Giải chi tiết bài tập điện phân

Hướng dẫn: Định hướng: Bài toán này khá quen thuộc với câu điện phân trong đề ĐH – A – 2014 nhưng đã được phát triển cao hơn một chút... Cho 0,25 mol bột Fe vào dung dịch sau điện phân,

Chuyên đề “ Điện phân ” – Vũ Văn Chinh – HUP

Dưới đây là một số bài tập vận dụng:

Câu 1 ( Thầy Thiên Long Lê Khắc – Chuyên Quốc học Huế)

Tiến hành điện phân 200 ml dung dịch CuSO4x M và NaCl 0,9 M bằng điện cực trơ, màng ngăn xốp trong thời gian t giây thu được dung dịch X và 2,688 lít khí thoát ra ở anot Nếu thời gian điện phân là 2t giây, tổng thể tích khí thoát ra ở 2 cực là 4,816 lít Nhúng thanh Mg vào dung dịch X, kết thúc phản ứng thấy khối lượng thanh Mg tăng m gam các khí đều đo đktc Giá trị của m và x lần lượt là

A 3,76 và 1,5 B 5,20 và 1,4 C 5,20 và 1,5 *D 3,76 và 1,4

Hướng dẫn:

Định hướng: Bài toán này khá quen thuộc với câu điện phân trong đề ĐH – A – 2014 nhưng đã được phát triển cao hơn một chút

 Đầu tiên ta để ý đến số mol khí thu được ở 2 thí nghiệm điên phân trong khoảng thời giantvà 2t ,ta có

2

trong khoảng thời gian t (s) có điện phân H O2

 Thể tích khí thu được ở 2 thí nghiệm có nguồn gốc khác nhau, thí nghiệm 1 là ở anot còn ở thí nghiệm 2 là thu được ở cả 2 điện cực

Lời giải

 TN1:

Catot (–) Anot (+)

Cu22eCu 2Cl Cl22e

2H O2 4H4e O 2

Có

n n n 0,12 0, 09 0, 03 ne 2nCl 2 4nO 2 2.0, 09 4.0, 03 0,3(mol)

n 2 n 2.0,3 0, 6(mol) 4n 2n 0, 6(mol)

2

O (TN2)

0, 6 0, 09.2

4



2

H (catot)

n 0, 215 0, 09 0,105 0, 02(mol)

 TN2:

Catot (–) Anot (+)

2

Cu 2eCu 2Cl Cl22e

2H O 2e2  2OHH2 2H O2 4H4e O 2

0, 28 2n 0, 6 0, 02.2 0,56 n 0, 28(mol) x 1, 4 M

0, 2

Ta có dung dịch X có: Cu2: 0,13(mol), H : 0,12(mol)

2

Mg(pu )

n 2n 0,12 0,13.2

Câu 2 ( Thầy Tào Mạnh Đức – Thi thử Bookgol )

Tiến hành điện phân dung dịch chứa Cu(NO ) 1,2M và KCl 0,4M bằng điện cực trơ với cường 3 2

độ dòng điện không đổi I 5A trong thời gian 6176 giây thì dừng điện phân, thấy khối lượng dung dịch giảm 15,0 gam Cho 0,25 mol bột Fe vào dung dịch sau điện phân, kết thúc phản ứng thấy khí NO thoát

ra (sản phẩm khử duy nhất); đồng thời thu được m gam hỗn hợp rắn Giá trị m là

A 10,16 gam B 8,48 gam C 8,32 gam *D 9,60 gam

Hướng dẫn:

Định hướng:

 Với dạng toán này cần xử lý linh hoạt các dữ kiện như số mol electron trao đổi, khối lượng dung dịch giảm là do đâu??? Khối lượng hỗn hợp rắn gồm những chất gì???

 Đồng thời cũng phải biết cách xử lý tốt bài toán kim loại tác dụng với HNO3 ở thí nghiệm số 2

Lời giải:

Ta có ne It 5.6176 0,32(mol)

F 96500

  

 Do sau thí nghiệm 2 thu được hỗn hợp rắn  Hỗn hợp rắn là Cu

và Fe còn dư ở thí nghiệm 1 2

Cu  chưa bị điện phân hết

Catot(–) Anot(+)

2

Cu 2eCu 2Cl Cl22e

2H O2 4H4e O 2

Gọi 2

2

x(mol) Cl

y(mol) O

n 2x 4y 0,32 x 0,04(mol)

n  71x 32y 15 0,16.64    y 0,06(mol) 





du

4.0,06 0,24

H

0,04 0,2(l) 0,2.1,2 0,16 0,08

Cu 0,2









dung dịch X sẽ có : 0, 24(mol)H , 0, 08(mol)Cu 2

 TN2

FeFe22e ; 4HNO33eNO 2H O 2

2

Cu 2eCu

Ta có: nFe(pu ) 0, 24.0, 75 0, 08.2 0,17(mol) nFe(du ) 0, 25 0,17 0.08(mol)

2



m 0, 08.64 0, 08.56 9, 6(g)

 Chọn D

Câu 3 ( Thầy Hoàng Chung – Chuyên Bến Tre )

Điện phân dung dịch hỗn hợp chứa 0,1 mol FeCl3, 0,2 mol CuCl2 và 0,1 mol HCl (điện cực trơ, màng ngăn xốp) Khi ở catot bắt đầu sủi bọt khí thì dừng điện phân Tại thời điểm này khối lượng catot đã tăng

A 7,84 gam B 5,6 gam *C.12,8 gam D 18,4 gam

Hướng dẫn:

Định hướng:

 Xác định được thứ tự điện phân của các ion

 Xác định được các quá trình đặc biệt ở catot bắt đầu sủi bọt khi thì có những phản ứng nào sẽ xảy

ra

Lời giải:

Thứ tự điện phân ở catot: 3 2 2

2

Ag Fe  Cu  HFe  H O

Fe 1e Fe ; 2

Cu 2eCu

Do khi catot bắt đầu sủi bọt khí thì ngừng điện phân nên H sẽ chưa bị điện phân

catot

m  0, 2.64 12.8(g)

Câu 4 ( Sưu tầm )

Điện phân 0,5 lít dung dịch Cu(NO ) 0,045M (d = 1,035 g/ml) với điện cực trơ, cường độ dòng điện 3 2 9,65A trong thời gian t giây, thu được dung dịch X có pH = 1,00, (d = 1,036 g/ml) (giả sử nước bay hơi không đáng kể) Giá trị của t là:

Hướng giải:

Định hướng:

 Lượng Hsinh ra chỉ là do điện phân quá trình Cu2 thôi, còn khi Cu2 hết là điện phân nước nên

Hsinh ra bao nhiêu bị trung hòa bởi OH- bấy nhiêu

3

2

1 [ ] 0,1

0, 0225

ddX

Cu













m = 51,3 gam =

m m m bị điện phân

2

H O

n bị điện phân = 2,75 mol

n e trao đổi = 5,545 mol  t = 55450 giây  Chọn B

Câu 5 ( Sưu tầm )Hòa tan 2,88 gam XSO vào nước được dung dịch Y Điện phân dung dịch Y (với điện 4 cực trơ) trong thời gian t giây thì được m gam kim loại ở catốt và 0,007 mol khí ở anot Nếu thời gian điện phân là 2t giây thì được kim loại và tổng số mol khí (ở cả 2 bên điện cực) là 0,024 mol Giá trị của m là:

A 0,784g B 0,91g *C 0,896g D 0,336g

Hướng dẫn

Định hướng:

 Vẫn là một djang bài toán điện phân rất hay gặp là điện phân trong 2 khoảng thời gian t và 2t (s)

 Để xử lý tốt dạng này ta cần xác định rõ các phản ứng xảy ra ở từng thời điểm và số mol electron đổi và số mol khí ở từng điện cực

Lời giải:

 TN1:

2

O (anot )

t(s)n 0, 007(mol)

 TN2: 2t(s)n0, 024(mol) ; 2H O2 4H4e O 2

2

n (t) 4n 4.0, 007 0, 028(mol) n (2t) 0, 056(mol)

0, 056

n 0, 014(mol) n 0, 024 0, 014 0, 01(mol)

4

2

M 2eM

a 2a

Bảo toàn mol electron 2a 0, 01.2 0, 056 a 0, 018 M 64 m 0, 02864 0,896

2

         

 Chọn C

Câu 6 : Điện phân dung dịch X chứa a mol CuSO4 và 0,15 mol KCl (điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường

độ dòng điện không đổi) trong thời gian t giây thu được 2,24 lít khí ở anot (đktc) Nếu thời gian điện phân

là 2t giây thì tổng thể tích khí thu được ở 2 điện cực là 4,76 lít (đktc) Biết hiệu suất của quá trình điện phân đạt 100% và các khí sinh ra không tan trong dung dịch Giá trị của a là:

*A 0,20 B 0,15 C 0,25 D 0,30

(Sở Giáo Dục TP.HCM - 2015)

Hướng dẫn:

Định hướng:

 Vẫn là một bài toán rất quen thuộc điện phân dung dịch t và 2t(s)

 Như đã nói ở các bài toán trên để giải quyết các bài toán điện phân dạng này chúng ta cần xác định

rõ được lượng khí ở anot, catot ở từng thí nghiệm và vận dụng abro toàn mol electron là mọi chuyện coi như đã được giải quyết

Lời giải:

 TN1: Điện phân dung dịch t(s) có n0,1(mol)

2

2Cl Cl 2e 2H O2 4H4e O 2

0,150, 075 2x4x4xx

x 0,1 0, 075 0, 025(mol)

    n (t)e 0, 25(mol)n (2t)e 0,5(mol)

4n 0, 075.2 0,5 n 0, 0875(mol) n 0, 2125 0,1625 0, 05(mol)

 TN2: Bảo toàn mol electron 2a0, 05.20,5 a 0, 2  Chọn A

Câu 7 ( Sưu tầm ) Tiến hành điện phân dung dịch chứa m gam hỗn hợp gồm Cu(NO ) và NaCl bằng 3 2 điện cực trơ, màng ngăn xốp, sau một thời gian thấy khối lượng dung dịch giảm 17,7 gam Cho 9,0 gam Fe vào dung dịch sau điện phân đến khi kết thúc các phản ứng thấy thoát ra 1,344 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất của NO3, đktc) và 4,12 gam hỗn hợp kim loại Giá trị m là

A 34,76 gam B 36,18 gam C 40,86 gam *D 44,62 gam

Hướng dẫn :

Định hướng :

 Xử lý được dữ kiện khối lượng dung dịch giảm

 Xử lý bài toán kim loại tác dụng với axit HNO3

 Để giải quyết được bài toán trên cần phải biết rõ các quá trình điện phân ở thí nghiệm 1 từ đó có thêm dữ kiện để giải quyết thí nghiệm 2 để tìm ra đáp số cho bài toán

Lời giải :

Do ở thí nghiệm 2 thu được 4,12 gam hỗn hợp kim loại và thoát ra khí NO  Ở thí nghiệm 1 2

Cu  chưa điện phân hết và ở anot H O2 đã bị điện phân

Catot(–) Anot(+)

Cu22eCu 2ClCl22e

2H O2 4H4e O 2

Ta có nH 4nNO 4.0, 060, 24(mol) Gọi 2 2

Cu

n  x(mol); n y(mol)

2x 2y 0,24

64x 71y 0,06.32 17,7

  

    x 0,18(mol); y0, 06(mol)

Gọi nFe(pu) a(mol); nCu2 (du) b(mol) Bảo toàn mol electron ta có : 2a2b 0, 06.3

Ta có khối lượng kim loại thu được sau phản ứng là của Fe còn dư và Cu, nên

9 56a 64b4,12

a 0,11(mol); b 0, 02(mol) m (0,18 0, 02).(64 62.2) 0,12.58,5 44, 62(gam)

 Chọn D

Câu 8 ( Sưu tầm ) Điện phân 200 ml dung dịch Cu(NO3)2 đến khi bắt đầu có khí thoát ra ở catot thì ngừng

Để yên dung dịch cho đến khi khối lượng không đổi (tạo khí NO là sản phẩm khử duy nhất) thì khối lượng catot tăng 3,2 gam so với lúc chưa điện phân Nồng độ mol/l của dung dịch Cu(NO3)2 trước phản ứng là :

A 0,5M B 0,9M *C 1M D 1,5M

Hướng dẫn:

Định hướng:

 Xác định rõ các quá trình phản ứng

 Xử lý tốt bài toán kim loại + HNO3

Lời giải:

TN1: Điện phân đến khi có khí thoát ra ở catot thì ngừng 2

Cu 

 đã bị điện phân hết

Catot(–) Anot(+)

2

Cu 2eCu 2H O2 4H4e O 2

Gọi nCu 2  x(mol) nH 2x(mol)

TN2:

2

CuCu 2e ; 4HNO33eNO 2H O 2

Ta có nCu x 1 n (2)e x 1 3 2x 0, 25x(mol) 0, 25x.64 3, 2 x 0, 2(mol)

0, 2

C (Cu(NO ) ) 1M

0, 2

Câu 9 (ĐH A - 2011): Hòa tan 13,68 gam muối MSO4 vào nước được dung dịch X Điện phân X (với điện cực trơ, cường độ dòng điện không đổi) trong thời gian t giây, được y gam kim loại M duy nhất ở catot và 0,035 mol khí ở anot Còn nếu thời gian điện phân là 2t giây thì tổng số mol khí thu được ở cả hai điện cực

là 0,1245 mol Giá trị của y là:

*A 4,480 B 3,920 C 1,680 D 4,788

Hướng dẫn Hướng dẫn:

 TN1:

2

O (anot )

t(s)n 0, 035(mol)

 TN2: 2t(s)n 0,1245(mol) ; 2H O2 4H4e O 2

2

n (t) 4n 4.0, 035 0,14(mol) n (2t) 0, 28(mol)

0, 28

n 0, 07(mol) n 0,1245 0, 07 0, 0545(mol)

4

2

M 2eM

a 2a

Bảo toàn mol electron 2a 0, 0545.2 0, 28 a 0, 0855 M 64 y 0,1464 4, 48(g)

2

 Chọn A

Câu 10 Tiến hành điện phân dung dịch chứa 0,15 mol AgNO3 bằng điện cực trơ, đến khi khối lượng dung dịch giảm 13,92 gam thì dừng điện phân Cho 0,12 mol bột Fe vào dung dịch sau điện phân, kết thúc phản

ứng thấy khí NO thoát ra (sản phẩm khử duy nhất) và còn lại m gam rắn không tan Giá trị gần nhất của

m là

A 5,4 gam *B 6,8 gam C 8,5 gam D 9,8 gam

Hướng dẫn:

TN1

AgAg 1e ; 2H O2 4H4e O 2

Gọi

2

O

Ag (pu )

n   x n 0, 25x(mol) 108x0, 25x.32 13,92  x 0,12(mol)

TN2:

Sau TN1 dung dịch có : 0, 03(mol)Ag ;0,12(mol) H 

2n n n 0, 03 0,12 0,12(mol) n 0, 06(mol)

m (0,12 0, 06).56 0, 03.108 6, 6(gam)