Lí thuyết điện phân và bài tập điện phân

+ 2 22H O 4H + O 4e    2- 4 2 + Anot SO ,H O  2+Cu + 2e Cu 1 4 2 2 4 22 CuSO + H O Cu + H SO + Oñpdd LÍ THUYEÁT ÑIEÄN PHAÂN VAØ BAØI TAÄP ÑIEÄN PHAÂN Trang 11 2009 Giải: a) Sơ đồ điện phân: Ba(OH)2 Phương trình điện phân: b) 3AgNO Sơ đồ điện phân: AgNO3 Phương trình điện phân: - KBr Sơ đồ điện phân: KBr Phương trình điện phân: - Na2SO4 Sơ đồ điện phân: Na2SO4 Phương trình điện phân: Bài 2: Viết các quá trình điện phân lần lượt xảy ra ở các điện cực khi điện phân dung dịch chứa 3 2FeCl , CuCl , HCl biết thứ tự thế điện hóa như sau: 3+ 2+ 2++ 2+ 2 Fe Cu Fe2H > > > Cu H FeFe 3 2 2 34AgNO + 2H O 4Ag + O + 4HNO  ñpdd 2 2 22KBr + 2H O 2KOH + Br H   ñpdd mn   + 2 Catot - K , H O    - 2 + Anot Br ,H O  - 2 22H O + 2e 2OH + H - 2 2Br Br + 2e    2 222Ba OH 2Ba + O + 2H O ñpnc   2+ Catot - Ba    - + Anot OH  2+Ba + 2e Ba - 2 24OH O + 2H O + 4e   + 2 Catot - Ag , H O    - 3 2 + Anot NO ,H O  +Ag + 1e Ag + 2 22H O 4H + O 4e    + 2 Catot - Na , H O    -2 4 2 + Anot SO ,H O  - 2 22H O + 2e 2OH + H + 2 22H 4H + O 4e  2 2 22H O 2H + O   ñpdd LÍ THUYEÁT ÑIEÄN PHAÂN VAØ BAØI TAÄP ÑIEÄN PHAÂN Trang 12 2009 Giải: - Ở catot: - Ở anot: Bài 3: Viết các phương trình điện phân xảy ra khi điện phân (với điện cực trơ, có màng ngăn) dung dịch chứa a mol CuSO4 và b mol NaCl trong 3 trường hợp: b = 2a; b 2a. Giải: CuSO4, NaCl Phương trình điện phân: (1) a mol  2a mol Khi: b = 2a: 2 muối điện phân vừa hết. Sau khi (1) kết thúc thì nước bị điện phân. b < 2a: Sau khi (1) kết thúc còn dư 4CuSO nên có phản ứng: (2) Sau (2) thì nước bị điện phân. b > 2a: Sau (1) NaCl dư nên có phản ứng: (3) Sau (3) thì nước bị điện phân. Bài 4: Giải thích và viết sơ đồ điện phân: a/ Khi điện phân KCl nóng chảy và khi điện phân dung dịch KCl thì sản phẩm thu được là khác nhau. b/ Khi điện phân dung dịch KNO3, dung dịch H2SO4 thì sản phẩm thu được là giống nhau. 22Cl Cl + 2e   2+Fe + 2e Fe + 22H + 2e H 2+Cu + 2e Cu 3+ 2+Fe + 1e Fe   + 2+ 2 Catot - Na , Cu , H O    2- - 4 2 + Anot SO , Cl , H O  2+Cu + 2e Cu 1 4 2 2 4 22 CuSO + H O Cu + H SO + Oñpdd 22Cl Cl + 2e   4 2 2 4CuSO + 2NaCl Cu + Cl + Na SO    ñpdd 2 2 22NaCl + 2H O 2NaOH + H + Cl   ñpdd mn LÍ THUYEÁT ÑIEÄN PHAÂN VAØ BAØI TAÄP ÑIEÄN PHAÂN Trang 13 2009 Giải: a/ Do ở catot xảy ra sự khử của những chất khác nhau nên phương trình điện phân khác nhau và cho sản phẩm là khác nhau. Sơ đồ điện phân: * KCl nóng chảy Phương trình điện phân: ñp 2 2KCl 2K + Cl Sản phẩm khử tạo thành là kim loại kali. * Dung dịch KCl: + 2 - 2 2 Catot(-) K , H O 2H O + 2e H +OH 2(H O) KCl  - 2 - 2 Anot (+) Cl , H O 2Cl Cl +2e Phương trình điện phân: ñpdd 2 2 2mn 2KCl + 2H O 2KOH+ H + Cl Sản phẩm khử tạo thành là khí hiđro. b/ Ở catot, các ion H + hoặc các phân tử H2O bị khử, cùng giải phóng ra khí H2. Ở anot, H2O bị oxi hóa, giải phóng khí O2. Vì vậy sản phẩm tạo thành giống nhau. Sơ đồ điện phân: * Dung dịch KNO3 + 2 - 2 2 Catot(-) K , H O 2H O+2e H +OH 2 KCl (H O) - 3 2 + 2 2 Anot(+) NO , H O 2H O O +4H +4e Phương trình điện phân: ñp 2 2 2 2H O 2H + O * Dung dịch H2SO4 + 2 + 2 Catot (-) H , H O 2H +2e H 2 4 2 H SO (H O) 2- 4 2 + 2 2 Anot (+) SO , H O 2H O O +4H +4e + + Catot(-) K K +1e K - - 2 Anot(+) Cl 2Cl Cl +2e KCl (nc) LÍ THUYEÁT ÑIEÄN PHAÂN VAØ BAØI TAÄP ÑIEÄN PHAÂN Trang 14 2009 Bài 5: Có một dung dịch chứa anion - 3NO và các cation kim loại có cùng nồng độ mol/l: 2+ + 2+Cu , Ag , Pb . Hãy cho biết trình tự xảy ra sự khử của những ion kim loại này trên bề mặt catot. Giải: Các trình khử ion kim loại ở catot xảy ra theo trình tự sau: ion kim loại nào có tính oxi hóa mạnh hơn sẽ bị khử trước: + 2+ 2+ Ag +1e Ag Cu +2e Cu Pb +2e Pb    Bài 6: Các quá trình oxi hóa và khử xảy ra ở các điện cực có giống nhau không, nếu ta điện phân dung dịch NiSO4 với: a/ Các điện cực trơ (Pt) b/ Các điện cực tan (Ni) Giải: Các quá trình khử ở catot giống nhau, các quá trình oxi hóa ở anot là khác nhau. a/ Điện cực trơ Sơ đồ điện phân 2+ 2 2+ Catot (-) Ni , H O Ni +2e Ni 4 2 NiSO (H O) 2- 4 2 + 2 2 Anot (Pt) (+) SO , H O 2H O O +4H +4e Catot: tạo ra Ni kim loại Anot: tạo ra khí O2. b/ Điện cực tan 2+ 2 2+ Catot (-) Ni , H O Ni +2e Ni 4 2 NiSO (H O) 2- 4 2 2+ Anot (Ni) (+) SO , H O Ni Ni +2e Hiện tượng: Ở anot không có khí bay ra, cực dương bị ăn mòn, có một lượng Ni bám trên cực âm (catot). Giải thích: LÍ THUYEÁT ÑIEÄN PHAÂN VAØ BAØI TAÄP ÑIEÄN PHAÂN Trang 15 2009 Điện cực dương bằng Ni bị ăn mòn, do Ni bị oxi hóa: 2+Ni Ni +2e . Những ion Ni 2+ này lại chuyển dời sang cực âm, tại đây chúng bị khử thành Ni: 2+Ni +2e Ni . Bài tập tự giải: Bài 1: Điện phân một dung dịch chứa anion 3NO  và các cation kim loại có cùng nồng độ mol: 2+ + 2+Cu , Ag , Pb . Hãy cho biết trình tự xảy ra sự khử của những ion kim loại này trên bề mặt catot? Bài 2: Hãy viết ptpư trên mỗi điện cực và ptpư chung (nếu có) cho mỗi sự điện phân sau: a) Dung dịch KCl có màng ngăn và không có màng ngăn. b) Dung dịch chứa đồng thời 2 4K SO và 4CuSO . c) Dung dịch  3 2Cu NO với anot bằng Pt, catot bằng Cu. d) Dung dịch  3 2Cu NO với anot bằng Cu, catot bằng Pt. Bài 3: Hãy nêu hiện tượng và viết ptpư khi điện phân các dung dịch hỗn hợp sau với điện cực Pt: a) HCl và  3 2Cu NO b) NaCl và  3 2Cu NO c)  3 2Zn NO và  3 2Cu NO Xét tất cả các trường hợp có thể xảy ra khi điện phân. Ngoài phương pháp điện phân còn có phương pháp nào tách được kim loại đồng ra khỏi các dung dịch trên? Bài 4: Ion +Na có bị khử hay không, khi người ta thực hiện những phản ứng hóa học sau: a) Điện phân NaCl nóng chảy. b) Điện phân dung dịch NaCl. c) Dung dịch NaOH tác dụng với dung dịch HCl. Viết sơ đồ, phương trình điện phân và phản ứng hóa học đã xảy ra? Bài 5: Cho các chất n x yACl , R O , MOH ở trạng thái nóng chảy LÍ THUYEÁT ÑIEÄN PHAÂN VAØ BAØI TAÄP ÑIEÄN PHAÂN Trang 16 2009 a) Viết phương trình điện phân từng chất? b) Phương pháp điện phân thường dùng điều chế những kim loại nào? Bài 6: Phản ứng nào xảy ra trong quá trình điện phân 2MgCl nóng chảy? A. Sự oxi hóa 2+Mg B. Sự khử ion 2+Mg C. Sự oxi hóa ion -Cl D. Sự khử ion -Cl Bài 7: Trong quá trình điện phân KBr nóng chảy, phản ứng nào xảy ra ở điện cực dương (anot)? A. Ion -Br bị khử B. Ion -Br bị oxi hóa C.Ion +K bị oxi hóa D. Ion +K bị khử Bài 8: Điện phân với điện cực trơ, có màng ngăn một dung dịch chứa các ion 2+ 3+ 2+ -Fe , Fe , Cu , Cl . Thứ tự các ion bị điện phân ở catot là: A. 2+ 3+ 2+Fe , Fe , Cu B. 2+ 2+ 3+Fe , Cu , Fe B. 3+ 2+ 2+Fe , Cu ,Fe D. 3+ 2+ 2+Fe ,Fe , Cu Bài 9: Cho các anion: - - 2- - -Cl , Br , S , I , OH . Dãy nào sau đây sắp xếp đúng thứ thự tăng dần tính oxi hóa của các anion ở anot (điện cực trơ) A. - - 2- - -Cl , Br ,S , I , OH B. - 2- - - -Br ,S , I , OH ,Cl C. - - - 2- -I , Cl ,Br , S , OH D. 2- - - - -S , I , Br , Cl ,OH Bài 10: Phát biểu nào dưới đây không đúng về bản chất quá trình hóa học xảy ra ở điện cực trong sự điện phân? A. Anion nhường electron ở anot B. Cation nhận electron ở catot C. Sự oxi hóa xảy ra ở catot D. Sự khử xảy ra ở anot Bài 11: Có các quá trình sau: a) Điện phân NaOH nóng chảy LÍ THUYEÁT ÑIEÄN PHAÂN VAØ BAØI TAÄP ÑIEÄN PHAÂN Trang 17 2009 b) Điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn c) Điện phân NaCl nóng chảy d) Cho NaOH tác dụng với dung dịch HCl 2. Dạng 2: Bài tập giải thích hiện tượng (sự biến đổi pH, sự thay đổi màu của quỳ tím…). Để làm dạng bài tập này yếu tố cần thiết nhất phải viết chính xác các phương trình điện phân Bài 1: Viết sơ đồ và phương trình phản ứng xảy ra khi điện phân dung dịch hỗn hợp 4CuSO , NaBr . Trong quá trình điện phân, pH của dung dịch thay đổi như thế nào? Biết nồng độ mol của 4CuSO , NaBr bằng nhau. Giải: CuSO4, NaBr Phương trình điện phân: a/2  a Vì nồng độ mol của 2 muối bằng nhau nên trong dung dịch hỗn hợp, số mol của 2 muối phải bằng nhau. Gọi a là số mol của mỗi muối thì sau (1) còn dư a/2 mol 4CuSO . Do muối 4CuSO có phản ứng thủy phân cho môi trường axit nên pH của dung dịch nhỏ hơn 7. Trong quá trình điện phân dung dịch 4CuSO thì pH giảm dần do nồng độ +H tăng dần. Tiếp đến nước bị điện phân: Do nước cạn dần nên nồng độ H + tăng dần, do đó pH giảm dần nhưng giảm chậm do nước cạn đi chậm.   2- - 4 2 + Anot SO , Br , H O  2+Cu + 2e Cu 22Br Br + 2e   4 2 2 4CuSO + 2NaBr Cu + Br + Na SO    ñpdd  4 2 2 42CuSO + 2H O Cu OH + H SO dpdd 2 2 22H O 2H + O     + 2+ 2 Catot - Na , Cu , H O  LÍ THUYEÁT ÑIEÄN PHAÂN VAØ BAØI TAÄP ÑIEÄN PHAÂN Trang 18 2009 Bài 2: Điện phân dung dịch gồm NaCl và HCl có màng ngăn, sau một thời gian điện phân ta thấy: a) Dung dịch thu được làm đỏ quỳ tím. b) Dung dịch thu được không làm đổi màu quỳ tím. c) Dung dịch thu được làm xanh quỳ tím. Hãy giải thích quá trình điện phân xảy ra trong mỗi trường hợp trên và viết ptpư. Giải: a) 2 22HCl H + Cl ñpdd Dung dịch thu được làm đỏ quỳ tím chứng tỏ HCl chưa điện phân xong. b) Dung dịch thu được không làm đổi màu quỳ tím chứng tỏ điện phân vừa hết HCl. c) Dung dịch thu được làm xanh quỳ tím chứng tỏ NaCl đã bị điện phân. Bài 3: Viết ptpư có thể xảy ra khi điện phân dung dịch hỗn hợp gồm 2HCl, CuCl , NaCl với điện cực trơ có màn ngăn. Hãy cho biết pH của dung dịch sẽ thay đổi như thế nào (tăng hay giảm) trong quá trình điện phân. Giải: pH = - lg +H   Thứ tự điện phân: 2 2CuCl Cu + Cl ñpdd : pH không thay đổi do không làm thay đổi +H   và pH < 7. 2 22HCl H + Cl ñpdd : Do +H   giảm nên pH tăng và pH = 7 lúc vừa hết HCl. : pH tiếp tục tăng lên do -OH   tăng và pH > 7. : Do nước cạn dần nên -OH   tăng dần do đó pH tăng chậm. 2 2 22NaCl + 2H O 2NaOH + H + Cl   ñpdd mn 2 2 22NaCl + 2H O 2NaOH + H + Cl   ñpdd mn 2 2 22H O 2H +    ñpdd LÍ THUYEÁT ÑIEÄN PHAÂN VAØ BAØI TAÄP ÑIEÄN PHAÂN Trang 19 2009 Bài 4: Viết phương trình phản ứng điện phân (điện cực trơ) dung dịch từng chất sau: NaCl (có màng ngăn), 4FeSO và HCl đến khi nước bắt đầu điện phân thì ngừng lại. Cho biết quỳ tím đổi màu gì trong dung dịch còn lại sau điện phân từng chất? Rút ra nguyên tắc chung khi điện phân dung dịch muối (của nhóm kim loại và nhóm axit nào) để nhận được dung dịch sau điện phân là axit, bazơ? Giải: Dung dịch sau điện phân làm quỳ tím chuyển thành màu xanh. 4 2 2 2 42FeSO + 2H O 2Fe + O +2 H SO ñpdd mn Dung dịch sau điện phân làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ. 2 22HCl H + Cl ñpdd Dung dịch sau điện phân không làm đổi màu quỳ tím. - Để nhận được dung dịch sau điện phân có môi trường axit, phải điện phân dung dịch muối tạo bởi kim loại có tính khử kém Al (sau Al) và gốc axit có oxi. - Để nhận được dung dịch sau điện phân có môi trường bazơ, phải điện phân dung dịch muối tạo bởi kim loại từ Al trở về trước (Al, kiềm, kiềm thổ) và gốc axit không có oxi. Bài 5: Điện phân nóng chảy muối AX (A là kim loại kiềm, X là Cl, Br, I) thu được chất rắn A và khí B. Cho A tác dụng với nước được dung dịch 'A và khí 'B . Cho 'B tác dụng với B được khí D. Cho D tác dụng với dung dịch 'A được dung dịch E. Viết các pthh và giải thích màu của quỳ tím. Giải: dpnc 22AX 2A + X  (1) (A) (B) 2 22A + 2H O 2AOH + H  ñpnc (2) (A) ( 'A ) ( 'B ) 2 2H + X 2HX (3) (B) ( 'B ) (D) 2 2 22NaCl + 2H O 2NaOH + H + Cl   ñpdd mn LÍ THUYEÁT ÑIEÄN PHAÂN VAØ BAØI TAÄP ÑIEÄN PHAÂN Trang 20 2009 2AOH + HX AX + H O (4) ( 'A ) (D) (E) Theo (1, 2, 3, 4) thì AOH HXn = n . Do đó dung dịch E chính là dung dịch muối AX. Vì các ion +A và  - - - -X Cl , Br , I trung tính nên pH của dung dịch E bằng 7 và quỳ tím có màu tím (không đổi màu). Bài tập tự giải Bài 1: Điện phân dung dịch hỗn hợp 2 4 4H SO , CuSO , KBr với điện cực trơ, màng ngăn xốp. Trong đó nồng độ mol/l của hai muối bằng nhau. Nếu thêm vài giọt quỳ vào thì màu của dung dịch thay đổi như thế nào trong quá trình điện phân? Bài 2: Khi điện phân dung dịch của một loại muối, giá trị pH trong không gian gần điện cực của một cực tăng lên. Dung dịch muối nào bị điện phân? Bài 3: a) Hãy nêu sự giống và khác nhau giữa hai quá trình: Cho Cu tác dụng với dung dịch 3AgNO và điện phân dung dịch 3AgNO với anot bằng Cu. b) Một hợp chất có công thức  3 2CuCO .Cu OH . Từ chất đó hãy trình bày 3 phương pháp điều chế Cu? Phương pháp nào thu được Cu tinh khiết hơn cả? Bài 4: Hãy giải thích: a) Khi điện phân KCl nóng chảy và khi điện phân dung dịch KCl thì sản phẩm thu được là khác nhau. b) Khi điện phân dung dịch 3KNO , dung dịch 2 4H SO thì sản phẩm thu được là giống nhau. Bài 5: Hãy viết sơ đồ và phương trình điện phân xảy ra khi điện phân dung dịch 4CuSO với hai điện cực bằng platin (Pt). Sau khi điện phân được một thời gian, ngắt nguồn điện ngoài và nối hai điện cực trên bằng dây dẫn, có hiện tượng gì xảy ra? Giải thích và minh họa bằng phương trình hóa học? Bài 6: Điện phân canxi clorua nóng chảy được chất rắn A và khí B. Cho A tác dụng với nước thu được khí C và dung dịch D. Thu khí B và C chophản ứng với nhau, LÍ THUYEÁT ÑIEÄN PHAÂN VAØ BAØI TAÄP ÑIEÄN PHAÂN Trang 21 2009 lấy sản phẩm hòa tan trong nước được dung dịch E. Cho một mẫu giấy quỳ tím vào dung dịch E. Quan sát màu của giấy quỳ thấy gì? Đổ toàn bộ dung dịch D vào dung dịch E, màu của giấy quỳ biến đổi như thế nào?Giải thích? (Biết rằng các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn và trong khi thực hiện phản ứng không để mất mát sản phẩm). Bài 7: Điện phân một dung dịch hỗn hợp gồm 2HCl, CuCl , NaCl với điện cực trơ có màng ngăn. pH của dung dịch thay đổi như thế nào trong quá trình điện phân? A. Tăng B. Giảm C. Tăng rồi giảm D. Giảm rồi tăng Bài 8: Điện phân dung dịch 4CuSO với anot bằng đồng, nhận thấy màu xanh của dung dịch không đổi. Đó là do nguyên nhân nào sau đây? A. Sự điện phân không xảy ra B. Thực chất là điện phân nước C. Đồng tạo ra ở catot lại tan ngay D. Lượng đồng bám vào catot bằng lượng đồng tan ra ở anot do điện phân Bài 9: Điện phân dung dịch X chứa hỗn hợp các muối 2 3 2NaCl, CuCl , FeCl , ZnCl . Kim loại cuối cùng thoát ra ở catot trước khi có khí thoát ra là: A. Zn B. Cu C. Fe D. Na Bài 10: Điện phân dung dịch X chứa hỗn hợp các muối 2 3 2NaCl, CuCl , FeCl , ZnCl . Kim loại đầu tiên thoát ra ở catot trước khi có khí thoát ra là: A. Zn B. Cu C. Fe D. Na Bài 11: Những bán phản ứng nào sau đây xảy ra ở catot trong quá trình điện phân dung dịch 2CuBr ? a)    2+Cu dd + 2e Cu r b) (d) - 2 2c) 2H O + 2e 2OH + H    2+ Cu r Cu dd + 2e  + 2 22H O 4H + O 4e  LÍ THUYEÁT ÑIEÄN PHAÂN VAØ BAØI TAÄP ÑIEÄN PHAÂN Trang 22 2009 II. BAØI TAÄP ÑÒNH LÖÔÏNG * Lưu ý: Xem phương trình điện phân như một phản ứng vô cơ bình thường Bài 1: Tiến hành điện phân dung dịch CuSO4 một thời gian, khi ngừng điện phân, ở catot xuất hiện 3,2g kim loại Cu. Hỏi ở anot xuất hiện khí gì và với thể tích là bao nhiêu (đktc)? Giải: Phương trình điện phân: 4 2 2 2 4 1 CuSO + H O Cu + O + H SO 2  Ta có: 2 2 O Cu O 1 1 3,2 n = n = × = 0,025(mol) 2 2 64 V = 0,025 × 22,4 = 0,56(l) Bài 2: Tính lượng các chất tham gia và thu được khi điện phân dung dịch 4ZnSO . 4 2 2 2 42 ZnSO + 2H O 2Zn + O + H SO   ñpdd 2.161g  2mol  2.65g  22,4l  2mol a (g)  x mol y (g)  V (l)  z (mol) Ta có các tỉ lệ: (Trong đó a là số gam chất bị điện phân) Chú ý: Khi đang điện phân, tức là lúc đang có dòng điện chạy qua thì Zn bám ở catot không tác dụng với 2 4H SO trong dung dịch. Lúc ngừng điện phân và để yên thì có phản ứng: 2 4 4 2Zn + H SO l ZnSO + H  DẠNG 1: BÀI TOÁN ĐIỆN PHÂN KHÔNG CHO GIẢ THIẾT CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN I VÀ THỜI GIAN ĐIỆN PHÂN t 2.161 2a2 a x 2.161 = x =  2,652.161 2.65.a a 2.161 = = y y LÍ THUYEÁT ÑIEÄN PHAÂN VAØ BAØI TAÄP ÑIEÄN PHAÂN Trang 23 2009 Bài 3: Điện phân có màng ngăn 150ml dung dịch BaCl2. Khí thoát ra ở anot có thể tích là 112ml (đktc). Dung dịch còn lại trong bình điện phân sau khi được trung hòa bằng HNO3 đã phản ứng vừa đủ với 20g dung dịch AgNO3 17%. a/ Viết phương trình điện phân và các phản ứng hóa học đã xảy ra. b/ Tính nồng độ mol/l của dung dịch BaCl2 trước khi điện phân. Giải: a/ Các phản ứng hóa học: ñpdd 2 2 2 2 2 BaCl + H O H + Cl + Ba(OH) (1) (2) (3) b/ Nồng độ dung dịch BaCl2: Số mol Cl2 sinh ra ở (1): 2Cl 0,112 n = =0,005(mol) 22,4 Khối lượng AgNO3 tham gia (3): 3 3 AgNO AgNO 17×20 m = =3,4(g) 100 3,4 n = =0,02(mol) 170  Theo (1): 2 2BaCl Cl n = n = 0,05(mol) Theo (3): 2 3BaCl AgNO 1 0,02 n = n = =0,01(mol) 2 2 Nồng độ của dung dịch BaCl2 trước điện phân: BaCl2 M 1000×(0,01+0,005) C = =0,01(mol/l) 150 Bài 4: Điện phân (với điện cực platin) 200ml dung dịch  3 2Cu NO đến khi bắt đầu có bọt khí thoát ra ở catot thì dừng lại. Để yên dung dịch cho đến khi khối lượng của catot không đổi thấy khối lượng tăng 3,2g so với lúc chưa điện phân. Tính nồng độ M của dung dịch  3 2Cu NO trước khi điện phân. 2 3 3 2 2 2 3 3 2 Ba(OH) + 2HNO Ba(NO ) + 2H O BaCl + 2AgNO Ba(NO ) + 2AgCl   LÍ THUYEÁT ÑIEÄN PHAÂN VAØ BAØI TAÄP ÑIEÄN PHAÂN Trang 24 2009 Giải: Gọi x là số mol  3 2Cu NO ban đầu x mol x 2x Bắt đầu có bọt khí thoát ra ở catot là lúc nước bắt đầu bị điện phân, nghĩa là  3 2Cu NO bị điện phân vừa hêt.   dp 2 2 2 Catot Anot 2H O 2H + O Ngừng điện phân và để yên dung dịch thì Cu tác dụng với 3HNO loãng, giải phóng khí NO: Ban đầu: x mol 2x Phản ứng : Dư: 2x.3 x x - = 8 4 x 3,2 = = 0,05.x = 0,2 4 64     3 2M Cu NO 0,2 C = = 1 M 0,2 Bài 5: Điện phân 200ml dung dịch CuSO4 với điện cực trơ. Sau một thời gian thấy khối lượng dung dịch giảm đi 8,0g. a/ Tính khối lượng Cu bám trên catot. b/ Sục khí H2S tới dư vào dung dịch sau điện phân, thu được 4,8g kết tủa. Tính nồng độ ban đầu của dung dịch CuSO4. Giải: a/ Phương trình điện phân: (1) Khối lượng dung dịch giảm đi chính là tổng khối lượng của Cu bám vào điện cực và khối lượng của O2 thoát ra. Gọi x là số mol CuSO4 bị điện phân, theo (1) ta có: 4 2 2 2 4 1 CuSO + H O Cu + O + H SO 2   3 2 2 322Cu NO + 2H O 2Cu + O + 4HNO ñpdd  3 3 223Cu + 8HNO 3Cu NO + 2NO + 4H O 2x.3 2x 8  LÍ THUYEÁT ÑIEÄN PHAÂN VAØ BAØI TAÄP ÑIEÄN PHAÂN Trang 25 2009 64x +0,5x.32 = 0,8  x = 0,01. Vậy mCu = 0,01.64 = 0,64(g). b/ Sau phản ứng CuSO4 dư phản ứng với H2S: 4 2 2 4CuSO + H S CuS + H SO Ta có 4 CuS CuSO CuS 4,8 n = =0,05(mol) 96 n = n = 0,05(mol). Vậy nồng độ ban đầu của CuSO4 là: M 0,01+0,05 C = =0,3(M) 0,2 Bài 6: Điện phân 200ml dung dịch muối nitrat kim loại M hóa trị I điện cực trơ cho đến khi trên bề mặt catot xuất hiện bọt khí thì ngừng điện phân. Để trung hòa dung dịch sau điện phân, phải dùng 250ml dung dịch NaOH 0,8M. Mặt khác, nếu ngâm một thanh kẽm có khối lượng 50g vào 200ml dung dịch muối nitrat kim loại nói trên, phản ứng xong khối lượng thanh kẽm tăng thêm 30,2% so với khối lượng ban đầu. a/ Tính nồng độ mol/l của dung dịch muối nitrat trước điện phân. b/ Tìm công thức hóa học của muối nitrat kim loại M. Giải: Điện phân dung dịch MNO3 cho đến khi trên bề mặt catot xuất hiện bọt khí, có nghĩa là toàn bộ lượng ion M + đã bị khử hết và đến lượt các phân tử H2O bị khử sinh ra khí H2. Các phương trình phản ứng: 3 2 2 34MNO + 2H O 4M + 2O + 4HNO ñp (1) (2) (3) Số mol NaOH tham gia ở phản ứng (2): NaOH 0,8×250 n = =0,2(mol) 1000 3 3 2HNO +NaOH NaNO +H O 3 3 2Zn+2MNO Zn(NO ) +2M LÍ THUYEÁT ÑIEÄN PHAÂN VAØ BAØI TAÄP ÑIEÄN PHAÂN Trang 26 2009 Khối lượng thanh Zn tăng thêm là: 30,2×50 m= =15,1(g) 100 a/ Nồng độ mol/l của dung dịch MNO3: Theo (2) và (1): 3 3NaOH HNO MNO n = n = n = 0,2(mol) Nồng độ mol/l của dung dịch muối nitrat kim loại M:\ MNO3 M 0,2 C = =1M 0,2 b/ Công thức hóa học của nitrat kim loại M: Đặt X (g) là phân tử khối của kim loại M. Theo (3): 0,2 mol MNO3 tác dụng với 0,1 mol Zn, sinh ra 0,2 mol kim loại M. Theo dữ kiện bài toán, khối lượng thanh kẽm tăng thêm: 0,2X-6,5=15,1(g) X=108g/mol.  M là Ag Vậy công thức muối nitrat kim loại là AgNO3. Bài tập tự giải Bài 1: Điện phân 100 ml dung dịch chứa 2+ + + 4-Cu , Na , H , ClO ở pH = 1, dùng điện cực Pt. Sau khi điện phân một thời gian, thấy khối lượng catot tăng 0,64 g và dung dịch có màu xanh rất nhạt. a) Viết phương trình phản ứng xảy ra khi điện phân b) Tính nồng độ ion +H trong dung dịch sau khi điện phân, biết thể tích của dung dịch không thay đổi trong quá trình điện phân Bài 2: Điện phân 1 lít dung dịch 3AgNO với hiệu suất điện phân là 80%. Dung dịch sau điện phân có pH = 3. Thể tích của dung dịch được coi như không đổi. Hỏi: a) Nồng độ của các chất trong dung dịch sau điện phân b) Khối lượng 3AgNO trong dung dịch ban đầu. Bài 3: Hòa tan hoàn toàn 20 g 2 4K SO vào 150 3cm nước được dung dịch A rồi đem điện phân dung dịch này. Sau khi điện phân, khối lượng 2 4K SO trong dung dịch LÍ THUYEÁT ÑIEÄN PHAÂN VAØ BAØI TAÄP ÑIEÄN PHAÂN Trang 27 2009 chiếm 15% khối lượng của dung dịch. Tính thể tích khí thoát ra ở mỗi điện cực đo ở 020 C và 1atm. Lượng nước bay hơi không đáng kể và khối lượng riêng của nước là 1g/ 3cm . Bài 4: Điện phân 1 lít dung dịch NaCl ( D = 1,2 g/ml) thu được một khí duy nhất thoát ra ở điện cực. Lấy dung dịch sau điện phân cô cạn cho bay hết hơi nước thu được 125 g chất rắn. Đem nung lượng chất rắn này thấy khối lượng giảm đi 8 g. a)Tính hiệu suất phản ứng điện phân và nồng độ % của dung dịch NaCl ban đầu. b) Tính khối lượng dung dịch sau điện phân. Bài 5: Điện phân dung dịch chứa m g hỗn hợp 4CuSO và NaCl đến khi nước bắt đầu điện phân thì dừng lại. Ở anot thu được 0,448 lít khí ở đktc và dung dịch sau điện phân hòa tan được tối đa 0,68 g 2 3Al O . a) Tính m b) Tính khối lượng catot tăng c) Tính khối lượng dung dịch giảm. Bài 6: Điện phân 200 ml dung dịch 2CaCl 0,1 M, khi dòng điện phân thu được 0,084 lít khí ở đktc. a) Tính nồng độ mol của dung dịch sau điện phân. b) Tính thể tích dung dịch 3HNO 10% ( D = 1,01 g/ 3cm ) cần lấy để trung hòa dung dịch sau điện phân. Bài 7: Điện phân dung dịch 2BaCl với điện cực trơ có màng ngăn, sau một thời gian thấy ở anot thoát ra 0,56 lít (đktc) một chất khí. Có bao nhiêu lít khí (đktc) thoát ra ở catot? A. 0,56 lít B.5,6 lít C. 0,12 lít D. 1,12 lít Bài 8: Điện phân nóng chảy hoàn toàn 14,9 g muối clorua cả một kim loại hóa trị I thu được 2,24 lít khí (đktc) ở anot. Kim loại đó là: A. Li B. Na C. K D. Rb Bài 9: Điện phân nóng chảy hoàn toàn 19,0 g muối 2MCl thu được 4,48 lít khí (đktc) ở anot. M là kim loại nào cho dưới đây? LÍ THUYEÁT ÑIEÄN PHAÂN VAØ BAØI TAÄP ÑIEÄN PHAÂN Trang 28 2009 A. Ca B. Ba C. Mg D. Be Bài 10: Điện phân 250 ml dung dịch 4CuSO với điện cực trơ, khi ở catot bắt đầu có bọt khí thì ngừng điện phân, thấy khối lượng catot tăng 4,8 g. Nồng độ mol của 4CuSO là: A. 0,2 M B. 0,3 M C. 0,4 M D. 0,5 M Bài 11: Chia m g hỗn hợp muối clorua kim loại kiềm và 2BaCl thành 2 phần bằng nhau: - Phần 1: Cho tác dụng với dung dịch 3AgNO dư thu được 8,61 g kết tủa. - Phần 2: Điện phân nóng chảy hoàn toàn thì thể tích khí (đktc) thu được ở anot là: A. 0,112 lít B. 0,224 lít C. 0,336 lít D. 0,672 lít * Lưu ý: Khi điện phân các dung dịch sau: - Axit có oxi. - Bazơ kiềm NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2. -Muối tạo bởi axit có oxi và bazơ kiềm, chính là điện phân H2O của dung dịch theo phả ứng 2 2 2 1 H O H + O 2  . Chất tan không đổi. Bài 1: Tiến hành điện phân 200g dung dịch NaOH10% đến khi dung dịch NaOH có nồng độ 25% thì ngừng điện phân. Tìm thể tích khí ở hai điện cực (đktc)? Giải: Ta có: NaOH 200×10 m = =20(g) 100 Vì điện phân dung dịch NaOH chỉ có H2O điện phân nên khối lượng NaOH không đổi: dd NaOHm sau điện phân 20 100 80( ) 25 g    DẠNG 2: BÀI TOÁN ĐIỆN PHÂN DUNG DỊCH CHỈ CÓ H2O ĐIỆN PHÂN Ở HAI ĐIỆN CỰC LÍ THUYEÁT ÑIEÄN PHAÂ