Đề cương ôn tập Hóa 11 - Chuyên đề 14: Giải bài toán điện phân

Nội dung text: Đề cương ôn tập Hóa 11 - Chuyên đề 14: Giải bài toán điện phân

1. Chuyên đề 14 : GIẢI BÀI TOÁN ĐIỆN PHÂN 1. Định nghĩa: Sự điện phân là quá trình oxi hóa – khử xảy ra ở bề mặt các điện cực khi có dòng điện một chiều đi qua chất điện li nóng chảy hoặcdung dịch chất điện li . 2. Quy tắc: Catot ( cực âm) : xảy ra quá trình khử cation (ion dương) 3+ - Các cation kim loại nhóm IA, IIA, Al không bị khử. Mà H2O bị khử : - 2H2O + 2e H2  + 2OH - Các cation kim loại khác bị khử lần lượt theo trật tự trong dãy điện hóa. Mn+ + ne M Anot ( cực dương) : xảy ra quá trình oxi hóa anion (ion âm) 2- - 3- - - Các anion gốc axit có oxi SO4 ; NO3 ; PO4 và F không bị oxi hóa. Mà H2O bị oxi hóa: + 2H2O O2  + 4H +4e - Các anion bị oxi hóa theo trật tư: S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > H2O 3. Phân loại điện phân  Điện phân nóng chảy: Dùng điều chế kim loại hoạt động mạnh ( điện phân nóng chảy muối halogen, bazơ )  Điện phân dung dịch: Dùng điều chế kim loại hoạt động trung bình và yếu ( có sự tham gia của nước) 4. Định luật Faraday Khối lượng các chất thu được ở các điện cực A I t m = n F m : Khối lượng chất thu được ở điện cực , gam A; Khối lượng mol nguyên tử chất thu được ở điện cực n : Số elecrtron mà nguyên tử hoặc ion cho hoặc nhận . I : cường độ dòng diện, ampe (A) t: thời gian điện phân, giây (s) F : Hằng số Faraday ( F = 96 500 culông/mol ) I. t  Biểu thức liên hệ: q = I. t = n . 96500 n e e 96500
2. Lưu ý: - Khối lượng catot tăng chính là khối lượng kim loại tạo thành. - Khối lượng của dung dịch giảm = m + m BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1 . Điện phân 500 ml dung dịch CuSO 4 0,2 M (điện cực trơ) cho đến khi ở catot thu được 3,2 gam kim loại thì thể tích khí (đktc) thu được ở anot là A. 3,36 lít B. 1,12 lít C. 0,56 lít D. 2,24 lít Hướng dẫn giải Ta có: n = 0,05 mol < n = 0,1 mol CuSO dư, ở catot chỉ Cu2+ bị điện phân, ở anot nước bị điện phân. Cu CuSO4 4 - Catot: Cu2+ + 2e Cu (mol) 0,1 0,05 + - Anot: 2H2O O2  + 4H +4e (mol) 0,025 0,1 V O2 = 0,025. 22,4 = 0,56 lít Chọn đáp án C Bài 2 . Hòa tan 13,68 gam muối MSO 4 vào nước được dd X. Điện phân X (với điện cực trơ, cường độ dòng điện không đổi) trong thời gian t giây, được y gam kim loại M duy nhất ở catot và 0,035 mol khí ở anot. Còn nếu thời gian điện phân là 2t giây thì tổng số mol khí thu được ở cả hai điện cực là 0,1245 mol. Giá trị của y là A. 4,480. B. 3,920. C. 1,680. D. 4,788. Hướng dẫn 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 1 H O → H + O 2 2 2 2 0,0545 0,02725 nO2 tạo ra do muối điện phân = 0,07 – 0,02725 = 0,04275 1 MSO + H O → M + H SO + O 4 2 2 4 2 2 0,0855 0,04275 13,68 MMSO = = 160 → M = 64 4 0,0855 m Cu tính theo t giây là mCu = 2.0.035.64 = 4,480 gam
3. Chọn đáp án A Bài 3 . Điện phân có màng ngăn 500 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm CuCl 2 0,1M và NaCl 0,5M (điện cực trơ, hiệu suất điện phân 100%) với cường độ dòng điện 5A trong 3860 giây. Dung dịch thu được sau điện phân có khả năng hoà tan m gam Al. Giá trị lớn nhất của m là A. 4,05 B. 2,70 C. 1,35 D. 5,40 Hướng dẫn giải Số mol CuCl2 = 0,05; số mol NaCl = 0,25 mol 35,5 . 5. 3860 Áp dụng định luật Faraday :m = 7,1 gam nCl = 0,1 mol Cl 1. 96500 2 dpdd CuCl2 ¾ ¾ ¾® Cu + Cl2 0,05 mol 0,05 0,05 dpdd 2NaCl + 2H2O ¾ ¾ ¾® 2NaOH + H2 + Cl2 0,1 mol  0,1  0,05 0,05 Al + NaOH + H2O  NaAlO2 + 3/2H2 0,1 0,1 mol mAlmax = 0,1.27= 2,7 (g) Chọn đáp án B Bài 4 . Điện phân dung dịch gồm 7,45 gam KCl và 28,2 gam Cu(NO 3)2 (điện cực trơ, màng ngăn xốp) đến khí khối lượng dung dịch giảm đi 10,75 gam thì ngừng điện phân (giả thiết lượng nước bay hơi không đáng kể). Tất cả các chất tan trong dung dịch sau điện phân là A. KNO3 và KOH. B. KNO3, KCl và KOH. C KNO3 và Cu(NO3)2. D. KNO3, HNO3 và Cu(NO3)2. Hướng dẫn giải Số mol KCl = 0,1mol ; số mol Cu(NO3)2 = 0,15mol 2KCl + Cu(NO3)2 → Cu + 2KNO3 + Cl2 (mol)0,1 0,05 0,05 0,05 KCl hết , Cu(NO3)2 còn = 0,15 – 0,05 = 0,1mol 1 Cu(NO ) + H O → Cu + 2HNO + O 3 2 2 3 2 2 1 (mlo) x x x 2 m dung dịch giảm = m + m + m Cu  Cl 2  O 2 
4. 1 → (0,05 + x)64 + 0,05.71 + x.32 = 10,75 → x = 0,05 2 Cu(NO3)2 vẫn còn dư Vậy: dung dịch sau phản ứng chứa KNO3; HNO3 và Cu(NO3)2. Chọn đáp án D Bài 5 . Điện phân dung dịch một muối nitrat kim loại với hiệu suất điện phân 100%, cường độ dòng điện không đổi là 7,72 A trong thời gian 9 phút 22,5 giây. Sau khi kết thúc khối lượng catot tăng lên 4,86 gam do kim loại bám vào. Kim loại đó là A. Cu B. Ag C Hg D. Pb Hướng dẫn giải - Khối lượng catot tăng chính là khối lượng kim loại bám vào. A . 7,72. 562,5 -Áp dụng định luật Faraday :m = 4,86 A = 108n KL n . 96500 n = 1 , A = 108 Ag Chọn đáp án B