Bai tap dien phan tuyen sinh dai hoc tu 2007 den 2014 co loi giai chi tiet

Đểdung 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 A.. dung dịch làm phenolpt[r]

BÀI TẬP ĐIỆN PHÂN TRONG ĐỀ THI ĐẠI HỌC TỪ NĂM 2007-2014

CÓ LỜI GIẢI CHI TIẾT Một số chú ý khi giải toán:

-Quá trình xảy ra tại các điện cực:

+ Tại catot (-): các cụm từ sau là tương đương: xảy ra quá trình khử (nhận e), sự khử, bị khử + Tại Anot (+): các cụm từ sau là tương đương xảy ra quá trình oxi hoá (cho e), sự oxh, bị oxh

Kinh nghiệm

-Tên cực và dấu:

+ anion là ion – , anot là cực +

+ cation là ion +, catot là cực –

Như vậy trong quá trình điện phân tên ion và tên cực ngược nhau về dấu.

-Quy tắc kinh nghiệm “ khử cho o lấy(nhận), bị gì sự nấy” Chất(khử cho o lấy) thì ngược với quá trình(bị gì sự nấy)

-Sự tập trung các ion ở cực: Hiểu “nôm na” như sau:

+ catot (-) nên hút ion +, ion + cần nhận e để trở nên trung hòa

+ anot (+) nên hút ion -, ion – thì cho e để trở nên trung hòa

(Tuy nhiên sự cho nhận e và thứ tự ưu tiên còn phụ thuộc vào loại ion xem phần 2 §iÖn ph©n dung dÞch)

các dạng điện phân

1 Điện phân nóng chảy

a) Điện phân nóng chảy oxit: chỉ dụng điều chế Al

6 NaAlF

Quá trình điện phân:

+ Catot (-):2Al +6e3+  2Al

+ Anot (+)

điện cùc lµm b»ng graphit (than ch×) nªn bÞ khÝ sinh ra ë anot ¨n mßn

2-2 2

e

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

dpnc

dpnc

2 3

dpnc

- Hụ̃n hợp khí ở anot có thờ̉ gụ̀m: CO, CO2 và O2

b) Điện phân nóng chảy hiđrôxit

Tổng quát:

dpnc

1

2

Catot (-): 2M+ +2e 2M

Anot (+): 2OH- -2e 2 2

1

c) Điện phân nóng chảy muối clorua

Tổng quát:

dpnc

2 Điện phân dung dịch

-Vai trò của nước:

+ 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:2H2O + 2e  H2 +

2OH-ở

anot: 2H2O  O2 + 4H+ + 4e

Về bản chất nớc nguyên chất không bị điện phân do điện trở 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

Th t ư ư điện phõn tại cỏc điện cực:

-Dãy điợ̀n hóa:

…Mg2+/Mg Al3+/Al Zn2+/Zn Cr2+/Cr S/S2- Fe2+/Fe Cr3+/Cr2+ Ni2+/Ni Sn2+/Sn Pb2+/Pb Fe3+/Fe 2H+/H2 Sn4+/Sn2+ Cu2+/Cu I2/2I- Fe3+/Fe2+ Ag+/Ag Hg2+/Hg Br2/2Br- Cl2/2Cl-

F2/2F Quy luật chung:

ở katot: cation nào có tính oxi hóa mạnh thì bị điện phân trớc

ở anot: anion nào có tính khử mạnh bị điện phân trớc

-Quy t c catot(-) ă

+ 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

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

-Quy tắc anot(+)

Thứ tự ưu tiờn

-anion gụ́c axit, OH- của baz ơ, OH- của nước điợ̀n phõn theo thứ tự

-S >I >Br >Cl >RCOO->OH H O2

- Các anion cha oxi nh:

- định luật điợ̀n phõn:

A m=

n F

It

Trong đó:

+ m khụ́i lượng chṍt giải phóng ở điợ̀n cực (đơn vị gam)

+A khụ́i lượng mol chṍt thu được ở điợ̀n cực

+n: sụ́ e trao đụ̉i ở điợ̀n cực

+I: cường đụ̣ dòng điợ̀n (A )

+t: thời gian điợ̀n phõn (s)

+ F = 96500 C/mol

 Một số chỳ ý khỏc:

-Để giải nhanh nên viết quá trình cho nhận e trên các điện cực và sử dụng thêm biểu thức số mol electron trao đổi: ne = It/F.(suy ra từ phương trình Faraday)

-Nếu điện cực không phải là điện cực trơ thì xảy ra phản ứng giữa các chất làm điện cực với với sản phẩm tạo thành ở điện cực đó

-m catot tăng là m kim loại tạo thành khi điện phân bám vào

-mdd (sau điện phân) = mdd trước điện phân - m↓↑

…

Bài tập:

Các câu hỏi được lấy từ các mã đề thi tuyến sinh của bộ GD-ĐT và được giữ nguyên thứ tự câu hỏi của các mã đề là số lớn nhất trong các mã đề thi tuyến sinh của bộ GD-ĐT

Một số bài tập được giải theo cách truyền thống – viết phương trình phân tử, đặt ẩn, giải hệ phương trình tuy nhiên các bài tập đó hoàn toàn có thể giải bằng cách viết quá trình cho nhận e trên các điện cực với các chú ý khi giải toán đã nêu trên

Năm 2007======================

Câu 37kb-07: Điện phân dung dịch chứa a mol CuSO4và b mol NaCl (với điện cực trơ, có màng

ngăn xốp) Đểdung 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)

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

Bài Giải:

CuSO4 Cu2+ + SO4

2-a mol 2-a

NaCl  Na+ + Cl

-b mol -b

Cu2+ + 2Cl-  Cu + Cl2 (3)

a b

dung dịch làm phenolptalein chuyến sang màu hồng khi có phản ứng tạo môi trường kiềm như sau:

2Cl- + 2H2O  2OH- + Cl2 + H2

 Cl- dư.Từ phương trình (3) ta có: a/1 < b/2  2a < b

Câu 30ka7: Điện phân dung dịch CuCl2với điện cực trơ, sau một thời gian thu được 0,32 gam

Cu ởcatôt và một lượng khí X ởanôt Hấp thụhoàn toàn lượng khí X trên vào 200 ml dung dịch NaOH (ởnhiệt độthường) Sau phản ứng, nồng độNaOH còn lại là 0,05M (giảthiết thểtích dung dịch không thay đổi) Nồng độban đầu của dung dịch NaOH là (cho Cu = 64)

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

Bài Giải:

nCu = 0,005 mol

=>nCl2 = 0,005 mol

Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O (1)

0,005 ->0,01 ( Mol )

Sau phản ứng, nồng độNaOH còn lại là 0,05M => nNaOH dư = 0,05.0,2 = 0,01 M

∑nNaOH = nNaOH(pư (1)) + nNaOH dư = 0,01 + 0,01 = 0,02 mol

CM NaOH = 0,02/0,2 = 0,1 M

Năm 2008==========================

Câu 19ka8:Khi điện phân NaCl nóng chảy (điện cực trơ), tại catôt xảy ra

A sựoxi hoá ion Na+ B sựoxi hoá ion Cl- C sựkhửion Cl- D sựkhửion Na+

Bài Giải:

Catot cực âm hút ion + loại B, C

Ion + nhận e, sự khử loại A

Năm 2009=========================

Câu 32kb-09: Điện phân nóng chảy Al2O3với anot than chì (hiệu suất điện phân 100%) thu

được m kg Al ởcatot và 67,2 m3(ở đktc) hỗn hợp khí X có tỉkhối so với hiđro bằng 16 Lấy 2,24 lít (ở đktc) hỗn hợp khí X sục vào dung dịch nước vôi trong (dư) thu được 2 gam kết tủa Giá trịcủa m là

A 108,0 B 67,5 C 54,0 D 75,6.

Bài Giải:

nCO2 = NcaCO3 = 2/100 = 0,02 mol

nX = 67,2/22,4 = 0,3 kmol

Trong 67,2m3 khí có nCO2 = 67,2.103/22,4 = 0,6 kmol

Trong X gồm có: CO2: 0,6kmol, CO: xkmol, O2(dư): ykmol

X+ y + 0,6 = 3

0,6.44 + 28x + 32y = 32.3

Giải ra: x = 1,8, y = 0,6

Bảo toàn nguyên tố oxi: NO2 ban đầu = nCO2 + ½.nCO + nO2 dư = 0,6 + 0,9 + 0,6 = 2,1kmol Trong Al2O3: nAl2O3 = nO.2/ 3=2,2.2,1/3 = 2,8

M = 2,8.108 =75,6 kg

Câu 36kb-09: Điện phân có màng ngăn 500 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm CuCl20,1M 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 khảnăng hoà tan m gam Al Giá trịlớn nhất của m là

A 5,40 B 1,35 C 2,70 D 4,05.

Bài Giải:

nCuCl2 = 0,05 mol;

nNaCl = 0,25 mol

=> nCl- = 0,35 mol

Ne = It/F = 3.3860/96500 = 0,2 mol

Các bán phản ứng xảy ra ở các điện cực:

Anot (+) Cl-; H2O

2Cl- → Cl2 + 2e

0,2 -0,2

=> Cl- dư, H2O chưa bị oxi hóa.

Catot(-):NA+;Cu2+;H2O

Cu2+ + 2e → Cu

0,05 -0,1

Ne còn = 0,2 – 0,1 = 0,1 mol

2H2O + 2e → 2OH- + H2

0,1 -0,1

Phản ứng hòa tan Al:

Al + OH- + H2O → AlO2- + 3/2H2

0,1< -0,1

=> mAl = 27.0,1 = 2,7 g

Năm 2010==========================

Câu 1ka-10:Phản ứng điện phân dung dịch CuCl2(với điện cực trơ) và phản ứng ăn mòn điện

hoá xảy ra khi nhúng hợp kim Zn-Cu vào dung dịch HCl có đặc điểm là:

A Phản ứng ởcực âm có sựtham gia của kim loại hoặc ion kim loại

B Phản ứng xảy ra luôn kèm theo sựphát sinh dòng điện

C Đều sinh ra Cu ởcực âm

D Phản ứng ởcực dương đều là sựoxi hoá Cl–

Câu 46ka-10: Điện phân (với điện cực trơ) một dung dịch gồm NaCl và CuSO4có cùng sốmol,

đến khi ởcatot xuất hiện bọt khí thì dừng điện phân Trong cảquá trình điện phân trên, sản phẩm thu được ởanot là

A khí Cl2và H2 B khí Cl2và O2 C khí H2và O2 D chỉcó khí Cl2.

Bài Giải:

2NaCl + CuSO4 → Cu + Cl2↑ + Na2SO4 (1)

(anot)

CuSO4 còn dư sau (1)

=> 2CuSO4 + 2H2O → 2Cu + O2 + 2H2SO4 (2)

(anot)

Câu 26kb-10: Điện phân (với điện cực trơ) 200 ml dung dịch CuSO4 nồng độx mol/l, sau một

thời gian thu được dung dịch Y vẫn còn màu xanh, có khối lượng giảm 8 gam so với dung dịch ban đầu Cho 16,8 gam bột sắt vào Y, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 12,4 gam kim loại Giá trịcủa x là

A 1,50 B 3,25 C 2,25 D 1,25.

Bài Giải:

4

16,8

56

a a a ½ a  64a + 16a = 8  a = 0,1 mol

0,1 0,1

0,2x -0,1 0,2x -0,1 0,2x -0,1

Ta có: mkim loại = m Cu (3) + mFe dư = (0,2x – 0,1).64 + (0,3-0,2x ).56 = 12,4

 x = 1,25

Năm-2011================

Câu 1Ka-2011:Hoà tan 13,68 gam muối MSO4vào nước được dung dịch X Điện phân X (với

điện cực trơ, cường độdòng điện không đổi) trong thời gian t giây, được y gam kim loại M duy nhất ởcatot và 0,035 mol khí ởanot Còn nếu thời gian điện phân là 2t giây thì tổng sốmol khí thu được ởcảhai điện cực là 0,1245 mol Giá trịcủa y là

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

Bài Giải:

Điện phân trong thời gian t giây thu được 0,035 mol khí vậy 2t giây ta sẽ thu được 0,035.2=0,07 mol khí, nhưng thực tế ta thu được 0,1245 mol khí, sự chênh lệch số mol đó là do điện phân nước tạo khí H2

→ nH2 = 0,1245 – 0,07 = 0,0545

H2O → H2 + 1/2O2

0,0545 0,02725

→ nO2 tạo ra do muối điện phân = 0,07 – 0,02725 = 0,04275

MSO4 + H2O → M + H2SO4 + 1/2O2

0,0855 -0,04275

→ M muối = 13,68/0,0855 = 160 → M = 64

→ m Cu tính theo t giây là mCu = 2.0.035.64 = 4,480 gam

Câu 34khối A-2011: Điện phân dung dịch gồm 7,45 gam KCl và 28,2 gam Cu(NO3)2(điện cực

trơ, màng ngăn xốp) đến khi khối lượng dung dịch giảm đi 10,75 gam thì ngừng điện phân (giảthiết lượng nước bay hơi không đáng kể) Tất cảcác chất tan trong dung dịch sau điện phân là

A KNO3và KOH B KNO3, HNO3và Cu(NO3)2

C KNO3, KCl và KOH D KNO3và Cu(NO3)2

Bài Giải:

nKCl = 0,1 ; nCu(NO3)2 = 0,15

2KCl + Cu(NO3)2 → Cu + 2KNO3 + Cl2

0,1 -0,05 -0,05 -0,05

KCl hết , Cu(NO3)2 còn = 0,15 – 0,05 = 0,1

Cu(NO3)2 + H2O → Cu + 2HNO3 + 1/2O2

x -x -1/2x

m dung dịch giảm = khối lượng của Cu kết tủa + mCl2 và O2 bay ra

→ (0,05 + x)64 + 0,05.71 + 1/2x.32 = 10,75 → x = 0,05

→ Cu(NO3)2 vẫn còn dư → dung dịch sau pứ chứa KNO3; HNO3 và Cu(NO3)2

Câu 44a11:Khi điện phân dung dịch NaCl (cực âm bằng sắt, cực dương bằng than chì, có màng

ngăn xốp) thì

A ởcực âm xảy ra quá trình oxi hoá H2O và ởcực dương xảy ra quá trình khửion Cl −

B ởcực dương xảy ra quá trình oxi hoá ion Na+và ởcực âm xảy ra quá trình khửion Cl .− C.ởcực âm xảy ra quá trình khửion Na+−

D ởcực âm xảy ra quá trình khửH2O và ởcực dươngxảy ra quá trình oxi hoá ion Cl − Giải thích:

Trong bình điện phân, ion Na+ tiến về cực âm, do ion Na+ có tính oxi hóa rất yếu nên không bị khử mà nước sẽ bị khử, còn ở cực dương do Cl- có tính khử mạnh hơn nước nên bị oxi hóa

Câu 28cao đẳng: Điện phân 500 mldung dịch CuSO40,2M (điện cực trơ) cho đến khi ởcatot thu

được 3,2 gamkimloại thì thểtích khí (đktc) thu được ởanot là

A 1,12 lít B 2,24 lít C 0,56 lít D 3,36 lít.

Bài Giải:

n Cu 2+

= 0,5.0,2 = 0,1

Katot có mCu = 0,05

ở anot: 2H2O  O2 + 4H+ + 4e

a -4a

Bảo toàn electron: 0,05.2 = 4a

 a = 0,025  V = 0,56 lit

Năm-2012================

Câu 17ka-2012: Điện phân 150 mldung dịch AgNO31M với điện cực trơtrong t giờ, cường

độdòng điện

không đổi 2,68A (hiệu suất quá trình điện phân là 100%), thu được chất rắn X, dung dịch Y và khí Z Cho 12,6 gam Fevào Y, sau khi các phản ứng kết thúc thu được 14,5 gam hỗn hợp kimloại và khíNO (sản phẩm khửduy nhất của N+5) Giá trịcủa t là

A 1,2 B 0,3 C 0,8 D 1,0.

Bài Giải:

mol

x mol x mol

3x/ -x

Fe + 2AgNO 3  Fe(NO 3 ) 2 + 2Ag

(0,15 – x)/2 (0,15 – x) (0,15 – x)

m KL tăng = m Ag – m Fe phản ứng  14,5 – 12,6 = 108.(0,15 – x) – 56.[3x/8 + (0,15 – x)/2]  x = 0,1 mol

n e trao đổi = 1.n Ag+ =

I.t

F  t =

0,1.1.96500 2,68.3600 = 1,0 giờ.

Câu 14b-2012: Điện phân dung dịchhỗn hợp gồm0,1 mol FeCl3, 0,2 mol CuCl2và 0,1 mol HCl

(điện cực trơ).Khi ởcatot bắt đầu thoát khí thì ởanot thu được V lít khí (đktc) Biết hiệu suất của quá trình điện phân là 100% Giá trịcủa V là

A 5,60 B 11,20 C 4,48 D 22,40.

Hướng dẫn:

Cách1: Các ion tham gia điện phân ở catot theo thứ tự tính oxi hóa từ mạnh đến yếu ( Fe 3+ > Cu 2+ > H + >

Fe 2+ ).Khi ở catot bắt đầu thoát khí ( tức H + chỉ mới bắt đầu điện phân ) → Fe 3+ chỉ bị khử thành Fe 2+ và

Cu 2+ bị khử hoàn toàn ) → ne - trao đổi = 0,1.1 + 0,2.2 = 0,5 → nCl 2 ( tạo ra ở anot ) = 0,5/2 = 0,25 ( 2Cl

C2: điện phân đến khi xuất hiện bọt khí bên catot chứng tỏ điện phân đến H+

Dễ có 2n Cl2 = n Fe3+ + 2n Cu2+ = 0,5 mol => nCl2 = 0,25 mol => V = 5,6 lit

Câu 18cao đẳng:Tiến hành điện phân (với điện cực trơ) V lít dung dịch CuCl2 0,5M Khi dừng

điện phân thu được dung dịch X và 1,68 lít khí Cl2(đktc) duy nhất ởanot Toàn bộdung dịch X tác dụng vừa đủvới 12,6 gam Fe Giá trịcủa V là

A 0,15 B 0,80 C 0,60 D 0,45.

Bài Giải:

CuCl2

dd

dp

  Cu + Cl2

0,075< -1,68/22,4 = 0,075

dung dịch X : CuCl2 còn dư

Fe + CuCl2  FeCl2 + Cu

12,6/56=0,025 0,225

nCuCl2 = 0,075 + 0,225 = 0,3(mol) => V = 0,3/0,5 = 0,6

Năm 2013===================

Câu 9:Tiến hành điện phân dung dịch chứa mgam hỗn hợp CuSO4và NaCl (hiệu suất 100%,

điện cực trơ, màng ngăn xốp), đến khi nước bắt đầu bị điện phân ởcảhai điện cực thì ngừng điện phân, thu được dung dịch X và 6,72 lít khí (đktc) ởanot Dung dịch X hòa tan tối đa 20,4 gam Al2O3

Giá trịcủa m là

A 25,6 B 50,4 C 51,1 D 23,5.

Bài Giải:

CuSO 4 +2NaCl >Cu+Cl 2 +Na 2 SO 4 (1)

x 2x x

*Nếu CuSO 4 dư sau (1)

CuSO 4 +H 2 O >Cu+(1/2)O 2 +H 2 SO 4

y 0,5 y y

Al 2 O 3 +3H 2 SO 4 >Al 2 (SO 4 ) 3 +3H 2 O

0,2 >0,6

y=0,6 >0,5y=0,3(loại)

*Nếu NaCl dư sau (1)

y y 0,5y 0,5y

Al 2 O 3 +2NaOH >2NaAlO 2 +H 2 O

0,2 0,4

y=0,4 >x=0,1

* Chú ý: vì Al2O3 lưỡng tính nên có thể axit hoặc bazo dư

Năm 2013 cao đẳng (mã đề 958)

Câu 6:Sản phẩm thu được khi điện phân dung dịch KCl (điện cực trơ, màng ngăn xốp) là

A KOH, O2và HCl B KOH, H2và Cl2 C K và Cl2 D K, H2và Cl2.

Giải thích:

Sản phẩm thu được khi điện phân dung dịch KCl (điện cực trơ, màng ngăn xốp) là : KOH, H2 và Cl2

Câu 50: Điện phân dung dịch gồm NaCl và HCl (điện cực trơ, màng ngăn xốp) Trong quá trình

điện phân, so với dung dịch ban đầu, giá trịpH của dung dịch thu được

A không thay đổi B tăng lên

C giảm xuống D tăng lên sau đó giảm xuống

Giải thích:

Dung dịch gồm NaCl và HCl ban đầu có pH < 7

Khi điện phân, trước hết xảy ra phản ứng: 2HCl  H2+ Cl2 (1)

Phản ứng (1) làm pH dung dịch tăng dần Khi HCl bị điện phân hết thì dung dịch có pH = 7 Nếu tiếp tục điện phân sẽ xảy ra phản ứng: 2NaCl + 2H2O  H2+ Cl2+ 2NaOH (2)

Phản ứng (2) tạo ra NaOH làm pH dung dịch tăng dần

Vậy trong quá trình điện phân , so với dung dịch ban đầu, giá trị pH của dung dịch thu được sẽ tăng lên

Năm 2014======================================

Khối A:

Câu 20 Điện phân dung dịch X chứa a mol CuSO4 và 0,2 mol KCl (điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dòng điện không đổi) trong thời gian t giây, thu được 2,464 lít khí ở anot (đktc) Nếu thời gian điện phân là 2t giây thì tổng thể tích khí thu được ở cả hai điện cực là 5,824 lít