Khóa luận Tìm hiểu ý nghĩa của bài tập điện phân trong giảng dạy ở trường THPT

n(k) = ne nhường(A) 2nA + 0,02 = 0.056 nA = 0,018 (mol) Mặt khác nASO.5HO = nASO =nA = 0,018(mol) Khối lượng tinh thể: 0,018(MA + 96 +90) = 4,5 MA = 64 → A là Cu b,I = 1,93A Áp dụng Faraday cho O2 Có mO = → t = = = 1400(s) Bài tập 2:Hòa tan hỗn hợp A gồm kim loại M và oxit MO của kim loại ấy(M chỉ có một hóa trị) trong 2lit HNO3 1M thì có 4,48lit ở đktc NO bay ra và dung dịch B.Để trung hòa lượng axit dư trong dung dịch B thu được 2lit dung dịch NaOH 0,5M.Khi đó ta thu được dung dịch C. a,Tính số mol M và MO trong hỗn hợp A b,Điện phân dung dịch C với điện cực trơ trong 48phút 15giây ta thu được 11,52gam kim loại M bên catot và 2,016(l) khí ở đktc bên anot.Xác định kim loại M và cường độ dòng điện c,Tính thời gian để điện phân hết M2+ trong dung dịch ,Cường độ dòng điện vẫn như câu b. Lời giải: a,Gọi số mol của M và MO lần lượt là a,b mol trong hỗn hợp A Hỗn hợp A tác dụng với HNO3: 3M + 8HNO3 → 3M(NO3)2 + 2NO + 4H2O Mol 3a a a a (1) MO + 2HNO3 → M(NO3)2 + 4H2O Mol b 2b b (2) Có nNO = a = = 0,2 a = 0,3 (mol) HNO3 dư + NaOH → NaNO3 + H2O nHNO = nNaOH = 1(mol) nHNO = a + 2b = 2 -1 = 1(mol) a= 0,3 mol b= 0,1 mol b, t = 48phút 15giây = 2895giây. Sau khi trung hòa dung dịch B bằng NaOH,dung dịch C thu được chứa M(NO3)2 a + b = 0.4 mol và NaNO3 1mol Khi điện phân C: K(-) M(NO3)2, NaNO3 A(+) M2+,Na+,H2O H2O NO-3, H2O Phương trình điện phân: M(NO3)2 + H2O M + O2 + 2HNO3 nO= = 0,09 (mol) nM = 0,18 (mol) M = = 64 M là Cu Áp dụng công thức Faraday mCu = I = = 12A c,Để điện phân hết 0,4 mol Cu2+ thì cần thời gian là: Cách 1:0,18 mol Cu t = 2895s 0,40 mol Cu t = = 6433s Cách 2: Áp dụng định luật Faraday m= t = = 6433s Bài tập 3:Điện phân(điện cực trơ pt) 200ml dung dịch CuNO3)2 (đến khi bắt đầu có khí thoát ra ở catot thì dừng lại.Để yên dung dịch cho đến khi kim loại của catot không đổi,thấy khối lượng catot tăng 3,2g so với lúc chưa điện phân.Tính nồng đọ mol của dung dịch CuNO3)2 trước khi điện phân. Lời giải: Gọi số mol CuNO3)2 bắt đầu là a(trong 200ml dung dịch) Phương trinhf điện phân: 2CuNO3)2 + 2H2O 2Cu + O2 + 4HNO3 (mol) a a 2a Bắt đầu có khí thoát ra ở catot thì dừng lại có nghĩa là toàn bộ Cu2+ bị điện phân hết Cu bám vào catot và nước bắt đầu điện phân.Khi để yên dung dich trong một thời gian thì Cu tác dụng với HNO3 cho khí NO bay ra: 3Cu + 8HNO3 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O Khối lượng catot tăng 3,2g so với lúc chưa điện phân chứng tỏ Cu không tan hết trong HNO3 tức HNO3 hết 3Cu + 8HNO3 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O Trước p/ư: a 2a P/ư :a 2a a Sau p/ư : a Ta có khối lượng Cu bám vào catot: a 64 = 3,2 a = 0,2(mol) CM CuSObđ = = 1M *Đặc điểm lưu ý: + Khi điện phân dung dịch muối của kim loại M(trung bình hoặc yếu),sau điện phân sinh ra axit ,không xảy ra phản ứng axit trong dung dịch với kim loại bám trên catot khi đang điện phân.Nhưng khi ngừng điện phân thì phản ứng xảy ra bình thường. + Số mol trong chất tạo thành tỷ lệ thuận với thời gian t + Trong quá trình điện phân sau cùng vẫn luôn là H2O(khi các chất điện phân đã hết) Một số bài tập tự giải: Bài 1:Sau một thời gian điện phân 200ml dung dịch CuSO4 với điện cực graphit khối lượng dung dịch giảm 8g.Để làm kết tủa hết ion Cu2+ còn lại trong dung dịch sau điện phân,càn dùng 100ml dung dịch H2SO4 0,5M.Hãy xác đinh nồng độ mol và nồng độ % của dung dịch CuSO4 trước điện phân.Biết dung dịch CuSO4 ban đầu có khối lượng riêng là 1,25g/ml Bài 2:Điện phân(dùng điện cực trở)dung dịch muối sunfat kim loại hóa trị II với cường độ dòng 3A.Sau 1930s thấy khối lượng catot tăng 1,92g 1,Viết phương trình phản ứng xảy ra tại mỗi điện cực và phương trình điện phân 2,Cho biết tên kim loại trong muối sunfat 3,Hãy tính thể tích của khối khí tạo thành tại anot ở 25oC và 770mlHg Bài 3:Điện phân dung dịch AgNO3 với điện cực bằng Ag lúc đầu 2 điện cực có khối lượng bằng nhau.Sau một thời giann điện phân đem hai điện cực ra cân lại thấy kém nhau 27g a,tính thời gian điện phân biết I =2,68A b,Nếu thay dung dịch AgNO3 ở trên bằng 12,25g KNO3 6%,thay cực Ag bằng điện cực than chì cũng điện phân với dòng điện có cường độ và thời gian như trên.Tính nồng độ % của dung dịch sau điện phân Bài 4:a,Viết sơ đồ điện phân CuSO4 với điện cực graphit b,Cho biết dung dịch sau điện phân có PH = 2 hiệu suất của quá trình bằng 80% .Thể tích dung dịch sau điện phân không đổi bằng 1lít.hãy tìm nồng độ mol của các chất sau điện phân và khối lượng CuSO4 trong dung dịch ban đầu Bài 5:Nung m gam hỗn hợp A gồm CuCO3 và MCO3 một thời gian thu được m1 gam chất rắn A1 và V lít khí CO2 bay ra ở đktc.Cho V lít CO2 này hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch chứa 0,4 mol NaOH sau đó cho thêm CaCl2 dư vào thấy tạo thành 15 gam kết tủa.Mặt khác đem tan A1 bằng dung dịch HCl dư thu được dung dịch B và 1,568 lít CO2 ở (đktc).Tiến hành điện phân (với điện cực trơ) được dung dịch B tới khi catot bắt đầu thoát ra khí thì dừng lại,thấy ở anot thoát ra 2,688 lít khí (ở đktc).Cô cạn dung dịch sau điện phân rồi lấy muối khan đem điện phân nóng chảy thì thu được 4 gam kim loại ở catot. 1,Tính khối lượng nguyên tử của M 2,Tính khối lượng của M1 và M. Dạng 3:Điện phân dung dịch chứa nhiều chất điện phân Đặc điểm:Có ít nhất hai cation bị khử bên catot và tuân theo quy tắc anpha(a):Khi điện phân một hỗn hợp nhiều ion thì cation nào dễ bị khử và anion dễ bị oxi hóa sẽ được điện phân trước.Hay thế khử của cặp nào lớn sẽ điện phân trước Cách làm:giả sử điện phân dung dịch chứa hai ion kim loại Xn+,Ym+ biết rằng Ym+ có tính oxi hóa mạnh hơn Xn+ chứa lần lượt xảy ra cá giai đoạn sau +Giai đoạn 2:Ym+ bị khử ở catot Ym+ + me Y (1) +Giai đoạn 1:khi trong dung dịch hết ion Ym+ đến lượt Xn+ bị khử (nếu vẫn tiếp tục điện phân) ở catot Xn+ + ne X (2) Để xác định (1) đã kết thúc hay chưa phải tính thời gian t1 cần để điện phân hết Ym+,rồi so sánh với thời gian điện phân t bài cho Nếu t1 > t Ym+ chưa hết,đang xảy ra giai đoạn 1 t1 = t Ym+ vùa hết,giai đoạn 1 kết thúc,ngừng điện phân Nếu t1 < t Ym+ đã hết,giai đoạn 1 kết thúc,chuyển giai đoạn 2 Nếu anot làm bằng kim loại thường ( M) anot tan và số mol M tan tuân theo định luật Faraday Bài tập 1:Hòa tan 1g AgNO3 vào nước được dung dịch A.Đem điện phân dung dịch A bằng dòng điện I = 2,68A thời gian 30phút thì trên catot thu được 5g Ag 1,Tính hiệu suất của quá trình điện phân. 2,Thêm vào dung dịch sau điện phân 16g CuSO4 rồi tiếp tục điện phân với dòng điện như trên trong 3h.Tính phần trăm khối lượng đã bám trên catot(cho hiệu suất là 100%) Lời giải: Phương trình điện phân dung dịch AgNO3 4AgNO3 + H2O 4Ag + O2 + 4HNO3 Áp dụng định luật Faraday nAg = = = 0,05 (mol)mAg = 0,05 108 = 5,4g Thực tế trên catot chỉ thu được 5gam Ag vậy hiệu suất của quá trình là H% = 100% = 92,6% 2,có nAg = = 0,05 nAgNOđp = 0,05 (mol) nAgNO chưa đp = - 0,05 = 0,05 mol Có nCuSOthêm = = 0,1 mol Thứ tự điện phân các chất trong dung dịch hỗn hợp trên như sau 4AgNO3 + H2O 4Ag + O2 + 4HNO3 (1) 2CuSO4 + 2H2O 2Cu + O2 + 2H2SO4 (2) Ta có nAg = nAgNO = 0,05 mol Giả sử Ag+ bị điện phân hết ,thời gian để để điện phân hết Ag+ là: t1= = = 0,5 (giờ) t1 < t (= 3h) theo bài cho Ag+ bị điện phân hết.giả sử Cu2+ bị điện phân hết Ta có nCu = nCuSO 0,1 mol t2 = = 2 (giờ) Sau khi điện phân hết Ag+ thời gian tiếp tục là 3 – 0,5 = 2,5h >t2 để điện phân Cu2+ vậy Cu2+ bị điện phân hết. Trên catot sau điện phân thu được các kim loại nAg = nAg(bắt đầu) + nAg(sau) = 0,05 + 0,05 = 0,1 mol mAg = 10,8 (g) nCu = 0,1 mol mCu = 6,4 (g) Do đó :%mAg = 62,8% %mCu = 37,2% Bài tập 2:Điện phân 200ml một dung dịch có hai muối là Cu(NO3)2 và AgNO3 với cường độ dòng điện 0,804A đến khi khí bắt đầu thoát ra ở catot thì mất 2giờ,khi đó khối lượng catot tăng thêm 3,44g.Hãy xác định nồng độ mol của mỗi muối trong dung dịch ban đầu. Lời giải: t = 2giờ = 7200giây. Gọi a,b lần lượt là có mol của Ag+,Cu2+. Sơ đồ điện phân: K(-) Cu(NO3)2 A(+) Cu2+,Ag+,H2O AgNO3 NO-3,H2O Ở catot:Ag+ + 1e Ag (1) (mol) a a Cu2+ + 2e Cu (2) (mol) b b Ở anot: H2O→O2 +2 H+ +2e Phương trình điện phân 2AgNO3 + H2O 2Ag + O2 + 2HNO3 CuNO3)2 + 2H2O Cu + O2 + 2HNO3 *Chú ý: Khi có bọt khí ban đầu thoát ra ở catot chứng tỏ Cu2+ ,Ag+ đã điện phân hết,H2O bắt đầu điện phân Ta có số mol electron trao đổi là ne = = = 0,06 mol ne = ne(1)+ ne(2) = a + 2b = 0,06 (3) mcatot tăng = mCu + mAg =108a + 64b = 3,44 (4) Từ (3),(4) ta được a = 0,02,b = 0,02 nCu(NO) = 0,02(mol) CM = = 0,1M nAgNO = 0,02(mol) CM = = 0,1M Bài tập 3:Để hòa tan hết 11,2g hợp kim Cu-Ag tiêu tốn 19,6g dung dịch dung dịch H2SO4 đặc nóng thu được khí A và 5 lít dung dịch B 1,Cho A tác dụng với nước Cl2 dư dung dịch thu được lại cho tác dụng với BaCl2 dư thu được 18,64g kết tủa a,Tính %khối lượng mỗi kim loại trong hợp kim b, Tính nỗng độ % của dung dịch H2SO4 bắt đầu c,Nếu cho 200ml dung dịch NaOH 0,5M vừa đủ để hấp thụ hoàn toàn khí A ở trên thì khối lượng muối thu được bao nhiêu? 2Lấy 100ml dung dịch B đem điện phân (điện cực pt) trong 7’43s,I = 0,5A a, Tính khối lượng đã bám vào catot và nồng độ mol các chất trong dung dịch sau điện phân.Giả thiết thể tích dung dịch vẫn là 100ml b,Nếu quá trình điện phân với anot bằng Cu cho đến khi trong dung dịch không còn ion Ag+ nữa thì khối lượng các điện cực tăng hay giảm bao nhiêu gam biết rằng ở anot,Cu bị tan theo phản ứng:Cu Cu2+ + 2e Lời giải: Gọi a,b lần lượt là số mol của Cu và Ag Cu,Ag tác dụng với H2SO4, đặc nóng sinh ra khí A là SO2 Phương trình phản ứng: Cu + 2H2SO4,đặc,nóng CuSO4 + SO2 + 2H2O (mol) a 2a a a 2Ag + 2H2SO4,đặc,nóng Ag2SO4 + SO2 + 2H2O (mol) b b 0,5b 0,5b nSO = a + 0,5b Khí SO2 tác dụng với nước Cl2: SO2 + Cl2 + 2H2O H2SO4 + 2HCl (mol) a + 0,5b a + 0,5b Sau đó: H2SO4 + BaCl2 BaSO4 + 2HCl (mol) a + 0,5b a + 0,5b nBaSO = a + 0,5b = = 0,08 mol (1) Ta có mhợp kim = mCu + mAg = 64a + 108b = 11,2 (2) Giải (1) và (2) ta được a = 0,04,b = 0,08 %Cu = = 22,86% %Ag = 77,14% b,nHSO = 2a + b = 0,16 mol C% HSO = = 80% c,Có nNaOH = 0,20,5 = 0,1 mol nSO = a + 0,5b = 0,08 mol Do 1< = Nên phản ứng giữa SO2 và NaOH tạo ra hai muối .Gọi nNaHSO = x, nNaSO = y SO2 + NaOH NaHSO3 (mol) x x x SO2 + 2NaOH Na2SO3 + H2 (mol) y 2y y Ta có: nSO= x + y = 0,08 (3) nNaOH = x + 2y = 0,1 (4) Từ (3) và (4) x = 0,06; y = 0,02 nNaHSO = 0,06 mNaHSO = 0,06 104 = 6,24g n NaSO = 0,02 mNaSO =0,02 126 = 2,52g Khối lượng hai muối:6,24 + 2,52 = 8,76g 2,Trong 5(l) dung dịch chứa Ag2SO4:0,04 mol; CuSO4:0,04 mol Vậy trong 100ml dung dịch B có nAgSO= nCuSO= (mol) Khi điện phân,theo quy tắc thì Ag+ bị khử trước Cu2+ Phương trình điện phân: Ag2SO4 + H2O 2Ag + O2 + H2O (1) Sau khi điện phân hết Ag+ đến điện phân Cu2+ CuO4 + H2O Cu+ O2 + H2O (2) Có nAg = 2nAgSO = 2 = 16. t1 = ==309(s) Theo bài ra thời gian điện phân là: t=7phút43giây=463(s) t> t1 nên Ag+ bị điện phân hết.Vậy thời gian còn lại để điện phân Cu2+ là : t2=463-309=154(s) n==410-4 Như vậy khối lượng hai kim loại bám ở catôt là: m+ m=1610-4 108+410-4 64=0,1984(g) Trong dung dịch còn lại H2SO4 và CuSO4 dư Theo (1),(2) : n=n+ n=810-4 + 410-4 =1210-4 (mol) Vậy số mol CuSO4 còn 810-4 - 410-4 = 410-4 (mol) Nồng độ mol/l của các chất này là: C = = 0,012(M) C= = 0,004(M) b. khi điện phân dung dịch B với anot làm bằng đồng thì: Ở catot: 2Ag+ + 2e 2Ag Cu2+ + 2e Cu Ở anot :Cu Cu2+ + 2e Khi điện phân hết Ag+ thì phương trình điện phân là : Cu + 2Ag+ Cu2+ + 2Ag Mol 810-4 1610-4 1610-4 mK= mAg sinh = 1610-4 108 = 0,1728 (g) mA= mCu pư = 810-4 64 = 0,0152(g) Bài 4 : Hoà tan 1,66 gam hỗn hợp A gồm Mg và hai oxit MO ,R2O3 (M là kim loại đứng sau Hiđro, R là kim loại đứng trước Hiđro trong dãy thế điện hoá) bằng lượng vừa đủ HCl ta thu được khí B và dung dịch C.Cho lương khi B đi qua ống đựng1,6gam CuO đun nóng thu được 1,34 gam chất rắn(biết rằng 80% khí B tham gia phản ứng).Cô cạn ½ dung dịch C được 2,42 gam muối khan.Tiến hành điện phân ½ dung dịch C với điện cực trơ cho đến khi trong dung dịch không còn ion M2+ nữa thì thu được 22,4 ml khí(đktc) ở anot a.Tính phần trăm khối lượng các chất trong A biết rằng tỉ số khối lượng nguyên tử của M và R là 2,37 b.Nếu thêm từ từ dung dịch NaOH có pH = 13 vào 1/10 dung dịch C cho tới khi lượng kết tủa thu được không đổi thì tốn bao nhiêu ml dung dịch NaOH? Lời giải: Gọi 2a,2b,2c lần lượt là số mol Mg,MO,R2O3 trong 1,66gam hỗn hợp A Trong ½ hỗn hợp A : 24a + (M + 16).b + (2R + 48).c = 0,83 (1) Hỗn hợp A tác dụng dung dịch HCl: Mg + 2HCl MgCl2 + H2 mol 2a 2a 2a MO + 2HCl MCl2 + H2O mol 2b 2b R2O3 + 6HCl 2RCl3 + 3H2O mol 2c 4c H2 sinh ra khử CuO : n = = 0,02 (mol) H2 + CuO Cu + H2O nHpu= 2a = 1,6a Số mol Cu sinh ra bằng số mol CuO phản ứng : nCu = 1,6a Khối lượng chất rắn là lượng Cu sinh ra và lượng CuO dư : 1,344 = 641,6a + 80(0,02 – 1,6a) a = 0,01 (mol) ½ dung dich C gồm : MgCl2 0,01mol; MCl2 b mol ; RCl3 2c mol. Có mmuối = mMgCl + mMCl + mRCl 2,42 = 950,01 + (M + 71) .b + (R + 106.5).2c (M + 71) .b + (R + 106.5).2c = 1,47 (2) a,Điện phân 1/2 dung dịch C vối điện cực trơ : Do M đứng sau H , R đứng trước H nên M2+ sẽ bị điện phân trước: Phương trình điện phân: MCl2 M + Cl2 (mol) b b Khi điện phân hết M2+ thì VCl = 22,4 (ml) nCl = (mol) b= 0,001 Thay a và b vào (1) và (3) ta được: (1) 24 (1’) (2) (M + 71)0,001 + (R + 106.5).2c = 1,47 (2’) Lấy (2’) - (1’) được 2c(R + 106.5) - (2R + 48).c = 0,825c = 0,005 (mol) Thay c = 0,005 (mol) vào (1’) được : M = 334 – 10R (3) Mặt khác theo bài ra = 2,37 (4) Từ (3),(4) R = 27 (Al) ; M = 64 (Cu) Hỗn hợp A ban đầu : Mg 0,02 mol ; CuO 0,002 mol ; Al2O3 0,01 mol. % Mg = % CuO = % Al2O3 = b. dung dịch C chứa 0,002mol MgCl2; 0,0002mol CuCl2; 0,002mol AlCl3. Dung dịch co pH = 12 [H+] = 10-13 (M) .Vậy CM(NaOH)= Khi cho NaOH vào dung dịch C thì đầu tiên tạo các hiđroxit kết tủa sau đó Al(OH)3 tiếp tục tan trong NaOH đến khi khối lượng không đổi tức Al(OH)3 tan hết chỉ còn Cu(OH)2 và Mg(OH)2. Cu2+ + 2OH- Cu(OH)2 Mg2+ + 2OH- Mg(OH)2 Al3+ + 3OH- Al(OH)3 Al(OH)3 + ỌH- AlO2 + H2O VNaOH = *Đặc điểm lưu ý khi giải bài tập dạng này: + Lưu ý hiệu suất phản ứng: + Dựa vào thời gain để xác định mức độ điện phân bằng cách so sánh + Số mol e=là tổng số mol trao đổi + Công thức tính C% = 100 + Trong bài toán khí CO2,SO2…tác dụng với bazo lưu ý tỷ lệ để biết sản phẩm tạo thành Chẳng hạn:cho khí CO2 tác dụng với NaOH lập tỷ lệ: Nếu T:sản phẩm tạo muối trung hòa Nếu 1<T<2:Sản phẩmtạo cả hai muối Nếu T1:sản phẩm tạo muối axit + PH=-lg[H+],[H+].[OH-]= 10-14 +Lưu ý hiệu suất điện phân: Hiệu suất điện phân là tỷ lệ phần trăm giữa lượng chất thực tế thoát ra ở điện cưc vơí lượng chất thoát ra tính theo công thức Faraday. Biểu thức: H%= Một số bài tập tự giải: Bài 1:Hoà tan 1,12 gam hỗn hợp gồm Ag và Cu trong 19,6 gam dung dịch H2SO4 đặc,nóng (dung dịch A) thu được SO2 và dung dịch B.Cho khí SO2 hấp thụ hết vào nước Brom sau đó thêm Ba(NO3)2 dư thì thu đựoc 1,864 gam kết tủa.Cô cạn dung dịch B lấy muối khan hoà thành 500ml dung dịch sau độ dòng điện và đó điện phân 100 ml trong thời gian 7phút 43 giây với điện cực trơ và cường cường độ dòng điện I =0,5A. 1,Tính khối lượng Ag và Cu trong hỗn hợp ban đầu 2,a,tính nồng độ % của axit H2SO4 trong A biết rằng chỉ có 10% H2SO4 đã phản ứng với Ag và Cu b,Nếu lấy dung dịch A pha loãng để pH = 2 thì thể tích dung dịch sau khi pha loãng bằng bao nhiêu(biết axit H2SO4 điện ly hoàn toàn) 3,a,tính khối lượng kim loại thoát ra ở catot b,nếu điện phân với anot bằng Cu cho đến khi trong dung dịch không còn Ag+ thì khối lượng catot tăng bao nhiêu gam và khối lượng anot giảm bao nhiêu gam,biết rằng ở anot xảy ra qúa trình CuCu2+ + 2e Bài 2:Hoà tan 12,5 gam CuSO4.5H2O trong một lượng dung dịch chứa a phân tử gam HCl ta được 100ml dung dịch X với điện cực trơ và cường độ dòng điện một chiều 5A trong 386giây 1, Viết các phương trình xảy ra khi điện phân 2,Xác định nồng độ phân tử gam(mol/l) của các chất tan sau điện phân (xem thể tích dung dịch không đổi) 3, Sau điện phân lấy điện cực ra rồi cho vào phần dung dịch 5,9 gam kim loại M (đứng sau Mg) khi phản ứng kết thúc ta thu được 3,26gam chất tan.Hãy xác định kim loại M và tính giá trị của a. 4, Nếu không cho kim loại M mà điện phân tiếp thì về nguyên tắc cần điện phân bao lâu nữa mới thấy bọt khí thoát ra ở catot. Bài 3: Điện phân 200ml dung dịch AgNO3 0,2M và HNO3 chưa biết nồng độ trong 4giờ 3giây với cường độ dòng điện là 0,201A, ở cực âm thu được 3,078gam Ag và cực dương thu được O2. 1,Tính hiệu suất của quá trình điện phân. 2, Xác định nồng độ phân gam của HNO3 trong dung d ịch đầu (nếu xem hiệu suất điện phân là 100% - từ câu hỏi này trở đi).Biết rằng sau điện phân cần 250ml dung dịch NaOH 1,5M để trung hoà 3, Nếu không trung hoà dung dịch sau điện phân mà cho thêm vào dung dịch có 3,78gam Zn(NO3)2 rồi tiếp tục điện phân một thời gian như trên thì: + Thành phần % khối lượng các kim loại bám vào cực âm là bao nhiêu? +Xác định nồng độ phân tử gam của dung dịch sau khi kết thúc hoàn toàn quá trình điện phân.Không kể sự thay đổi về thể tích của dung dịch trong quá trình điện phân? Bài 4:Hoà tan 150gam tinh thể CuSO4.5H2O vào 600ml dung dịch HCl 0,6M ta thu được dung dịch A.Chia dung dịch A thành 3phần bằng nhau: 1, Tiến hành điện phân phần 1 với cường độ dòng điện 1,34A trong vòng 4giờ.Tính khối lượng kim loại thoát ra ở catot và thể tích khí(đktc) thoát ra ở anot ,biết hiệu suất điện phân là 100% 2,Cho 5,4 gam nhôm kim loại vào phần2.Sau một thời gian ta thu được 1,344lit khí (đktc), dung dịch B và chất rắn C.Cho dung dịch B tác dụng với xút dư rồi lấy kết tủa nung ở nhiệt độ cao thi thu được 4gam chất rắn.Tính khối lượng chất rắn C. 3,Cho 13,7gam kim loại Bari vào phần 3.Sau khi kết thúc tát cả các phản ứng, lọc lấy kết tủa,rủa sạch và đem nung ở nhiệt độ cao thì thu được bao nhiêu chất rắn,biết rằng khi tác dụng với Ba, Cu2+ chỉ tạo thành Cu(OH)2. Bài 5:a,Điện phân một dung dịch chứa anion NO3- và các cation kim loại có cùng nồng độ mol Cu2+,Ag+,Pb2+.Hãy cho biết thứ tự xảy ra sự khử của nhũng ion kim loại này trên bề mặt catot.Giải thích? b,Viết các quá trình điện phân lần lượt xảy ra ở các điện cực khi điện phân dung dịch hỗn hợp:KBr,MgSO4,CuCl2,Zn(NO3)2,FeCl3,HCl. Dạng 4: Điện phân dung dịch chỉ có nước đện phân ở catot Đặc điểm: Đây là bài toán điện phân của dung dịch kim loại kiềm,kiềm thổ nhôm. Cách làm: ở catot luôn xảy ra quá trình điện phân của nứơc -Ở anot:các anion gôc axit không chứa oxi điện phân đối với muối MXn,hoặc H2O điện phân thay cho gốc axit chứa oxi,hiđroxit…Cuối cùng là H2O điện phân ở cả hai điện cực Bài 1:Cho dòng điện một chiều đi qua bình điện phân chứa 500ml dung dịch NaOH 4,6%(d=1,05g/ml).Sau vài giờ nồng độ dung dịch NaOH trong bình là 10%.Xác định thể tích các khí bay ra ở các điện cực Lời giải: Điện phân dung dịch NaOH thực chất là điện phân nước trong dung dịch. Gọi a gam là khối lượng của nước tham gia điện phân H2OO2 +H2 Khối lượng dung dịch NaOH ban đầu là 500 (g) Khối lượng NaOH là:mNaOH= =24,15(g) Khối lượng dung dịch NaOH sau điện phân là 525-a Khi nước điện phân thì khối lượng NaOH không đổi lên ta có: C%NaOH = a = 283,5(g) nH(K) = nHO= = 15,75 (mol) VH = 15,75=352,8(l) nO(A) = nHO = 7,875(mol) O= 7,875 22,4 =176,4(l) Bài 2: Điện phân 200ml dung dịch KCl 1M (1,15g/ml)có màng ngăn.Tinh nồng độ phần trăm các chất có trong dung dịch khi thể tích khí thu được bên catot lần lượt là 1,12lit và 4,48ml(đktc). Lời giải: Có nK= n Cl=nKCl = 0,2(mol) Phương trình điện phân: 2KCl + 2H2O 2KOH + H2 +Cl2 (1) (K) (A) Ở catot chỉ có khí H2 TH1:VH= 1,12 (l) nH = 0,05 (mol) nHO đp=2 nH=0,1(mol) mHO đp = 0,1 18 =1,8(g) Khối lượng dung dịch sau điện phân: 200 1,15 – 1,8 =228,2(g) Theo (1) nKOH = 2 nH=0,1(mol) C%KOH = 100 = 2,45% nKClsau đp = nKCl b đ – nKOH =0,1(mol) C%KCl ==3,26% TH 2: VH=4,48(l) nH = 0,2 (mol) nHO đp=2 nH=0,4(mol) mHO đp = 0,4 18 =7,2(g) Khối lượng dung dịch sau điện phân: 200 1,15 - 7,2=158(g) Theo(1) nKOH = 2 nH=0,4 (mol)> nKCl b đ nKOH tối đa= nKCl b đ =0,2 (mol) C%KOH = Bài 3: Hoà tan a(g)KCl vào 1066,4 ml H2O được dung dịch A. Điện phân dung dịch A có màng ngăn và điện cực trơ, cường độ dòng điện 19,3 A, thơi gian điện phân là 1giờ 56 phút 40 giây.Dung dịch sau điện phân có thể tích là 1 lít và D=1,04 (g/ml),có pH=13,4. a,Tính khối lượng 1 lít hỗn hợp khí thu được ở 2 điện cưc đo ở đktc b,Tính a (g) c,Tính khối lượng nước điện phân d, 1dung dịch B có V = 500 ml chứa a (g)NaCl và 1 lượng HCl. Điện phân dung dịch B có màng ngăn và điện cực trơ .Sau một thời gian hỗn hợp khí thu được trên anot và catot là 7,3gam, thêm vào dung dịch sau khi điện phân một lượng AgNO3 thì lọc được 14,35gam AgCl.Tính nồng độ mol/l của HCl trong B. Lời giải: a.Phương trình điện phân: 2KCl + 2H2O 2KOH + Cl2 + H2 (1) Nếu ion Cl- điện phân hết H2O sẽ tiếp tục bị điện phân H2OO2 +H2 (2) Ta c ó t = 1giờ 56phút 40giây = 7000 giây Ở catot luôn có khí H2 thoát ra do đó : nH= (mol Dung dịch điện phân có pH = 13,4 [H+ ] = 10-13,4 [OH- ] =0,25 nOH = 0,251 = 0,25(mol) Có nKOH = nOH= 0,25(mol) nKOH < nH như vậy quá trình (1) đã hết quá trình (2) đã xảy ra.Hỗn hợp khí thoát ra gồm: H2,Cl2,và O2. Từ (1) nCl= nH(1) = nKOH = 0,125 (mol) Từ (2) nO= nH(2) = (0,7 – 0,125) = 0,575 (mol) Khối lượng của 1lit hỗn hợp khí thu được ở hai cực (đo ở đktc) là: hh khí==(g) b. có a = mKCl = 0,2574,5 = 18,625 (g) c.có nHO đp = 2nO = 1,15 (mol) mHO đp = 1,15 18 =20,7(g) d.Điện phân 500 ml dung dịch B gồm NaCl và HCl thứ tự điện phân là: 2HCl H2 + Cl2(3) 2NaCl + H2O H2 + Cl2+ NaOH (4) Hỗn hợp khí thu được trên catot và anot là H2 và Cl2 NNaCl (dd B) = (mol) Gọi số mol HCl là x mol nCl(dd B) = 0,32 +x (mol) Từ (3),(4) nCl= nH.Nếu thu 1 mol Cl2 thì hỗn hợp khí thu được là: 72+1=73(g).Thực tế hỗn hợp khí thu được là 7,3(g) nên: nClthu được = (mol) Khi thêm AgNO3 vào dung dịch sau điện phân tạo kết tủa chứng tỏ Cl- dư: Cl- + Ag+ AgCl nCl(dư) =nAgCl= (mol) nCl(dd B) = 0,32 +x = 2 x = 0,02 (mol) Vậy CM HCl (dd B) = *Đặc điểm lưu ý khi giải bài tập dạng này: + Số mol bazo tạo ra tối đa bằng số mol cation kim loai kiềm ,kiềm thổ có trong dung dịch. Số mol axit tạo ra tối đa bằng số mol anion gốc axit có oxi F- có trong dung dịch. + Dung dịch sau điện phân cần lưu ý đến khối lượngdung dịch bị hao hụt do nước bị điện phân, khí thoát ra,hay chất rắn tạo thành. Một số bài tập tự giải: Bài 1: Hòa tan 2,8 gam BaCl2.4H2O thu được 500ml dung dịch A. a.Tính CM của dung dịch A. b.Lấy 1/10 dung dịch A đem điện phân (có màng ngăn) trong 16phút 5giây với cường độ dòng điện 0,1A.Tính phần trăm BaCl2 bị điện phân. c. Lấy 1/10 dung dịch A đem điện phân (có màng ngăn) trong 24phút với cường độ dòng điện 0,268A.Tính số gam các chất thoát ra ở các điện cực. Bài 2:Điện phân dung dịch muối natri của một axit hữu cơ no 1lần.Sản phẩm khí của quá trình điện phân được dẫn qua dung dịch Ba(OH)2 và NaOH.Khí thoát ra trên anot làm đục dung dịch Ba(OH)2.Khí thu được trên catot sau khi đi qua các dung dịch trên không bị biến đổi thể tích.Sau khi kết thúc quá trình điện phân,thể tích các khí còn lại bằng nhau.Đôt cháy các khí thu được H2O,riêng khí tách ra ở anot khi đốt cháy ngoài H2O còn có CO2.khí này có tỷ khối hơn so với không khí bằng 1,037 và cácbon chiếm 80% khối lượng.Xác định tên muối đã đem điện phân. Bài 3:Đem điện phân dung dịch có b mol KCl bằng bình điện phân có vách ngăn thấy có 75% KCl bị điện phân ,dung dịch thu được là dung dịchX.Đem nhiệt phân hoàn toàn a mol CaCO3 rồi dẫn khí sinh ra vào dung dịch X thì được dung dịch mới là dung Y.Dung dịch Y khi tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 và dung dịch BaCl2 đều xuất hiện kết tủa.Xác định thành phần của dung dịch Y và khối lượng của chất tan có trong dung dịch Y theo a và b. Bài 4:Điện phân 2 lít KOH 6%(D = 1,05g/ml) sau một thời gian t giây thấy nồng độ dung dịch thay đổi 2% a,Cho biết chất nào với lượng bao nhiêu thoát ra ở điện cực. b,Xác định t giây với cường độ dòng điện 5A. Bài 5:Điện phân với dòng điện 5A dung dịch chứa 10 gam hỗn hợp KCl và KOH thì hết 6’25s a,Tính phần trăm hỗn hợp ban đầu b,Để trung hòa dung dịch trước và sau điện phân cần dung bao nhiêu ml dung dịch HCl 10%(D = 1,1g/ml) Dạng 5:Điện phân dung dịch có bình mắc nối tiếp hoặc song song Cách làm: 1,Nhiều bình điện phân mắc nối tiếp: +Có cường độ dòng điện (I) ở mỗi bình điện phân bằng nhau(I = I1 = I2 =…) và thời gian điện phân như nhau lên điện lượng(Q = It) qua mỗi bình như nhau + Sự thu hoặc nhừơng electron các cực cùng tên phải như nhau và các chất sinh ra ở các cực cùng tên tỷ lệ mol với nhau.Ví dụ:mắc nối tiếp bình điện phân 1 chứa AgNO3 bình điện phân 2 chứa CuSO4 thì khi có dòng điện một chiều đi qua ở catot: Bình điện phân 1:2Ag+ + 2e 2Ag Bình điện phân 2:Cu2+ + 2e Cu Và nAg = 2nCu 2,Nhiều bình điện phân mắc song song: + Thời gian các điện phân các bình là như nhau. + Cừờng độ dòng điện mạch chính bằng tổng cường độ dòng điên các mạch rẽ (I = I1 + I2+…)Nếu hai bình mắc song song có R1 = R2 thì I1 = I2=. + Số mol electron thu (nhường) ở mach rẽ:ne = ne + ne 3,Trong trường hợp quá trình điện phân gồm nhiều