)

A 1,28 gam B.1,536 gam C 1,92 gam D 3,84 gam

Bài 35: Điện phân dung dịch MSO4 khi ở anot thu đợc 0,672 lít khí (đktc) thì thấy khối lợng catot tăng 3,84 gam Kim loại M là (cho Cu = 64; Fe = 56; Ni = 59; Zn = 65)

A Cu B Fe C Ni D Zn

Bài 36: Điện phân nóng chảy muối clorua của kim loại M, ở anot thu đợc 1,568 lít khí (đktc), khối lợng kim loại thu

đợc ở catot là 2,8 gam Kim loại M là

A Mg B Na C K D Ca

Bài 37: Có 200ml dung dịch hỗn hợp Cu(NO3)2 và AgNO3 Để điện phân hết ion kim loại trong dung dịch cần dùng dòng điện 0,402A, thời gian 4 giờ, trên catot thoát ra 3,44 gam kim loại Nồng độ mol/lit của Cu(NO3)2 và AgNO3 là

A 0,1 và 0,2 B 0,01 và 0,1 C 0,1 và 0,01 D 0,1 và 0,1

Bài 38: Tiến hành điện phân (có màng ngăn xốp) 500 ml dung dịch chứa hỗn hợp HCl 0,02M và NaCl 0,2M Sau khi

ở anot bay ra 0,448 lít khí (ở đktc) thì ngừng điện phân Cần bao nhiêu ml dung dịch HNO3 0,1M để trung hoà dung dịch thu đợc sau điện phân

Bài 39: Hoà tan 1,28 gam CuSO4 vào nớc rồi đem điện phân tới hoàn toàn, sau một thời gian thu đợc 800 ml dung dịch có pH = 2 Hiệu suất phản ứng điện phân là

A 62,5% B 50% C 75% D 80%

Bài 40: Hoà tan 5 gam muối ngậm nớc CuSO4.nH2O rồi đem điện phân tới hoàn toàn, thu đợc dung dịch A Trung hoà dung dịch A cần dung dịch chứa 1,6 gam NaOH Giá trị của n là

A 4 B 5 C 6 D 8

Bài 41: Điện phân dung dịch một muối nitrat kim loại với hiệu suất dòng điện là 100%, cờng độ dòng điện không

đổi là 7,72A trong thời gian 9 phút 22,5 giây Sau khi kết thúc khối lợng catot tăng lên 4,86 gam do kim loại bám vào Kim loại đó là

A Cu B Ag C Hg D Pb

Bài 42: Tiến hành điện phân (có màng ngăn xốp) dung dịch X chứa hỗn hợp gồm 0,02 mol HCl và 0,05 mol NaCl

với Cờng độ dòng điện là 1,93A trong thời gian 3000 giây, thu đợc dung dịch Y Nếu cho quì tím vào X và Y thì thấy (cho H = 1; Cl = 35,5)

A X làm đỏ quì tím, Y làm xanh quì tím

B X làm đỏ quì tím, Y làm đỏ quì tím

C X là đỏ quì tím, Y không đổi màu quì tím

D X không đổi màu quì tím, Y làm xanh quì tím