Bài 4: Một số câu hỏi trắc nghiệm
2.2. Giải pháp 3: Các bài toán về điện phân
2.2.3. Bài toán điện phân dương cực tan
a) Có 100 ml dd Cu(NO3)2 0,2M và AgNO3 0,1 M. Điện phân dd với anot Cu, catot Cacbon đến khi hết Ag+ trong dd. Hỏi khối lượng anot, khối lượng catot đã tăng hoặc giảm bao nhiêu g? Tính nồng độ mol/l các ion trong dd sau điện phân (coi như thể tích dd không thay đổi)?
Bài giải
Theo gt ta có: Số mol Cu(NO3)2 = 0,02 mol Số mol AgNO3 = 0,01 mol Số mol Cu2+ = 0,02 mol Số mol Ag+ = 0,01 mol Số mol NO3- = 0,05 mol
Phản ứng điện cực:
- Tại catot (-): Ag+ + 1e → Ag (1) - Tại anot (+): Cu → Cu2+ + 2e (2) Phản ứng điện phân:
Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag (3) 0,005 0,01 0,005 0,01 (mol) Theo pt (2) ta tính được:
+ Khối lượng anot giảm = mCu tan = 0,005.64 = 0,32 (g) + Khối lượng catot tăng = mAg = 0,01.108 = 1,08 (g) + Dung dịch sau điện phân có:
CM(Cu2+) = (0, 02 0, 005) 0,1
+ = 0,25 (M) CM(NO3-) = 0, 05
0,1 = 0,5 (M)
b) Điện phân 200 ml dd hỗn hợp Cu(NO3)2 0,5M và AgNO3 0,1M với I = 2,5A và t = 45 phút 2s.
- Trường hợp 1: anot Ag, catot cacbon.
- Trường hợp 2: anot Cu, catot cacbon.
Hãy tính khối lượng anot giảm, catot tăng trong từng trường hợp?
Bài giải
Theo gt ta có: Số mol Cu(NO3)2 = 0,1 mol Số mol AgNO3 = 0,02 mol
Số mol Cu2+ = 0,1 mol Số mol Ag+ = 0,02 mol I = 2,5 A Thời gian điện phân = 45.60 + 2 = 2702 giây - Trường hợp 1: anot Ag, catot cacbon:
Phản ứng điện cực:
- Tại catot (-): Ag+ + 1e → Ag (1) - Tại anot (+): Ag → Ag+ + 1e (2) Phản ứng điện phân:
Ag (anot) + Ag+(dd) → Ag+(dd) + Ag (catot) (3) 0,07 0,07 0,07 0,07 (mol)
Áp dụng công thức: mAg = . . 108.2, 5.2702
7, 56
. 1.96500
A I t
n F = = (g)
Số mol Ag = 7, 56 0, 07
108 = (mol)
Theo pt (3) ta có: Khối lượng catot tăng = mAg bám vào catot = 7,56 (g) Khối lượng anot giảm = mAg đã bị hòa tan ở anot = 7,56 (g)
(Lượng Ag+ trong dd không thay đổi do Ag+ từ anot tan ra bù cho Ag+ bị điện phân bám vào catot, quá trình điện phân chỉ kết thúc khi anot tan hết).
- Trường hợp 2: anot Cu, catot cacbon:
Phản ứng điện cực:
- Tại catot (-): Ag+ + 1e → Ag (1) Nếu Ag+ hết, Cu2+ tiếp tục điện phân:
Cu2+ + 2e → Cu (2) - Tại anot (+): Cu → Cu2+ + 2e (3) Phản ứng điện phân:
Ban đầu: Cu (anot) + 2Ag+(dd) → Cu2+(dd) + 2Ag (catot) (4) 0,01 0,02 0,02 (mol)
Nếu Ag+ hết: Cu (anot) + Cu2+(dd) → Cu2+(dd) + Cu (catot) (5) 0,025 0,025 0,025 0,025 (mol)
Theo pt (4) nếu Ag+ bị điện phân hết 0,02 mol
Số mol Ag bám vào catot = 0,02 mol;
Số mol Cu tan ra từ anot = 0,01mol
Áp dụng công thức: mAg = . . 108.2, 5. 0, 02.108
. 1.96500
A I t t
n F = = t = 772 giây
Thời gian còn lại điện phân ion Cu2+ = 2702 – 772 = 1930 giây Áp dụng công thức: mCu = . . 64.2, 5.1930
. 2.96500 1, 6 A I t
n F = = (g)
Số mol Cu = 1, 6 0, 025 64 = mol Theo pt (4,5) ta có:
Khối lượng catot tăng = (mAg + mCu ) bám vào catot = 0,02.108 + 0,025.64 = 3,76 (g)
Khối lượng anot giảm = mCu đã bị hòa tan ở anot = (0,01 + 0,025).64 = 2,24 (g) 2.2.3.2. Một số bài tập vận dụng
1. Hoà tan 1,12 g hh (Ag, Cu) vào 19,6 g dd H2SO4 đặc,nóng (ddA) → SO2 + dd muối B. Cho Ba(NO3)2 tác dụng với dd thu được khi oxihoa SO2 ở trên bằng nước Br2 dư → 1,864 g kết tủa. Hoà tan lượng muối B thành 500 ml dd. Đện phân 100 ml dd này trong thời gian 7’43s (đ/c trơ) I = 0,5A
- Tính khối lượng Ag và Cu/hh ban đầu?
- Tính C% của H2SO4 trong ddA biết chỉ có 10% H2SO4 tham gia phản ứng?
- Lấy ẵ ddA pha loóng bằng nước để được dd cú pH=2. Tớnh thể tớch dd sau khi pha loãng?
- Tính khối lượng kim loại giải phóng ở catot?
- Nếu điện phân với anot Cu đến khi trong dd không còn Ag+. Tính khối lượng catot tăng? khối lượng anot giảm?
2. Hoà tan 11,2 g hh (Ag, Cu), cần 19,6 g H2SO4 đặc,nóng → Khí A + 5 lít dd muối B. Cho A + nước Cl2 dư, sau đó thêm dd BaCl2 dư vào thì thu được 18,64 g kết tủa.
- Tính % Kl của hợp kim và C% của H2SO4?
- Nếu cho 280 ml dd NaOH 0,5M vừa đủ hấp thụ hoàn toàn khí A ở trên → khối lượng muối thu được =?
- Lấy 100 ml ddB đem điện phân với (đ/c Pt) thời gian 7phút 43 giây. Tính khối lượng kim loại giải phỏng ở catot và CM các chất trong dd sau điện phân (Vdd =100 ml)
- Nếu điện phân với anot Cu đến khi trong dd không còn Ag+. Tính khối lượng catot tăng? khối lượng anot giảm?
3. Người ta đặt nối tiếp 4 bình điện phân: B1 – 2 điện cực bằng Cu chứa dd CuSO4; B2 - 2 điện cực bằng Ag chứa dd AgNO3; B3 - 2 điện cực bằng C chứa dd NaCl; B4
-2 điện cực bằng Fe chứa dd NaOH.
- Viết ptpư xảy ra ở các điện cực và các bình điện phân?
- Sau 965 giây điện phân, người ta thấy B1 có 0,635 g Cu kết tủa. Tính cường độ I?
- Tính khối lượng kim loại bám vào catot bình 2?
- Trong điều kiện thí nghiệm, 1 mol khí V = 22,4 lít. Tính thể tích khí thu được ở bình 3, 4?
- Anot bình 1, 2 giảm bao nhiêu g?