bài tập chuyên đề điện phân

BÀI TẬP CHUYÊN ĐỀ ĐIỆN PHÂN
Lê Thanh Phong
Lớp 2010A - Khoa Hóa - ĐHSP Huế
I. 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 hoặc dung dịch các chất điện li ; bao gồm
điện phân nóng chảy và điện phân dung dịch chất điện li
trong nước ( điện phân dung dịch )
II. Quá trình điện phân dung dịch :
1. Nguyên tắc cạnh tranh :
1.1 Ở catot (-) : nếu có nhiều chất oxi hóa thì chất nào có
tính oxi hóa mạnh hơn sẽ tham gia nhận e trước.
Thứ tự nhận e ở catot ( theo chiều tăng dần tính oxi
hóa ) :
K
+
, Ba
2+
, Ca
2+
, Na
+
, Mg
2+
, Al
3+
( kim loại nhẹ ) H
2
O, Zn
2+

,
Fe
2+
, Cd
2+
, Ni
2+
, Sn
2+
, Pb
2+
, H
+
, Cu
2+
, Fe
3+
, Hg
2+
, Ag
+
, Pt
2+
,
Au
3+
( kim loại nặng )
 Các cation kim loại nặng bị điện phân theo thứ tự từ
phải qua trái : M
n+

+ ne
→
M . Đặc biệt H
+
của axit bị
điện phân : 2H
+
+ 2e
→
H
2
.
 H
+
của nước bị điện phân :
2H
2
O + 2e
→
2OH
-
+ H
2
 Các cation kim loại nhẹ không bị điện phân mà thay
vào đó là sự điện phân H
+
của nước
1.2 Ở anot (+): nếu có nhiều chất khử thì chất nào có tính
khử mạnh hơn sẽ tham gia nhường e trước.
Thứ tự nhường e ở anot ( theo chiều tính khử tăng

dần ):NO
3
-
, SO
4
2-
, PO
4
3-
, ClO
4
-
, F
-
, H
2
O, RCOO
-
, Cl
-
, Br
-
, I
-
, S
2-
.
 Các anion gốc axit không chứa oxi bị điện phân theo
thứ tự từ phải sang trái :
S

2-

→
S + 2e
2X
-

→
X
2
+ 2e (halogen )
Kế tiếp là : RCOO-
→
R-R + 2CO
2
+ 2e
 OH
-
của bazơ : 4OH
-
→
2H
2
O + O
2
+ 4e
 OH
-
của nước : 2H
2

O
→
4H
+
+ O
2
+ 4e
 Các anion gốc axit có chứa oxi ( trừ RCOO- ) không bị
điện phân mà thay vào đó là OH
-
của nước sẽ bị điện phân
2. Nguyên tắc bảo toàn : tổng số mol e nhường ở anot
bằng tổng số mol e nhận ở catot.
III. Định luật Faraday và một số lưu ý :
1. Công thức Faraday : m =
nF
AIt
=> hệ quả - số mol e trao đổi :n
e
=
96500
It
( * ) với t có
đơn vị là s
2. Một số lưu ý :
- Khối lượng dung dịch trước và sau điện phân :
m
dd sau
= ∑m
dd đầu

- m
kết tủa
- m
khí
- Chất rắn thoát ra có thể là kim loại (có thể là kết tủa của
một kim loại hoặc có cả hai ).
- Chất khí thoát ra sau điện phân gồm cả khí thoát ra ở
anot và catot ( trừ khí gây ra phản ứng phụ, tạo sản phẩm
tan trong dung dịch ).
- Điện phân dung dịch một muối cho đến khi catot bắt đầu
có khí thoát ra nghĩa là điện phân dung dịch muối hoàn
toàn.
- Nếu đề bài cho 2 yêu tố cường độ dòng điện và thời gian
điện phân thì ta áp dụng công thức (*) thay cho công thức
Faraday, rồi biện luận tiếp trật tự điện phân để đi đến kết
quả bài toán
II. BÀI TẬP VÍ DỤ :
Ví dụ 1 : Viết phương trình điện phân dung dịch AgNO
3
.
Catot(-) [ Ag
+
, H
2
O ] Anot(+) [ NO
3
-
, H
2
O ]

Ag
+
+ e
→
Ag 2H
2
O
→
4H
+
+ O
2
+ 4e
=> Phương trình điện phân :
4AgNO
3
+ 2H
2
O
 →
−cmndp
4Ag + 4HNO
3
+ O
2
Ví dụ 2 : Điện phân 100 ml dung dịch CuSO
4
dùng hai
điện cực trơ và dòng điện 1 chiều cường độ I = 1A đến khi
ở catot bắt đầu có bọt khí thoát ra thì dừng lại. Dung dịch

sau điện phân có pH =1. Biết hiệu suất phản ứng điện
phân là 100%. Tính thời gian điện phân và nồng độ mol
của dung dịch CuSO
4
.
Hướng dẫn giải :
Vì điện phân đến khi catot bắt đầu có bọt khí thoát ra nên
Cu
2+
đã điện phân xong.
pH = 1
⇒
[H
+
] = 0,1M
⇒
n
H+

= 0,01 mol.
Catot : Cu
2+
+2e
→
Cu
0,005
←
0,01
Anot : 2H
2

O
→
4H
+
+ O
2
+ 4e
0,01
→
0,01
Ta có : n
e

= (1.t)/96500 => t = 965 (s)
n
Cu2+

= 0,005 mol
⇒
C
M(CuSO4)
= 0,05M
III. BÀI TẬP:
Câu 1 : Điện phân 500 ml dung dịch CaCl
2
với điện cực
platin có màng ngăn thu được 123 m khí (27
o
C và 1atm) ở
anot. Tính pH của dung dịch sau điện phân, coi thể tích

dung dịch thay đổi không đáng kể ( Đ/s : pH = 12,3 )
- 1 -
Câu 2 : Điện phân 200 ml dung dịch Cu(NO
3
)
2
aM đến
khi bắt đầu có khí thoát ra ở catot thì dừng lại. Để yên
dung dịch sau điện phân đến khi khối lượng của catot
không đổi thì thấy có 3,2 gam kim loại bám vào catot.
Tính a. ( Đ/s : 1M )
Câu 3 : Điện phân dung dịch có chứa Fe(NO
3
)
3
và
Cu(NO
3
)
2
sau một thời gian ngừng điện phân khi dung
dịch vừa hết màu xanh thu được 0,168 lit khí (đktc) tại
anot, khối lượng dung dịch giảm 0,88 gam. Tính khối
lượng từng muối có trong dung dịch trước điện phân.
Câu 4 :Điện phân 100ml dung dịch Fe
2
(SO
4
)
3

1M (điện
cực trơ), với cường độ dòng điện I = 2,68A trong thời gian
t giờ thì bắt đầu có khí thoát ra ở catot (hiệu suất của quá
trình điện phân là 100%). Giá trị của t là bao nhiêu ?
Câu 5: Điện phân với điện cực trơ dung dịch hỗn hợp chứ
HCl và 7,8 gam MCl
2
đến khi hết M
2+
thấy ở anot có 2,464
lit khí Cl
2
và ở catot lúc đầu có 1,12 lit khí H
2
thoát ra, sau
đó đến kim loại M thoát ra. Hiệu suất phản ứng điện phân
là 100%. Công thức của muối là :
A. FeCl
2
B. ZnCl
2
C. CdCl
2
D. NiCl
2
Câu 6: Điện phân dung dịch hỗn hợp hai muối CuCl
2
và
FeCl
2

với cường độ dòng điện không đổi I = 2A trong 48
phút 15 giây, ở catot thấy thoát ra 1,752 gam kim loại.
Khối lượng Cu thoát ra là bao nhiêu gam :
A. 0,576 B. 0,408 C. 1,344 D. 1,176
Câu 7 : Chất rắn B gồm 0,84 gam Fe và 1,92 gam Cu tác
dụng hết với Cl
2
dư sau đó lấy sản phẩm hòa tan trong
nước được dung dịch E. Điện phân E với điện cực trơ tới
khi ở anot thu được 504 ml khí (đktc). H = 100%. Khối
lượng catot tăng lên bao nhiêu gam :
A. 1,41 B. 0,96 C. 1,14 D. 0,84
Câu 8 : Điện phân dung dịch chứa 0,02 mol FeSO
4
và
0,06 mol HCl với I = 1,34A trong 2h (điện cực trơ, màng
ngăn). Bỏ qua sự hòa tan của khí clo trong nước, coi hiệu
suất điện phân là 100%. Khối lượng kim loại thoát ra ở
catot và thể tích khí (đktc) thoát ra ở anot là :
A. 11,2 gam và 8,96 lit B. 1,12 gam và 0,896 lit
C. 5,6 gam và 4,48 lit D. 0,56 gam và 0,448lit
Câu 9 : Dung dịch X chứa HCl, CuSO
4
và Fe
2
(SO
4
)
3
. Lấy

400ml dung dịch X đem điện phân (điện cực trơ) với I =
7,72A đến khi ở catot được 0,08 mol Cu thì dừng lại. Khi
đó ở anot có 0,1 mol một chất khí bay ra. Thời gian điện
phân và nồng độ mol/lit của Fe
2+
lần lượt là :
A. 2300s và 0,10M B. 2500s và 0,10M
C. 2300s và 0,15M D. 2500s và 0,15M
Câu 10 : Điện phân dung dịch CuCl
2
với điện cực trơ, sau
một thời gian thu được 0,32 gam Cu ở catot và một lượng
khí X ở anot. Hấp thụ hoàn toàn lượng khí X trên vào 200
ml dung dịch NaOH (ở nhiệt độ thường). Sau phản ứng
nồng độ NaOH còn lại là 0,05M (giả thiết thể tích dung
dịch thay đổi không đáng kể). Nồng độ ban đầu của dung
dịch NaOH là :
A. 0,15M B. 0,20M C. 0,10M D. 0,05M
Câu 11 : Điện phân 100ml dung dịch chứa NaCl với điện
cực trơ, có màng ngăn với I = 1,93A. Thể tích dung dịch
sau điện phân xem như không đổi và hiệu suất phản ứng
điện phân 100%. Thời gian điện phân để được dung dịch
có pH = 12 là :
A. 50s B. 100s C. 150s D. 200s
Câu 12 : Điện phân 200 ml dung dịch gồm AgNO
3
0,1M
và Cu(NO
3
)

2
0,2 M với điện cực trơ, cường độ dòng điện I
= 5 A, trong thời gian 19 phút 18 giây. Khối lượng dung
dịch sau điện phân giảm m gam. Tính m, biết hiệu suất
điện phân là 80 % , bỏ qua sự bay hơi của nước.
A. 3,92g B. 3,056g C. 6,76g D. 3,44g
Câu 13 : Điện phân 100ml dung dịch chứa AgNO
3
0,2M
và Cu(NO
3
)
2
0,1M với I=2A . Tính thời gian (t) điện phân
để kết tủa hết Cu .
A. 490s B. 965s C. 1505s D. 1930s
Câu 14 : Điện phân 200 ml dung dịch CuSO
4
0,50M và
Na
2
SO
4
0,10M (điện cực trơ, hiệu suất điện phân 100%)
với cường độ 10A trong 35 phút 23 giây. Dung dịch sau
điện phân có khả năng hoà tan m gam Fe
3
O
4
. Giá trị lớn

nhất của m là :
A. 5,800 B. 6,380 C. 6,960 D. 6,496
Câu 15 : Tiến hành điện phân có màng ngăn xốp 500 ml
dung dịch chứa hỗn hợp HCl 0,02 M và NaCl 0,2 M sau
khi ở anot giải phóng 0,448lít khí đktc. Cần bao nhiêu ml
dd HNO
3
để trung hòa hết dung dịch sau điện phân :
A. 200 B. 250 C. 400 D. 300
Câu 16 : Mắc nối tiếp 2 bình điện phân : bình (1) chứa
dung dịch MCl
2
và bình (2) chứa dung dịch AgNO
3
. Sau 3
phút 13 giây thì ở catôt bình (1) thu được 1,6 gam kim loại
còn ở catôt bình (2) thu được 5,4 gam kim loại. Cả hai
bình đều không thấy khí ở catôt thoát ra. Kim loại M là :
A. Zn B. Cu C. Ni D. Pb
- 2 -