Chuyên đề Nhiệt luyện và điện phân

........................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... VD12 : Thổi một luồng khí CO dư qua ống đựng a gam hỗn hợp CuO, Fe3O4, FeO, Al2O3 nung nóng thu được 5,1 gam chất rắn. Khí thoát ra được cho vào nước vôi trong dư thu được 15 gam kết tủa trắng. Tìm a ? .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... VD13 : Dẫn một luồng khí CO dư đi qua ống nghiệm đựng m gam hỗn hợp gồm CuO và Fe3O4 nung nóng. Khi phản ứng xảy ra thu được 4,8 gam chất rắn hỗn hợp kim loại và ôxit dư. Khí thoát ra dẫn vào 250 ml dung dịch Ca(OH)2 0,2M thì thấy có 3 gam kết tủa trắng. Lọc kết tủa đem nung dung dịch thu được thêm 2 gam kết tủa nữa. Tính giá trị m ? (ĐS : 5,92 gam) .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... VD14 : Cho một luồng khí CO qua m gam bột Fe2O3 nung nóng thu được 14 gam hỗn hợp X gồm 4 chất rắn. Cho hỗn hợp X tan hoàn toàn trong dung dịch HNO3 thu được 2,24 lít NO (đktc). Tìm m ? (ĐS : 16,4 gam) .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... VD15 : Khử hoàn toàn hỗn hợp FeO, CuO, Fe2O3 cần 4,48 lít H2 (đktc). Nếu cũng khử toàn bộ hỗn hợp trên bằng khí CO và lượng CO2 sinh ra cho vào dung dịch nước vôi trong dư sẽ thu được lượng kết tủa là bao nhiêu ? .......................................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................................... GV : Nguyễn Vũ Minh LTĐH - 2012 Đt : 0914449230 Email : minhnguyen249@yahoo.com 3 VD16 : Để khử 6,4 gam một ôxit kim loại cần 2,688 lít H2 (đktc). Nếu lấy lượng kim loại đó cho tác dụng với dung dịch HCl thì giải phóng 1,792 lít H2 (đktc). Tìm kim loại đó ? .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... VD17 : Cho một luồng khí CO đi qua ống sứ chứa a gam hỗn hợp A gồm CuO, Fe3O4, FeO, Al2O3 , MgO nung nóng. Sau một thời gian, trong ống sứ còn lại b gam hỗn hợp chất rắn B. Hỗn hợp khí thoát ra cho hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch Ba(OH)2 dư thu x gam kết tủa. Thiết lập mối quan hệ a, b, x ? (Đs : a = b + 16x/197) .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... VD18 (soạn) : Cho một luồng khí CO qua m gam bột Fe2O3 nung nóng thu được 17,2 gam hỗn hợp X gồm 4 chất rắn. Cho hỗn hợp X tan hoàn toàn trong dung dịch HNO3 thu được 3,36 lít NO (đktc). Tìm m ? (ĐS : 20,8 gam) VD19 : Cho khí CO dư đi qua hỗn hợp gồm CuO, Al2O3, MgO (nung nóng). Khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được chất rắn gồm A. Cu, Al, Mg. B. Cu, Al, MgO. C. Cu, Al2O3, Mg. D. Cu, Al2O3, MgO. VD20 : Oxit dễ bị H2 khử ở nhiệt độ cao tạo thành kim loại là A. Na2O. B. CaO. C. CuO. D. K2O. VD21 : Cho khí CO khử hoàn toàn đến Fe một hỗn hợp gồm: FeO, Fe2O3, Fe3O4 thấy có 4,48 lít CO2 (đktc) thoát ra. Thể tích CO (đktc) đã tham gia phản ứng là A. 1,12 lít. B. 2,24 lít. C. 3,36 lít. D. 4,48 lít. .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... VD22 : Để khử hoàn toàn 45 gam hỗn hợp gồm CuO, FeO, Fe3O4, Fe và MgO cần dùng vừa đủ 8,4 lít CO ở (đktc). Khối lượng chất rắn thu được sau phản ứng là: A. 39g B. 38g C. 24g D. 42g .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... VD23 : Để khử hoàn toàn 30 gam hỗn hợp CuO, FeO, Fe2O3, Fe3O4, MgO cần dùng 5,6 lít khí CO (ở đktc). Khối lượng chất rắn sau phản ứng là A. 28 gam. B. 26 gam. C. 22 gam. D. 24 gam. .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... VD24 : Chất không khử được sắt oxit (ở nhiệt độ cao) là A. Cu. B. Al. C. CO. D. H2. VD25 : Hai kim loại có thể điều chế bằng phương pháp nhiệt luyện là A. Ca và Fe. B. Mg và Zn. C. Na và Cu. D. Fe và Cu. VD26 (CĐ – 2011) : Nung hỗn hợp gồm 10,8 gam Al và 16,0 gam Fe2O3 (trong điều kiện không có không khí), sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được chất rắn Y. Khối lượng kim loại trong Y là: A. 5,6 gam B. 22,4 gam C. 11,2 gam D.16,6 gam VD27 (CĐ – 2011) : Dãy gồm các oxit đều bị Al khử ở nhiệt độ cao là: A. FeO, CuO, Cr2O3 B. PbO, K2O, SnO C. FeO, MgO, CuO D. Fe3O4, SnO, BaO ĐIỆN PHÂN I. Điện phân chất điện li nóng chảy: Được áp dụng đối với MCln, M(OH)n và Al2O3 (M là kim loại nhóm IA và IIA) VD1 : Phương pháp thích hợp điều chế kim loại Ca từ CaCl2 là A. nhiệt phân CaCl2. B. điện phân CaCl2 nóng chảy. C. dùng Na khử Ca2+ trong dung dịch CaCl2. D. điện phân dung dịch CaCl2. VD2 : Điện phân hòa toàn 2,22 gam muối clorua kim loại ở trạng thái nóng chảy thu được 448 ml khí (ở đktc) ở anot. Kim loại trong muối là: A. Na B. Ca C. K D. Mg GV : Nguyễn Vũ Minh LTĐH - 2012 II. Điện phân dung dịch chất điện li trong nước: - Vai trò của nước: trước hết là dung môi hòa tan các chất điện phân, sau đó có thể tham gia trực tiếp vào quá trình điện phân: (thứ tự từ dưới lên) Cation Quá trình KHỬ ở catốt Anion Quá trình ÔXI HÓA ở anốt K+ đến Al3+ 2 22H O 2 H 2OHe −+ → + 3 NO− 2 4SO − 2 2 2H O 4 O 4He +− → ↑ + Mn2+ đến Pb2+ n+M ne M+ → OH− 2 24OH 4 O 2H Oe− − → ↑ + H+ (axit) + 22H 2e H+ → ↑ RCOO− 22RCOO 2 CO R-Re− − → ↑ + Cu2+ đến Au3+ n+M ne M+ → X (halogen)− 22X 2e X− − → ↑ III. Định luật Faraday e 1 A I.tm= . It hay n = 96500 n 96500 + m: khối lượng chất giải phóng ở điện cực (gam) + A: khối lượng mol của chất thu được ở điện cực + ne : số electron trao đổi ở điện cực + I: cường độ dòng điện (A) + t: thời gian điện phân (s) VI – MỘT SỐ CƠ SỞ ĐỂ GIẢI BÀI TẬP VỀ ĐIỆN PHÂN - Khối lượng catot tăng chính là khối lượng kim loại tạo thành sau điện phân bám vào - m (dung dịch sau điện phân) = m (dung dịch trước điện phân) – (m kết tủa + m khí) - Độ giảm khối lượng của dung dịch: Δm dung dịch giảm = (m kết tủa + m khí) - Khi điện phân các dung dịch: + Hiđroxit của kim loại hoạt động hóa học mạnh (KOH, NaOH, Ba(OH)2,…) + Axit có oxi (HNO3, H2SO4, HClO4,…) + Muối tạo bởi axit có oxi và bazơ kiềm (KNO3, Na2SO4,…) → Thực tế là điện phân H2O để cho H2 (ở catot) và O2 (ở anot) - Khi điện phân dung dịch với anot là một kim loại không trơ (không phải Pt hay điện cực than chì) thì tại anot chỉ xảy ra quá trình oxi hóa điện cực + Điện phân nóng chảy Al2O3 (có Na3AlF6) với anot làm bằng than chì thì điện cực bị ăn mòn dần do chúng cháy trong oxi mới sinh + Điện phân dung dịch NaCl không màng ngăn tạo ra nước Gia–ven và có khí H2 thoát ra ở catot + Phản ứng giữa axit trong dung dịch với kim loại bám trên catot - Viết phản ứng (thu hoặc nhường electron) xảy ra ở các điện cực theo đúng thứ tự, không cần viết phương trình điện phân tổng quát - Viết phương trình điện phân tổng quát (như những phương trình hóa học thông thường) để tính toán khi cần thiết - Nếu đề bài cho I và t thì trước hết tính số mol electron trao đổi ở từng điện cực (ne) theo công thức: e Itn = 96500 (với F = 96500 khi t = giây và F = 26,8 khi t = giờ). - Các anion gốc axit có oxi như NO3–, SO42–, PO43–, CO32–, ClO4–…không bị oxi hóa VD1 : Viết phương trình điện phân dung dịch hỗn hợp chứa đồng thời hai dung dịch AgNO3 và Cu(NO3)2 VD2 : Viết pt điện phân từng dung dịch sau : a) MgCl2 (có màng ngăn) b) CuSO4 VD3 : Viết pt điện phân dung dịch NaCl trong 2 trường hợp có màng ngăn và không có màng ngăn ? .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... Đt : 0914449230 Email : minhnguyen249@yahoo.com 4 GV : Nguyễn Vũ Minh LTĐH - 2012 .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... VD4 : Hai kim loại có thể được điều chế bằng phương pháp điện phân dung dịch là A. Al và Mg. B. Na và Fe. C. Cu và Ag. D. Mg và Zn. VD5 : Trong công nghiệp, kim loại được điều chế bằng phương pháp điện phân hợp chất nóng chảy của kim loại đó là A. Na. B. Ag. C. Fe. D. Cu. VD6 : Điện phân ( điện cực trơ, có màng ngăn xốp) một dung dịch có chứa các cation: Fe2+, Fe3+, Cu2+. Thứ tự xảy ra sự khử ở catot là: A. Fe2+, Cu2+, Fe3+. B. Fe3+, Cu2+, Fe2+. C. Fe3+, Fe2+, Cu2+. D. Fe2+, Fe3+,Cu2+. VD7 : Cho phản ứng : Muối A + H2O dp dung dich⎯⎯⎯⎯→ Kimloại B + O2 + axit. Đó là phản ứng điện phân của dd : A.Mg(NO3)2 B.Cu(NO3)2 C. FeCl2 D.Ba(NO3)2 VD8 : Điện phân dung dịch chứa CuSO4 và MgCl2 có cùng nồng độ mol với điện cực trơ. Hãy cho biết những chất gì lần lượt xuất hiện bên catot và bên anot. A. K: Cu, Mg – A: Cl2, O2 C. K: Cu, H2 – A: Cl2, O2 B. K: Cu, Mg – A: Cl2, H2 D. K: Cu, Mg, H2 – A: Chỉ có O2 VD9 : Khi cho dòng điện một chiều I=2A qua dung dịch CuCl2 trong 10 phút. Khối lượng đồng thoát ra ở catod là A. 40 gam. B. 0,4 gam. C. 0,2 gam. D. 4 gam. .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... VD10 : Điện phân đến hết 0,1 mol Cu(NO3)2 trong dung dịch với điện cực trơ, thì sau điện phân khối lượng dung dịch đã giảm bao nhiêu gam? A. 1,6 gam. B. 6,4 gam. C. 8,0 gam. D. 18,8 gam. .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... VD11 : Cho các ion: Na+, Al3+, Ca2+, Cl-, SO42-, NO3-. Các ion không bị điện phân khi ở trạng thái dung dịch là: A. Na+, Al3+, SO42-, NO3-. B. Na+, Al3+, SO42-, Cl-. C. Na+, Al3+, Cl-, NO3-. D. Al3+, Cu2+, Cl-, NO3-. VD12 (ĐH Khối A – 2009) : Dãy các kim loại đều có thể được điều chế bằng phương pháp điện phân dung dịch muối của chúng là: A. Fe, Cu, Ag. B. Mg, Zn, Cu. C. Al, Fe, Cr. D. Ba, Ag, Au. VD13 : Điện phân bằng điện cực trơ dung dịch muối sunfat của kim loại hoá trị II với dòng điện có cường độ 6A. Sau 29 phút điện phân thấy khối lượng catot tăng lên 3,45 gam. Kim loại đó là: A. Zn. B. Cu. C. Ni. D. Sn. .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... VD14 : Trong công nghiệp, natri hiđroxit được sản xuất bằng phương pháp: A. điện phân dung dịch NaCl, không có màng ngăn điện cực. B. điện phân dung dịch NaCl, có màng ngăn điện cực. C. điện phân dung dịch NaNO3 , không có màn ngăn điện cực. D. điện phân NaCl nóng chảy. VD15 : Điện phân dd muối MCln với điện cực trơ. Khi ở catot thu được 16g kim loại M thì ở anot thu được 5,6 lít khí (đktc). Xác định M? A. Cu B. Zn C. Fe D. Ag .......................................................................................................................................................................................... Đt : 0914449230 Email : minhnguyen249@yahoo.com 5 GV : Nguyễn Vũ Minh LTĐH - 2012 Đt : 0914449230 Email : minhnguyen249@yahoo.com 6 .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... VD16 : Nếu muốn điện phân hoàn toàn (dung dịch mất mầu xanh ) 400ml dung dịch CuSO4 0,5M với cường độ dòng điện là I = 1,34 A thì mất bao nhiêu thời gian (hiệu suất là 100%) A.6 giờ B.7giờ C.8 giờ D.9 giờ .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... VD17 : Điện phân dung dịch muối CuSO4 trong thời gian 1930 giây ,thu được 1,92 gam Cu ở catot .Cường độ dòng điện của quá trình điện phân là giá trị nào dưới đây A. 3A B. 4,5A C. 1,5A D. 6A .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... VD18 : Sau một thời gian điện phân 200 ml dung dịch CuSO4 (d = 1,25 g/ml) với điện cực graphit (than chì) thấy khối lượng dung dịch giảm 8 gam. Để làm kết tủa hết ion Cu2+ còn lại trong dung dịch sau điện phân cần dùng 100 ml dung dịch H2S 0,5 M. Nồng độ phần trăm của dung dịch CuSO4 ban đầu là bao nhiệu ? (ĐS : 9,6%) .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... VD19 : Điện phân 200 ml dung dịch AgNO3 0,4M (điện cực trơ) trong thời gian 4 giờ, cường độ dòng điện là 0,402A. Nồng độ mol/l các chất có trong dung dịch sau điện phân là A. AgNO3 0,15M và HNO3 0,3M. B. AgNO3 0,1M và HNO3 0,3M. C. AgNO3 0,1M D. HNO3 0,3M .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... VD20 : Điện phân 100 ml dung dịch CuSO4 0,2 M với cường độ dòng điện 9,65A. Tính khối lượng Cu bám vào catot khi thời gian điện phân t1 = 200 s và t2 = 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 .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... VD21 : Điện phân dung dịch AgNO3 (điện cực trơ) trong thời gian 15 phút, thu được 0,432 gam Ag ở catot. Sau đó để làm kết tủa hết ion Ag+ còn lại trong dung dịch sau điện phân cần dùng 25 ml dung dịch NaCl 0,4M. Cường độ dòng điện và khối lượng AgNO3 ban đầu là (Ag = 108) A. 0,429 A và 2,38 gam. B. 0,492 A và 3,28 gam. C. 0,429 A và 3,82 gam. D. 0,249 A và 2,38 gam. .......................................................................................................................................................................................... GV : Nguyễn Vũ Minh LTĐH - 2012 Đt : 0914449230 Email : minhnguyen249@yahoo.com 7 .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... VD22 : Điện phân 200 ml dung dịch CuSO4 với điện cực trơ và cường độ dòng điện 1A. Khi thấy ở catot bắt đầu có bọt khí thoát ra thì dừng điện phân. Để trung hòa dung dịch thu được sau khi điện phân cần dùng 100 ml dung dịch NaOH 0,1M. 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 .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... VD23 : Điện phân 100 ml dung dịch Cu(NO3)2 0,2M và AgNO3 0,1M với cường độ dòng điện I = 3.86A. Tính thời gian điện phân để được một khối l