- 25 Tháng mười 2018
- 1,560
- 1,682
- 251
- 27
- Quảng Bình
- Đại học Sư phạm Huế
[TẶNG BẠN] TRỌN BỘ Bí kíp học tốt 08 môn
Chắc suất Đại học top - Giữ chỗ ngay!!
ĐĂNG BÀI NGAY để cùng trao đổi với các thành viên siêu nhiệt tình & dễ thương trên diễn đàn.
PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐIỆN PHÂN
- Khối lượng catot tăng = khối lượng kim loại tạo thành sau điện phân- Khối lượng dung dịch sau điện phân:
mdung dịch sau điện phân = mdung dịch ban đầu – (mkết tủa + mkhí)
- Độ giảm khối lượng của dung dịch: ∆m = mkết tủa + mkhí
- 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, …)
+ Muối tạo bởi axit có oxi và bazơ mạnh (KNO3, Na2SO4, …)
⇒ Thực tế là H2O bị điện phân, ở catot sẽ thu được H2 và anot thu được O2.
- Trường hợp 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.
- Có thể xảy ra các phản ứng phụ giữa từng chất:
+ Chất tạo thành ở điện cực
VD: Điện phân nóng chảy Al2O3 (có Na3AlF6) với anot làm bằng than chì, thì cực dương bị ăn mòn dần do than chì (điện cực) phản ứng với oxi tạo thành trong quá trình điện phân.
+ Chất tan trong dung dịch
VD: Điện phân dung dịch NaCl không màng ngăn tạo nước Gia-ven và H2 thoát ra ở catot.
+ Chất dùng làm điện cực
VD: Phản ứng giữa axit trong dung dịch với kim loại bám trên catot.
Cách làm:
- Viết phản ứng (thu hoặc nhường electron) xảy ra ở các điện cực theo đúng thứ tự. Với các bài tập điện phân chéo, có thể sử dụng phương trình điện phân tổng quát.
- Tính số mol e trao đổi ở từng điện cực: ne = It/F
⇒ Dựa vào thứ tự điện phân, so sánh tổng số mol electron nhường hoặc nhận với ne trao đổi để biết mức độ xảy ra điện phân (xem cation kim loại có bị khử hết không, anion kim loại đã bị bị oxi hóa hết chưa, H2O có điện phân hay không, …)
⇒ Sử dụng bảo toàn e để giải bài toán.
- Nếu đề bài cho lượng khí thoát ra ở điện cực hoặc sự thay đổi về khối lượng dung dịch,… thì dựa vào cac bán phản ứng để tính số mol electrong thu hoặc nhường ở mỗi điện cực (e trao đổi).
- Nếu đề bài yêu cầu tính điện lượng cần cho quá trình điện phân thì áp dụng công thức:
Q = I.t = ne.F
II. Một số ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Điện phân hoàn toàn 200ml 1 dd chứa 2 muối là Cu(NO3)2 và AgNO3 với I=0,804A, thời gian điện phân là 2giờ, người ta nhận thấy khối lượng cực âm tăng thêm 3,44g. Nồng độ mol của mỗi muối trong dd ban đầu lần lượt là:
A. 0,1M và 0,2M B. 0,1M và 0,1M C. 0,1M và 0,15M D. 0,15M và 0,2M
Hướng dẫn:
ne = It/F = 0,06 mol
Ở catot (cực - ), thứ tự điện phân là:
Ag+ + e → Ag
a → a → a (mol)
Cu2+ + 2e → Cu
b → 2b → b(mol)
Ta có hệ: a + 2b = ne = 0,06 và 108a + 64b = 3,44
Giải hệ suy ra: a = b = 0,02 mol
Vậy CM(AgNO3) = 0,1M và CM(Cu(NO3)2) = 0,1M
Ví dụ 2: Điện phân nóng chảy hoàn toàn 1,9g muối clorua của kim loại M được 0,48g kim loại M ở catot. Kim loại M là:A. Zn B. Ca C. Mg D. Ba
Giải: 2MCln → 2M + nCl2
Ta có: mCl2 = 1,9 – 0,48 = 1,42 gam ⇒ nCl2 = 0,02 mol
⇒ nM = 0,04/n
MM = 0,48/(0,04/n) = 12n
Suy ra: n = 2 ; MM = 24
Vậy M là Mg
Ví dụ 3: Có 400ml dd chứa HCl và KCl đem điện phân trong bình điện phân có vách ngăn với cường độ dòng điện 9,65A trong 20 phút thì dung dịch chứa một chất tan có pH=13 (coi thể tích dung dịch không đổi). Nồng độ mol/lit của HCl và KCl trong dung dịch ban đầu lần lượt?
A. 0,2M và 0,2M B. 0,1M và 0,2M C. 0,2M và 0,1M D. 0,1M và 0,1M
Giải:
ne = It/F = 0,12 mol; pH = 13 ⇒ [OH-] = 0,1 M ⇒ nKOH = nKCl= 0,04 mol
Cách 1: các quá trình điện phân xảy ra ở catot:
2H+ + 2e → H2
(0,12-0,04)→0,04 mol
2H2O + 2e → 2OH- + H2
0,04 ← 0,04 mol
Vậy nHCl = 0,08 mol ⇒ CM(HCl) = 0,2M
nKOH = 0,04 mol ⇒ CM(KOH) = 0,1M
Cách 2: Viết phương trình điện phân
nH2 = 0,5.ne = 0,06 mol
2HCl → H2 + Cl2
0,08 ← 0,04
2KCl + 2H2O → 2KOH + H2 + Cl2
0,04 → 0,02 mol
Vậy nHCl = 0,08 mol ⇒ CM(HCl) = 0,2M
nKOH = 0,04 mol ⇒ CM(KOH) = 0,1M
Ví dụ 4: Hòa tan 50 gam tinh thể CuSO4.5H2O vào 200 ml dung dịch HCl 0,6 M thu được dung dịch X. Đem điện phân dung dịch X (các điện cực trơ) với cường độ dòng điện 1,34A trong 4 giờ. Khối lượng kim loại thoát ra ở catot và thể tích khí thoát ra ở anot (ở đktc) lần lượt là (Biết hiệu suất điện phân là 100 %):
A. 6,4 gam và 1,792 lít B. 10,8 gam và 1,344 lít
C. 6,4 gam và 2,016 lít D. 9,6 gam và 1,792 lít
Giải:
nCuSO4.5H2O = nCuSO4 = 0,2 mol ; nHCl = 0,12 mol
- Ta có: ne = 0,2 mol
- Thứ tự điện phân tại catot và anot là:
Tại catot: Cu2+ + 2e → Cu
0,1 0,2 0,1 (mol)
⇒ Cu2+ chưa bị điện phân hết → m (kim loại ở catot) = 0,1.64 = 6,4
Tại anot:
2Cl– → Cl2 + 2e
0,12 0,06 0,12
⇒ne (do Cl– nhường) = 0,12 < 0,2 mol → tại anot Cl– đã bị điện phân hết và
đến nước bị điện phân
2H2O → O2 + 4H+ + 4e
0,02 ← (0,2 – 0,12)
V = (0,06 + 0,02).22,4 = 1,792 lít
Ví dụ 5: Điện phân nóng chảy Al2O3 với anot than chì (hiệu suất điện phân 100 %) thu được m kg Al ở catot và 67,2 m3 (ở đktc) hỗn hợp khí X có tỉ khối so với hiđro bằng 16. Lấy 2,24 lít (ở đktc) hỗn hợp khí X sục vào dung dịch nước vôi trong (dư) thu được 2 gam kết tủa. Giá trị của m là:
A. 54,0 kg B.75,6 kg C. 67,5 kg D. 108,0 kg
Giải:
