Phân loại và phương pháp giải bài tập điện phân hóa học 12 dùng trong ôn thi THPT quốc gia

Để giải quyết tốt các bài toán trắc nghiệm trong hoá học, chúng ta phải biếtvận dụng linh hoạt các định luật bảo toàn, có các mẹo thay thế chất để có thểchuyển đổi từ hỗn hợp phức tạp th

1 Lời giới thiệu 4

2 Tên sáng kiến: 5

3 Tác giả sáng kiến: 5

4 Chủ đầu tư tạo ra sáng kiến: 5

5 Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: 5

6 Ngày sáng kiến được áp dụng lần đầu hoặc áp dụng thử: 5

7 Mô tả bản chất của sáng kiến: 5

Phần 1: Hệ thống kiến thức 6

I Định nghĩa: 6

II Các trường hợp điện phân 6

1 Điện phân nóng chảy 6

2 Điện phân dung dịch 7

III - Định luật Faraday 11

IV Ứng dụng của phương pháp điện phân 11

Phần 2: Hệ thống các dạng bài tập đặc trưng và phương pháp giải 12

Dạng 1: Chỉ có một cation kim loại bị khử 12

1 Phương pháp 12

2 Một số bài tập minh họa 12

3 Bài tập tự giải 16

Dạng 2: Bài toán điện phân có nước bị khử hoặc oxi hóa ở điện cực 17

1 Phương pháp 17

2 Một số bài tập minh họa 18

3 Bài tập tự giải 22

Dạng 3: Điện phân dung dịch chứa 2 ion kim loại 23

1 Phương pháp 23

2 Một số bài tập minh họa 23

3 Bài tập tự giải 27

Dạng 4: Mắc nối tiếp nhiều bình điện phân (ít gặp trong đề thi THPTGQ) 28

1 Phương pháp 28

2 Một số ví dụ minh họa 29

3 Bài tập tự giải 30

Phần 3: Bài tập tổng hợp chuyên đề điện phân 30

8 Những thông tin cần được bảo mật (nếu có): 40

9 Các điều kiện cần thiết để áp dụng sáng kiến: 40

10 Đánh giá lợi ích thu được hoặc dự kiến có thể thu được do áp dụng sáng kiến theo ý kiến của tác giả và theo ý kiến của tổ chức, cá nhân đã tham gia áp dụng

sáng kiến lần đầu, kể cả áp dụng thử (nếu có) theo các nội dung sau: 4010.1 Đánh giá lợi ích thu được hoặc dự kiến có thể thu được do áp dụng sáng kiến theo ý kiến của tác giả: 4010.2 Đánh giá lợi ích thu được hoặc dự kiến có thể thu được do áp dụng sáng kiến theo ý kiến của tổ chức, cá nhân: 41

11 Danh sách những tổ chức/cá nhân đã tham gia áp dụng thử hoặc áp dụng sáng kiến lần đầu (nếu có): 41TÀI LIỆU THAM KHẢO 42

BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN

1 Lời giới thiệu

Tại hội nghị Trung ương Đảng lần thứ 8 khóa XI, Ban chấp hành Trung ương

Đảng đã ban hành Nghị quyết số 29: “Đổi mới căn bản, toàn diên Giáo dục và

Đào tạo”, trong đó có các nhiệm vụ, giải pháp là :

“a- Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ và đồng bộ các yếu tố cơ bản của giáo dục, đào tạo theo hướng coi trọng phát triển phẩm chất, năng lực của người học.

b- Đổi mới căn bản hình thức và phương pháp thi, kiểm tra và đánh giá kết quả giáo dục, đào tạo bảo đảm trung thực khách quan;

c- Hoàn thiện hệ thống giáo dục quốc dân theo hướng hệ thống giáo dục mở, học tập suốt đời và xây dựng xã hội học tập.

d- Đổi mới căn bản công tác quản lý giáo dục, đào tạo, đảm bảo dân chủ, thống nhất; tăng quyền tự chủ và trách nhiệm xã hội cho các cơ sở giáo dục, đào tạo; coi trọng quản lý chất lượng.

e- Phát triển đội ngũ nhà giáo và cán bộ quản lý, đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo dục, đào tạo.

g- Nâng cao chất lượng, hiệu quả nghiên cứu và ứng dụng khoa học công nghệ, đặc biệt là khoa học giáo dục và khoa học quản lý”.

Trong những năm gần đây, với hình thức thi trắc nghiệm yêu cầu học sinhtrong một khoảng thời gian ngắn các em phải giải quyết một số lượng bài tậptương đối lớn Hầu như với khoảng thời gian đó các em chỉ đủ để phân tích đềphân loại bài toán Do vậy, giáo viên phải có những hình thức phân chia các dạngbài để các em nhạy bén hơn trong việc nhận dạng và cách xử sự đối với mỗi dạngbài toán đó, đặc biệt là những bài toán hoá khá phức tạp có nhiều phản ứng xảy ra,hoặc có nhiều giai đoạn phản ứng

Để giải quyết tốt các bài toán trắc nghiệm trong hoá học, chúng ta phải biếtvận dụng linh hoạt các định luật bảo toàn, có các mẹo thay thế chất để có thểchuyển đổi từ hỗn hợp phức tạp thành dạng đơn giản hơn, một trong số dạng bàitoán hoá phức tạp hay gặp trong các đề thi trung học phổ thông quốc gia hay thihọc sinh giỏi là các bài tập về điện phân

Trong chương trình phổ thông dạng bài toán hóa về điện phân học sinh bắtđầu học ở lớp 12 Với lớp 12 học sinh vẫn chủ yếu giải theo phương pháp tự luận

và học sinh dần tiếp cận đến các định luật, đặc biệt áp dụng các phương pháp giảinhanh

Tuy nhiên đối tượng học sinh có thể vận dụng tốt phương pháp giải nhanh làcác học sinh khá, giỏi Các em được làm quen dần với cách làm bài trắc nghiệm,các em được trang bị rất nhiều phương pháp giải nhanh, tuy nhiên các em lại

không thành thạo trong việc phân loại phương pháp để áp dụng trong các trườnghợp cụ thể Để giúp học sinh giải quyết tốt các bài tập về điện phân một cáchnhanh chóng tôi thường phân loại với từng dạng cụ thể Đó là nội dung mà chuyên

đề này tôi muốn đề cập đến: “Phân loại và phương pháp giải bài tập điện phân

hóa học 12 dùng trong ôn thi Trung học phổ thông Quốc gia”

Chuyển từ hình thức thi tự luận sang trắc nghiệm, học sinh bối rối trước việcgiải các loại bài tập này vì theo phương pháp truyền thống mất rất nhiều thời gianviết phương trình phản ứng, lập và giải hệ phương trình Học sinh thường có thóiquen viết và tính theo phương trình phản ứng nên ít nhanh nhạy với bài toán dạngtrắc nghiệm Tôi hi vọng chuyên đề này là một tài liệu tham khảo bổ ích cho các

- Họ tên: Nguyễn Thị Thu Nga

- Địa chỉ tác giả: giáo viên dạy hóa Trường THPT Bình Xuyên, huyện BìnhXuyên, tỉnh Vĩnh Phúc

- Số điện thoại: 0987467693 Email: cunga.2010@gmail.com

4 Chủ đầu tư tạo ra sáng kiến:

Nguyễn Thị Thu Nga

5 Lĩnh vực áp dụng sáng kiến:

Các trường trung học phổ thông

6 Ngày sáng kiến được áp dụng lần đầu hoặc áp dụng thử:

Ngày 12/10/2019 được áp dụng lớp 12A1, 12A3,12A6

7 Mô tả bản chất của sáng kiến:

Về nội dung của sáng kiến: “Phân loại và phương pháp giải bài tập điện phânhóa học 12 dùng trong ôn thi Trung học phổ thông Quốc gia”

+ Điện cực nối với cực âm (-) của nguồn điện được gọi là cực catot.

+ Điện cực nối với cực dương (+) của nguồn điện được gọi là cực anot Như vậy: Điện phân là dùng năng lượng điện để thực hiện phản ứng oxi hóa -khử xảy ra trên catot và anot

+ Tại catot (cực âm) xảy ra quá trình khử (nhận electron)

+ Tại anot (cực dương) xảy ra quá trình oxi hoá (cho electron)

Khác với phản ứng oxi hoá khử thông thường, phản ứng điện phân do tácdụng của điện năng và các chất trong môi trường điện phân không trực tiếp chonhau electron mà phải truyền qua dây dẫn

II Các trường hợp điện phân

1 Điện phân nóng chảy

Phương pháp điện phân nóng chảy chỉ áp dụng điều chế các kim loại hoạtđộng rất mạnh như: Na, K, Mg, Ca, Ba, Al

a) Điện phân nóng chảy oxit: Chỉ dùng để điều chế Al

6 NaAlF

2Al O ���� 4Al+3O

* Tác dụng của Na3AlF6 (criolit):

- Hạ nhiệt cho phản ứng

- Tăng khả năng dẫn điện cho Al

- Ngăn chặn sự tiếp xúc của oxi không khí với Al

Quá trình điện phân:

- Catot (-):2Al +6e3+ �2Al

- Anot (+): Do điện cực làm bằng graphit (than chì) nên bị khí sinh ra ở anot

ăn mòn

6O -2 → 3O20 + 12e

Khí ở anot sinh ra thường là hỗn hợp khí CO, CO2 và O2 Để đơn giản người

dpnc

2 2

1 2MOH 2M+ O +H O (M=Na, K, )

2

c) Điện phân nóng chảy muối clorua: Áp dụng để điều chế kim loại kiềm và

kiềm thổ

Tổng quát: 2MCl x ���dpnc� 2M+xCl (x=1,2) 2 ; (M = Na, K, Li, Ca, Ba )

2 Điện phân dung dịch

a Nguyên tắc

Khi điện phân dung dịch, ngoài các ion của chất điện li còn có thể có các ion

H+ và ion OH- của nước và bản thân kim loại làm điện cực tham gia các quá trìnhoxi hóa - khử ở điện cực Khi đó quá trình oxi hóa - khử thực tế xảy ra phụ thuộcvào tính oxi hóa - khử mạnh hay yếu của các chất trong bình điện phân

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

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

+ Đôi khi nước tham gia vào quá trình điện phân

Ở catot: 2H +2e+ � H 2 � hoặc có thể viết 2H2O + 2e → H2 + 2OH

-Ở anot: 2OH- → O2 ↑ + 2H+ + 4e hoặc có thể viết 2H2O → O2 ↑ + 4H+ + 4e

Về bản chất nước nguyên chất không bị điện phân Do vậy muốn điện phânnước cần hoà thêm các chất điện ly mạnh như muối tan, axit mạnh, bazơ mạnh

Để viết được các phương trình điện ly một cách đầy đủ và chính xác, chúng tacần lưu ý một số quy tắc kinh nghiệm sau đây:

* Quy tắc 1: Quá trình khử xảy ra ở catot

- Các cation nhóm IA, IIA, Al3+ không bị khử (khi đó H2O bị khử)

- Các ion H+ (axit) và cation kim loại khác bị khử theo thứ tự trong dãy thếđiện cực chuẩn (ion có tính oxi hóa mạnh hơn bị khử trước): Mn+ + ne → M

- Các ion H+ (axit) dễ bị khử hơn các ion H+ (H2O)

Độ mạnh tính oxi hóa tăng dần

* Quy tắc 2: Quá trình oxi hoá ở anot

- Tại anot (cực dương) xảy ra quá trình oxi hóa anion gốc axit, OH– (bazơkiềm), H2O theo quy tắc:

+ Các anion gốc axit có oxi như NO3-, SO42–, PO43–, CO32–, ClO4–… không

bị oxi hóa

+ Các trường hợp khác bị oxi hóa theo thứ tự: S2– > I– > Br– > Cl– >RCOO– > OH– > H2O

b Điện phân dung dịch với điện cực trơ (platin )

* Điện phân dung dịch muối của axit không có oxi (HCl, HBr ) với các kim loại

từ sau Al trong dãy điện hóa

Ví dụ: Điện phân dung dịch CuCl2

CuCl2 → Cu2+ + 2Cl

-H2O  H+ + OH

-Tại catot (-) : Cu2+ + 2e → Cu

Tại anot (+) : 2Cl- → Cl2 + 2e

→ Phương trình ion: Cu2+ + 2Cl- ���dpdd� Cu↓ + Cl2 ↑

→ Phương trình phân tử: CuCl2 ���dpdd� Cu↓ + Cl2 ↑

* Điện phân dung dịch muối của axit có oxi (H2SO4, HNO3 ) với các kim loại

từ sau Al trong dãy điện hóa

Ví dụ: Điện phân dung dịch CuSO4

CuSO4 → Cu2+ + SO4

2-H2O  H+ + OH

-Tại catot (-) : Cu2+ + 2e → Cu

Tại anot (+) : 2H2O → O2 ↑ + 4H+ + 4e

→ Phương trình ion: 2Cu2+ + 2H2O ���dpdd� 2Cu↓ + O2 ↑ + 4H+

→ Phương trình phân tử: 2CuSO4+ 2H2O ���dpdd� 2Cu↓ + O2 ↑ + 2H2SO4

* Điện phân dung dịch muối của axit không có oxi (HCl, HBr ) với các kim loạiđứng trước Al trong dãy điện hóa (Al3+ ; Mg2+ ; Na+ ; K+ ; Ca2+ )

Ví dụ: Điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn

NaCl → Na+ + Cl

-H2O  H+ + OH

-Tại catot (-) : 2H2O + 2e → H2 ↑ + 2OH

-Tại anot (+) : 2Cl- → Cl2 + 2e

→ Phương trình ion: 2H2O + 2Cl- ���dpdd� H2 ↑ + 2OH- + Cl2 ↑

→ Phương trình phân tử: 2NaCl + 2H2O H2 ↑ + 2NaOH + Cl2 ↑

Nếu không có màng ngăn thì Cl2 sinh ra sẽ tác dụng với dung dịch NaOH tạo nước Gia-ven theo phản ứng sau:

* Điện phân nước

- Điện phân dung dịch kiềm (NaOH; KOH )

Ví dụ: Điện phân dung dịch NaOH

NaOH → Na+ + OH

-H2O  H+ + OH

-Tại catot (-) : 2H2O + 2e → H2 ↑ + 2OH

-Tại anot (+) : 4OH- → O2 ↑ + 2H2O + 4e

→ Phương trình điện phân: 2H2O ���dpdd� 2H2 ↑ + O2 ↑

- Điện phân dung dịch các axit có oxi (H2SO4 ; HClO4 ; HNO3 )

Ví dụ: Điện phân dung dịch H2SO4 loãng

H2SO4 → 2H+ + SO4

2-H2O  H+ + OH

-Tại catot (-) : 2H+ + 2e → H2 ↑

Tại anot (+) : 2H2O → O2 ↑ + 4H+ + 4e

→ Phương trình điện phân: 2H2O ���dpdd� 2H2 ↑ + O2 ↑

- Điện phân dung dịch muối của các axit có oxi (H2SO4 ; HClO4 ; HNO3 ) với các kim loại từ Al kể về trước (K+ ; Na+ ; Ca2+ )

Ví dụ: Điện phân dung dịch Na2SO4

Na2SO4 → 2Na+ + SO4

2-H2O  H+ + OH

Tại catot (-) : 2H2O + 2e → H2 ↑ + 2OH

-Tại anot (+) : 2H2O → O2 ↑ + 4H+ + 4e

→ Phương trình điện phân: 2H2O ���dpdd� 2H2 ↑ + O2 ↑

* Chú ý: Môi trường dung dịch sau điện phân

- Dung dịch sau điện phân có môi trường axit nếu điện phân muối tạo bởi kimloại sau Al (trong dãy điện hóa) và gốc axit có oxi như: CuSO4, FeSO4,Cu(NO3)2

- Dung dịch sau điện phân có môi trường bazơ nếu điện phân muối tạo bởikim loại đứng trước Al (Al, kim loại kiềm, kiềm thổ) và gốc axit không có oxi như:NaCl, AlCl3, KBr + Dung dịch sau điện phân có môi trường trung tính: điệnphân các dung dịch điện li còn lại như : KNO3, H2SO4, Na2SO4

c Điện phân dung dịch với anot (dương cực) tan

Nếu khi điện phân ta dùng anot bằng kim loại hoặc hợp kim thì lúc đó anot bịtan dần do kim loại bị oxi hóa thành ion kim loại

Ví dụ: Khi điện phân dung dịch CuSO4 nếu thay cực dương (anot) trơ (Pt haythan chì) bằng bản đồng thì sản phẩm của sự điện phân sẽ khác

CuSO4 → Cu2+ + SO4

2-H2O  H+ + OH

-Tại catot (-) : Cu2+ + 2e → Cu

Tại anot (+) : Cu → Cu2+ + 2e

→ Phương trình điện phân: Cu2+ (d2) + Cu (r) → Cu2+ (d2) + Cu (r)

(anot - tan) (catot - bám)

* Kết quả: Cu kim loại kết tủa ở cực âm (catot) khối lượng catot tăng, cựcdương (anot) tan ra khối lượng anot giảm, nồng độ ion Cu2+ và SO42- trong dung dịchkhông biến đổi Kết quả như sự vận chuyển Cu từ anot sang catot

III - Định luật Faraday

A Q A It m= × =

n F n 96500

Trong đó:

+ m: Khối lượng chất thu được ở điện cực, tính bằng gam

+ A: Khối lượng mol nguyên tử của chất thu được ở điện cực

+ n: số electron mà nguyên tử hoặc ion đã cho hoặc nhận

+ Q = I.t: điện lượng đi qua dung dịch với cường độ dòng điện là I, thờigian t và có đơn vị là culong ; I (A); t(giây)

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

+

A

n : gọi là đương lượng điện hoá, gọi tắt là đương lượng, kí hiệu là Đ

IV Ứng dụng của phương 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, nước Giaven…

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

Phần 2: HỆ THỐNG CÁC DẠNG BÀI TẬP ĐẶC TRƯNG VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI

Dạng 1: Chỉ có một cation kim loại bị khử

1 Phương pháp

- Viết các quá trình xảy ra ở các điện cực bằng cách vận dụng các quy tắc 1

(quá trình khử xảy ra ở catot) và quy tắc 2 (quá trình oxi hoá ở anot)

- Sau đó cộng 2 nửa phản ứng ở 2 điện cực khi đó ta được phương trình điệnphân tổng quát

- Sử dụng phương trình điện phân tổng quát như phản ứng hóa học thôngthường để tính số mol các chất khác từ chất đã biết

- Từ công thức Faraday → số mol chất thu được ở điện cực được tính nhưsau:

Số mol = \f(I.t,n.F

- Nếu đề bài cho I và t thì trước hết tính số mol electron trao đổi ở từng điện cực (ne) theo công thức: ne = \f(I.t,F (*)

(với F = 96.500 khi t = giây và F = 26,8 khi t = giờ)

- Trong nhiều trường hợp có thể dùng định luật bảo toàn mol electron (số mol electron thu được ở catot = số mol electron nhường ở anot) để giải cho nhanh

2 Một số bài tập minh họa

Bài tập 1: Bài tập 7: Hòa tan 13,68 gam muối MSO4 vào nước được dungdịch X Điện phân X (với điện cực trơ, cường độ dòng điện không đổi) trong thờigian t giây, được y gam kim loại M duy nhất ở catot và 0,035 mol khí ở anot Cònnếu thời gian điện phân là 2t giây thì tổng số mol khí thu được ở cả hai điện cực là0,1245 mol Xác định M và tính y là:

+2e 2+

Bài tập 2: Điện phân (điện cực trơ, giữa 2 điện cực có màng ngăn, hiệu suất

điện phân 100%) 500 ml dung dịch (CuCl2 0,1M và NaCl 0,5M) với dòng điện có

I = 5A, thời gian 3860 giây Dung dịch thu được có khả năng hòa tan tối đa số gam

Bài tập 3: Tiến hành điện phân (với điện cực Pt) 200 gam dung dịch NaOH

10% đến khi dung dịch NaOH trong bình có nồng độ 25% thì ngừng điện phân.Thể tích khí (ở đktc) thoát ra ở anot và catot lần lượt là:

A 149,3 lít và 74,7 lít B 156,8 lít và 78,4 lít

C 78,4 lít và 156,8 lít D 74,7 lít và 149,3 lít

Hướng dẫn: mNaOH (trước điện phân) = 20 gam Điện phân dung dịch

NaOH thực chất là điện phân nước:

H2O ���dpdd� \f(1,2 O2 ↑(anot) + H2 ↑ (catot)  NaOH không đổi

 m (dung dịch sau điện phân) = 80 gam  m (H2O bị điện phân)

= 200 – 80 = 120 gam  nH2O = \f(20,3 mol → V(O2)

= 74,7 lít và V(H2) = 149,3 lít → đáp án D

Bài tập 4: Sau một thời gian điện phân 200 ml dung dịch CuSO4 ( d = 1,25g/ml) với điện cực graphit (than chì) thấy khối lượng dung dịch giảm 8 gam Đểlàm kết tủa hết ion Cu2+ còn lại trong dung dịch sau điện phân cần dùng 100 mldung dịch H2S 0,5 M Nồng độ phần trăm của dung dịch CuSO4 ban đầu là:

500 s Biết hiệu suất điện phân là 100 %

A 0,32 gam và 0,64 gam B 0,64 gam và 1,28 gam

C 0,64 gam và 1,60 gam D 0,64 gam và 1,32 gam

Hướng dẫn: nCuSO4 = 0,02 = nCu2+

Thời gian cần thiết để điện phân hết Cu2+ là t = 400 (s) → t1 < t < t2

→ Tại t1 có \f(1,2 số mol Cu2+ bị điện phân → m1 = 0,01.64 = 0,64 gam

Và tại t2 Cu2+ đã bị điện phân hết → m2 = 1,28 gam → đáp án B

Bài tập 6: Điện phân 200 ml dung dịch CuSO4 với điện cực trơ và cường độdòng điện 1A Khi thấy ở catot bắt đầu có bọt khí thoát ra thì dừng điện phân Đểtrung hòa dung dịch thu được sau khi điện phân cần dùng 100 ml dung dịch NaOH0,1M Thời gian điện phân và nồng độ mol của dung dịch CuSO4 ban đầu là:

A 965 s và 0,025 M B 1930 s và 0,05 M

C 965 s và 0,05 M D 1930 s và 0,025 M

Hướng dẫn: nNaOH = 0,01 mol

- Khi ở catot bắt đầu có bọt khí (H2) thoát ra chứng tỏ CuSO4 đã bị điện phân hết theo phương trình:

CuSO4 + H2O ���dpdd� Cu ↓+ \f(1,2 O2 ↑ + H2SO4

nNaOH = nOH– = 0,01 mol → nH2SO4 = 0,5.nH+ = 0,5.nOH– = 0,005 (mol)

→ nCu = nCuSO4 = 0,005 (mol) → \f(1.t,2.96500 = 0,005 → t = 965 (s)

ở catot và V lit khí (đktc) ở anot Giá trị của m và V là:

Cu2+ + 2e → Cu (2) 2H2O → 4H+ + O2 + 4e 0,05 → 0,1 0,05 (mol) 0,22  0,44(mol) (2)

2H+ + 2e → H2 (3)

0,06 → 0,06(mol)

Fe2+ + 2e → Fe (4)

0,14 → 0,07 (mol)

mCatôt (tăng) = mCu + mFe = 0,05 64 + 0,07 56 = 7,12 gam

Ở Anôt có 0,03 mol Cl2 và 0,22 mol O2 thoát ra → V = (0,06 + 0,22) 22,4 =

6,272 lít → Chọn D

3 Bài tập tự giải

Bài 1: Điện phân đến hết 0,1 mol Cu(NO3)2 trong dung dịch với điện tực trơ,thì sau điện phân khối lượng dung dịch đã giảm bao nhiêu gam

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

Bài 2: Tính thể tích khí (đktc) thu được 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 82,240 lit D 4,489 lit

Bài 3: Điện phân dung dịch CuCl2 với điện cực trơ, sau một thời gian thuđược 0,32 gam Cu ở catot và một lượng khí X ở anot Hấp thụ hoàn toàn lượng khí

X trên vào 200 ml dung dịch NaOH ở nhiệt độ thường Sau phản ứng nồng độNaOH 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 ?

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

Bài 4: Điện phân 200 ml dung dịch CuSO4 với điện cực trơ bằng dòng điệnmột 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 lượng kim loại sinh ra ở katốt và thời gian điệnphân là:

A 3,2 gam và 1000 s B 2,2 gam và 800 s

C 6,4 gam và 3600 s D 5,4 gam và 1800 s

Bài 5: Điện phân dung dịch một muối nitrat kim loại với hiệu suất dòng điện

là 100%, cường độ dòng điện không đổi là 7,72A trong thời gian 9 phút 22,5 giây.Sau khi kết thúc khối lượng catot tăng lên 4,86 gam do kim loại bám vào Kim loại

đó là

A Cu B Ag C Hg D Pb

Bài 6: Điện phân dung dịch CuCl2 với điện trơ, sau một thời gian thu dược0,32gam Cu ở catot và một lượng khí X ở anot Hấp thụ hoàn toàn lượng khí Xtrên vào 200 ml dung dịch NaOH (ở nhiệt độ thường) Sau phản ứng nồng độNaOH còn lại là 0,05M (giả thiết thể tích dung dịch không thay đổi) Nồng độ banđầu của dung dịch NaOH là?

Bài 7: Điện phân 100 ml dung dịch chứa NaCl với điện cực trơ, có màng

ngăn, cường độ dòng điện I=1,93 A.Tính thời gian điện phân để được dung dịchpH=12 (thể tích dung dịch được xem như không đổi,hiệu suất là 100%):

A.100s B.50s C.150s D.200s

Dạng 2: Bài toán điện phân có nước bị khử hoặc oxi hóa ở điện cực

- H2O bị điện phân cho H2 ở catot và O2 ở anot

Chú ý: Khi giải bài tập cần dựa vào số mol của Mn+, Xm- để biết sau mỗi giaiđoạn hết ion nào và còn ion nào, từ đó kết luận giai đoạn kế tiếp ion nào sẽ bị điệnphân

2 Một số bài tập minh họa

Bài tập 1: Hòa tan 2,88 gam XSO4 vào nước được dung dịch Y Điện phândung dịch Y (với điện cực trơ) trong thời gian t giây thì được m gam kim loại ởcatốt 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.

(Chuyên Khoa học Tự nhiên Hà Nội lần 5 - 2014)

Hướng dẫn: t(s) � nO2 = 0,007 mol

Theo đề:

Bài tập 2: Hòa tan m gam hỗn hợp gồm CuSO4 và KCl vào H2O được dungdịch X Điện phân X với điện cực trơ, giữa 2 điện cực có màng ngăn, hiệu suấtđiện phân 100%, cường độ dòng điện 5(A) tới khi catôt bắt đầu xuất hiện bọt khíthì hết 32 phút 10 giây Dung dịch sau điện phân có khối lượng giảm 5,1 gam sovới khối lượng dung dịch trước điện phân Giá trị của m là:

a → 2a b → ½ b b 2a = 0,1 → a = 0,05

Nếu ở anôt chỉ có Cl2 thoát ra thì b = 0,1 → nCl2 = 0,05(mol)

→ m(dd giảm) = 0,05 64 + 0,05.71 = 6,75 gam > 5,1 → không t/m

Vậy: ở anôt còn xảy ra sự oxi hóa H2O: 2H2O → 4H+ + O2 + 4e (2)

Vậy: m = 0,05 160 + 0,04 74,5 = 10,98 gam → Chọn A

Bài tập 3: Hòa tan 50 gam tinh thể CuSO4.5H2O vào 200 ml dung dịch HCl 0,6 M thu được dung dịch X Đem điện phân dung dịch X (các điện cực trơ) với cường độ dòng điện 1,34A trong 4 giờ Khối lượng kim loại thoát ra ở catot và thể tích khí thoát ra ở anot (ở đktc) lần lượt là (Biết hiệu suất điện phân là 100 %):

→ ne (do Cl– nhường) = 0,12 < 0,2 mol

→ tại anot Cl– đã bị điện phân hết và đến nước bị điện phân

→ ne (do H2O nhường) = 0,2 – 0,12 = 0,08 mol

2H2O → O2 ↑ + 4H+ + 4e

0,02 0,08mol

V (khí thoát ra ở anot) = (0,06 + 0,02).22,4 = 1,792 lít → đáp án A

Bài tập 4: Điện phân 100ml dung dịch chứa NaCl với điện cực trơ, có màng

ngăn, cường độ dòng điện I =1,93A Tính thời gian điện phân để được dung dịch

pH = 12, thể tích dung dịch được xem như không thay đổi, hiệu suất điện phân là100%

A 50s B 100s C 150s D 200s

Hướng dẫn: Vì dung dịch có pH = 12 → Môi trường kiềm

pH = 12 → [H+] = 10-12 → [OH-] = 0,01 → Số mol OH- = 0,001 mol

NaCl → Na+ + Cl

Catot (-) Anot (+)

Na+ không bị điện phân

2H2O + 2e → H2 + 2OH- 2 Cl- → Cl2 ↑ + 2e

0,001 ← 0,001mol

→ Số mol e trao đổi là : n = 0,001 mol

Áp dụng công thức Faraday : n = \f(I.t,F → t = \f(n.F,I = 50 (s) → đáp án A

Bài tập 5: Điện phân có màng ngăn 500 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm

CuCl2 0,1M và NaCl 0,5M (điện cực trơ, hiệu suất điện phân 100%) với cường độdòng điện 5A trong 3860 giây Dung dịch thu được sau điện phân có khả năng hoàtan m gam Al Giá trị lớn nhất của m là

Hướng dẫn:

Số mol e trao đổi khi điện phân là: n= \f(I.t,F = \f(5.3860,96500 = 0,2 mol

n (CuCl2) = 0,1.0,5 = 0,05 mol ; n NaCl = 0,5.0,5 = 0,25 mol

→ n (Cu2+) = 0,05 mol , n (Cl-) = 0,25 + 0,05.2 = 0,35 mol

→ Vậy Cl- dư , Cu2+ hết , nên tại catot nước sẽ bị khử (sao cho đủ số mol enhận ở catot là 0,2 mol)

Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e

2H2O + 2e → H2 + 2OH

0,1 →(0,2-0,1)→ 0,1mol

theo phương trình: Al + OH- + H2O → AlO2- + \f(3,2 H2 ↑