PTPT giải bài toán điện phân

GIẢI BÀI TỐN ĐIỆN PHÂN DUNG DỊCH BẰNG PHƯƠNG TRÌNH PHÂN TỬ
1) Lời nói đầu: Thơng thường các bài tốn điện phân chúng ta thường giải bằng phương pháp
viết bán phương trình điện phân ở cả 2 điện cực. Tuy nhiên, đã có ai nghĩ tới việc giải những bài
đó bằng phương trình phân tử chưa? Mình khơng dám chắc câu trả lời đâu, và bây giờ mình sẽ
trình bày phương pháp phương trình phân tử (gọi tắt là ptpt) để giải các bài tốn điện phân nhé.
Ở đây mình sẽ dùng Cu(NO3)2 và NaCl vì hỗn hợp này thường xuyên thấy trong các đề thi
Khi điện phân dung dịch chứa Cu(NO3)2 và NaCl (có màng ngăn), có 3 giai đoạn xảy ra theo thứ
tự như sau
+ Giai đoạn 1: Cả Cu(NO3)2 và NaCl bị điện phân cùng lúc trong dung dịch
PT: Cu(NO3)2 + 2NaCl -(đpdd)-> Cu + 2NaNO3 + Cl2
a

2a

a

2a

a

Số mol e trao đổi = 2a
+ Giai đoạn 2: Phụ thuộc vào giai đoạn 1 xem chất nào hết,chất nào dư (nếu cả 2 cùng hết thì
xuống giai đoạn 3)
•

Nếu Cu(NO3)2 cịn dư b mol

PT: Cu(NO3)2 + H2O -(đpdd)-> Cu + 2HNO3 + ½ O2
b

b

b

2b

b/2

Số mol e trao đổi = 2b
•

Nếu NaCl cịn dư c mol

PT: 2NaCl + 2H2O -(đpdd,có màng ngăn)-> 2NaOH + H2 + Cl2
c

c

c

c/2

c/2

Số mol e trao đổi = c
+ Giai đoạn 3: Nước bị điện phân ở cả 2 điện cực
PT: 2H2O -(đp)-> 2H2 + O2 (số mol e trao đổi = 2.nH2O)
2) Ưu,nhược điểm của cách giải bằng ptpt
•

Ưu điểm:

+ Giúp hiểu rõ hơn về q trình điện phân
+ Có thể xử lý được hàng loạt các bài toán về điện phân, nhất là về đồ thị
•

Nhược điểm:


+ Cần phải nhớ ptpt cùng với số mol e trao đổi nên khơng thích hợp trong đi thi trắc nghiệm khi
bán phương trình chiếm ưu thế lớn hơn (ptpt khá cồng kềnh)
+ Khó xử lý những dạng bài khi chủ ý người ra đề ép người giải chỉ có thể giải được bằng bán
phương trình
3) Các ví dụ minh họa
1. Điện phân dung dịch A gồm Cu(NO3)2 (3x mol) và NaCl (x mol) (điện cực trơ,có màng
ngăn) một thời gian, thu được dung dịch B và khối lượng dung dịch giảm đi 4,55g. Thêm
2,24g Fe vào B thì thu được khí NO và 0,64 gam chất rắn C duy nhất. Tính khối lượng
chất tan trong A
Lời giải (sử dụng phương trình phân tử): chất rắn C là Cu (0,01 mol) => Cu(NO 3)2 chưa bị điện
phân hết
PT điện phân dung dịch A
Cu(NO3)2 + 2NaCl -(đpdd)-> Cu + 2NaNO3 + Cl2
x/2

x

x/2

x

x/2

Cu(NO3)2 + H2O -(đpdd)-> Cu + 2HNO3 + ½ O2
a

a

a

2a

a/2

Dung dịch B gồm: NaNO3 (x mol),HNO3 (2a mol) và Cu(NO3)2 dư (5x/2 - a mol)
Độ giảm khối lượng = mCu + mkhí = 64.x/2 + 71.x/2 + 64a + 32.a/2
Hay 4,55 = 135x/2 + 80a (1)
Do có Cu => hết Fe3+ và H+
BT N: nNO3- = nNaNO3 + nHNO3 + 2nCu(NO3)2 – nNO = x + 2a + 2(5x/2 - a) - nHNO3/4 = 6x – a/2 (mol)
BT điện tích: 2nFe2+ + 2nCu2+ + nNa+ = nNO3- => 0,08 + 2(5x/2 - a – 0,01) = 5x – a/2
=> a = 0,04,thay vào (1) ta được x = 0,02 => mchất tan trong A = 188.0,06 + 58,5.0,02 = 12,45g
2. Điện phân dung dịch A gồm Cu(NO3)2 và NaCl (điện cực trơ,có màng ngăn) cho đến khi
nước bắt đầu bị điện phân ở cả 2 điện cực thì dừng lại. Biết rằng
i) Khi số mol của Cu(NO3)2 và NaCl ban đầu trong A lần lượt là x và y thì dung dịch sau điện
phân hòa tan được 0,72g Al, thu được dung dịch B không chứa axit dư và không có khí thốt ra
ii) Khi số mol của NaCl và Cu(NO3)2 ban đầu trong A lần lượt là x và y thì dung dịch sau phản
ứng hịa tan được 0,032 mol Al, kết thúc phản ứng chỉ thu được khí NH3 và dung dịch X chứa 2
chất tan.
Xác định x/y và khối lượng 2 chất tan trong X
Lời giải (ghi tắt vì mình buồn ngủ quá ^^)

Xét i)
Dùng ptpt, xác định được dung dịch sau điện phân gồm: NaNO3 (y mol) và HNO3 (2x – y mol)
nNH4+ = nHNO3/10 = (2x-y)/10 mol
BT N: nNO3- = nNaNO3 + nHNO3 – nNH4+ = (18x+y)/10 mol
BT điện tích: 3nAl3+ + nNa+ + nNH4+ = nNO3-, rút gọn đi ta được 2x – y = 0,1 (1)
Xét ii)
Dung dịch sau điện phân gồm: NaNO3 (2y mol) và NaOH (x – 2y mol)
PTHH: 8Al + 3NaNO3 + 5NaOH + 2H2O ---> 8NaAlO2 + 3NH3
Nếu NaOH bị dư => nNaNO3 = 0,012 = 2y => y = 0,006 => x = 0,053 => x/y = 53/6 và mchất tan
trong X = nNaAlO2 + nNaOH dư = 0,032.82 + (0,041 – 0,032.5/8).40 = 3,464g (0,032.5/8 là số mol
NaOH phản ứng)
Nếu NaNO3 bị dư => nNaOH = 0,02 = x – 2y (2)
(1),(2) => x = 0,06 => y = 0,02 => x/y = 3 và mchất tan trong X = nNaAlO2 + nNaNO3 dư = 0,032.82
+ (0,04 – 0,032.3/8).85 = 5,004g (0,032.3/8 là số mol NaNO3 phản ứng)
Hi vọng qua những lý thuyết mình đưa ra kèm 2 ví dụ minh họa đã phần nào giúp các bạn nắm
thêm 1 phương pháp mới trong việc giải các bài toán điện phân. Chúc các bạn sớm tìm lại được
gốc hóa cho mình nhé ^^