hệ thống hóa các dạng bài tập điện phân và phương pháp giải các dạng bài tập đó

A. ĐẶT VẤN ĐỀ
Theo nhu cầu chung của các nghành nghề trong xã hội hiện nay nên xu
thế của nhiều năm gần đây, của tất cả các trường THPT trên toàn quốc là các
em học và thi theo ban khoa học tự nhiên. Vì vậy trách nhiệm của người giáo
viên các bộ môn tự nhiên nói chung, môn hóa học nói riêng càng phải cần đầu
tư chuyên môn sâu hơn và cao hơn nữa. Có như vậy mới giúp các em tiếp cận
và giải các đề thi Đại học – Cao đẳng một cách nhanh chóng và hiệu quả.
Đối với các em học sinh, không chỉ cần nhớ kiến thức, mà còn cần phải
nhớ sâu, nắm vững. Có như thế ở mỗi bài toán mới tìm ra được phương pháp
giải toán một cách nhanh nhất, đi bằng con đường ngắn nhất. Điều đó không
những giúp các em tiết kiệm được thời gian làm bài mà còn rèn được tư duy
và năng lực phát hiện vấn đề. Vì vậy, việc người giáo viên hướng dẫn các em
sử dụng các phương pháp giải nhanh bài tập là rất quan trọng.
Qua quá trình giảng dạy, luyện thi đại học, bồi dưỡng học sinh giỏi nhiều
năm tôi nhận thấy chuyên đề điện phân là một chuyên đề hay và khó nhưng
lại khá quan trọng nên thường gặp trong các đề thi lớn của quốc gia. Tuy
nhiên, trong thực tế, tài liệu viết về vấn đề điện phân còn ít nên nguồn tư liệu
để giáo viên và học sinh nghiên cứu còn hạn chế do đó nội dung kiến thức và
kĩ năng giải bài tập điện phân cung cấp cho học sinh chưa được nhiều. Vì vậy,
các em thường lúng túng hoặc có tâm lí ngại và sợ gặp các bài tập liên quan
đến điện phân.
Qua nghiện cứu, giảng dạy nhiều năm tôi đã hệ thống hóa các dạng bài
tập điện phân và phương pháp giải các dạng bài tập đó cho học sinhh dễ hiểu,
dễ vận dụng, tránh được những lúng túng, sai lầm và nâng cao kết quả trong
các kì thi.
Đề tài này được viết trên cơ sở khi đang dạy chương đại cương kim loại
lớp 12, và qua kinh nghiệm giảng dạy. Với hy vọng là một tài liệu tham khảo
cho các em học sinh lớp 12 và các đồng nghiệp. Rất mong được sự đóng góp
ý kiến của các đồng chí.
Giáo viên: Mai Thanh Hà - Trường THPT Bỉm Sơn
1

B. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
I. LÍ THUYẾT ĐIỆN PHÂN
1. Khái niệm:
- 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 chất
điện li.
- Sự điện phân là quá trình sử dụng điện năng để tạo ra sự biến đổi hóa học.
- Trong quá trình điện phân, dưới tác dụng của điện trường các cation
chạy về cực âm (catot) còn các anion chạy về điện cực dương (anot), tại đó
xảy ra các quá trình trao đổi electron trên các điện cực.
- Phân loại điện phân: điện phân chất điện li nóng chảy, điện phân dung
dịch chất điện li bằng điện cực trơ, điện phân dùng điện cực không trơ.
2. Sự điện phân các chất điện li:
a. Điện phân chất điện li nóng chảy
Trong thực tế, người ta thường tiến hành điện phân những hợp chất
(muối, bazơ, oxit) nóng chảy của các kim loại có tính khử mạnh như Li, Na,
K, Ba, Ca, Mg, Al để điều chế các kim loại đó từ hợp chất tương ứng.
Ví dụ
1

: Điện phân NaCl nóng chảy.
NaCl
(nóng chảy)
→ Na
+
+ Cl
-
Catot ( – ) ← NaCl → Anot ( + )
2| Na
+

+ e → Na 2Cl- → Cl
2
+ 2e
P
hư
ơ
ng
trì
nh điện phân: 2NaCl → 2Na + Cl
2
Lưu ý: Cần có màng ngăn không cho Cl
2
tác dụng trở lại với Na ở trạng
thái nóng chảy làm giảm hiệu suất của quá trình điện phân
Ví dụ
2

: Điện phân NaOH nóng chảy.
NaOH
(nóng chảy)
→ Na
+
+ OH
-
Catot ( – ) ← NaOH → Anot ( + )
4| Na
+
+ 1e → Na 4OH
+
→ O

2
+ 2H
2
O + 4e
Phương trình điện phân: 4NaOH → 4Na + O
2
+ 2H
2
O
Ví dụ
3

: Điện phân Al
2
O
3
nóng chảy có mặt criolit (Na
3
AlF
6
).
Al
2
O
3

(nóng chảy)
→ 2Al
3+
+ 3O

2-
Giáo viên: Mai Thanh Hà - Trường THPT Bỉm Sơn
2
Catot ( – ) ← Al
2
O
3
→ Anot ( + )
4| Al
3+
+ 3e → Al 3| 2O
2-
→ O
2
+ 4e
Phương trình điện phân: 2Al
2
O
3
→ 4Al + 3O
2
b. Điện phân dung dịch chất điện li vô cơ trong nước.
Trong sự điện phân dung dịch, ngoài các ion do chất điện li phân li ra
còn có các ion H
+
và OH
-
của nước. Do đó việc xác định sản phẩm của sự
điện phân phức tạp hơn. Tùy thuộc vào tính khử và tính oxi hóa của các ion
có trong bình điện phân mà ta thu được những sản phẩm khác nhau.

* Ở catot (cực âm):
-Có thể xảy ra các quá trình khử sau đây:
M
n+
+ ne → M
2H
+
(axit) + 2e → H
2
Hoặc ion hiđro của nước bị khử: 2H
2
O + 2e → H
2
+ 2OH
-
. Nếu catot có
các cation kim loại sau nhôm hoặc H
+
(axit), các cation này sẽ nhận electron.
Nếu đồng thời có nhiều cation thì cation nào có tính oxi hóa mạnh hơn sẽ bị
khử trước.
Cụ thể: thứ tự tăng dần tính oxi hóa của các cation như sau:
Zn
2+
, Fe
2+
, Ni
2+
, Sn
2+

, Pb
2+
, H
+
, Cu
2+
, Fe
3+
, Hg
2+
, Ag
+
…
- Nếu catot có các cation kim loại trước Zn
2+
thì H
2
O


sẽ bị khử (hay H
2
O
có tính oxi hóa mạnh hơn các ion này).
*Anot (cực dương):
- Có thể xảy ra quá trình oxi hóa các anion gốc axit như Cl
-
, S
2-
…hoặc

ion OH
-
của bazơ kiềm hoặc nước.
2Cl
-
→ Cl
2
+ 2e
4OH
-
→ O
2
+ 2H
2
O + 4e
Hoặc ion OH- của nước bị oxi hóa: 2H
2
O → O
2
+ 4H
+
+ 4e
- Nếu Anot có các anion: S
2-
, I
-
, Br
-
, Cl
-

, OH
-
…, các anon này sẽ nhường
electron. Nếu đồng thời có nhiều anion thì anion nào có tính khử mạnh hơn sẽ
bị oxi hóa trước.
Cụ thể: thứ tự giảm dần tính khử của các anion như sau: S
2-
, I
-
, Br
-
, Cl
-
, OH
-
,
…
- Nếu ở anot có các anion gốc axit như: F
-
, NO
3
-
, SO
4
2-
, PO
4
3-
, CO
3

2-
,
ClO
4
-
… thì nước sẽ bị oxi hóa (hay H
2
O có tính khử mạnh hơn các ion này).
Giáo viên: Mai Thanh Hà - Trường THPT Bỉm Sơn
3
*Tổng quát: Điện phân dung dịch sẽ thu được sản phẩm ở các điện cực là
Catot Anot
-Kim loại -Phi kim: O
2
, Cl
2
, S, …
-Khí H
2
- Dung dịch: OH
-
-Dung dịch: H
+
*Lưu ý: Nếu khi điện phân không dùng các anot trơ như graphit,
platin (Pt) mà dùng các kim loại như Fe, Ni, Cu, Ag…thì các kim loại này
dễ bị oxi hóa hơn các anion vì thế oxi hóa – khử của chúng thấp hơn, và do
đó chúng tan vào dung dịch (anot tan hay hiện tượng dương cực tan)
* Một số ví dụ
Ví dụ 1: Viết sơ đồ và phương trình điện phân dung dịch CuCl
2

với anot trơ.
CuCl
2
→ Cu
2+
+ 2Cl
-
Catot ( – ) ← CuCl
2
→ Anot ( + )
Cu
2+
+ 2e → Cu 2Cl
-
→ Cl
2
+2e
Phương trình điện phân: CuCl
2
→ Cu + Cl
2
Nhận xét:
- Sau khi CuCl
2
hết, bình điện phân chỉ còn H
2
O (dẫn điện rất kém) nên
H
2
O sẽ không điện phân tiếp.

-Xảy ra tương tự khi điện phân các dung dịch: NiCl
2
, FeCl
2
, ZnCl
2
….
Ví dụ 2: Viết sơ đồ và phương trình điện phân dung dịch Na
2
SO
4
với anot
trơ.
Na
2
SO
4
→ 2Na
+
+ SO
4
2-
Catot (-) ← Na
2
SO
4
→ Anot (+)
Na
+
không bị điện phân SO

4
2-
không bị điện phân
2H
2
O + 2e → H
2
+ 2OH
-
2H
2
O → O
2
+ 4H
+
+ 4e
→ Phương trình điện phân: 2H
2
O → 2H
2
+ O
2
Nhận xét:
- Na
2
SO
4
chỉ đóng vai trò là chất dẫn điện, nên trong quá trình điện phân
lượng Na
2

SO
4
không đổi.
- Xảy ra tương tự khi điện phân các dung dịch: NaNO
3
, K
2
SO
4
, Na
2
CO
3
,
MgSO
4
,….
Ví dụ 3: Viết sơ đồ và phương trình điện phân dung dịch H
2
SO
4
, dung
dịch NaOH với anot trơ.
Giáo viên: Mai Thanh Hà - Trường THPT Bỉm Sơn
4
Điện phân dung dịch H
2
SO
4
:

Catot (-) ← H
2
SO
4
→ Anot (+)
2H
+
+ 2e → H
2
SO
4
2-
không bị điện phân
2H
2
O → O
2
+ 4H
+
+ 4e
→ Phương trình điện phân: 2H
2
O → 2H
2
+ O
2
Điện phân dung dịch NaOH:
Catot (-) ← NaOH → Anot (+)
Na
+

không bị điện phân 4OH
-
→ O
2
+ H
2
O + 4e
2H
2
O + 2e → H
2
+ 2OH
-

→ Phương trình điện phân: 2H
2
O → 2H
2
+ O
2
Nhận xét:
- Điện phân các dung dịch axit: HNO
3
, H
2
SO
4
, HClO
4
…, các dung dịch

kiềm: NaOH, KOH, Ba(OH)
2
…. đều thực chất là điện phân H
2
O.
- Phân tử axit, bazơ trong trường hợp này đóng vai trò là chất dẫn điện.
Ví dụ 4: Viết sơ đồ và phương trình điện phân khi điện phân dung dịch
NaCl.
NaCl → Na
+
+ Cl
-

Catot (-) Anot (+)
Na
+
không bị điện phân 2Cl
-
→ Cl
2
+ 2e
2H
2
O + 2e → H
2
+ 2OH
-

→ Phương trình : 2Cl
-

+ 2H
2
O → Cl
2
+ H
2
+ 2OH
-
(có màng ngăn)
hay 2NaCl + 2H
2
O → 2NaOH + Cl
2
+ H
2

Nhận xét:
- Sau khi NaCl hết (Cl
-
hết), dung dịch có NaOH nên giai đoạn điện phân
tiếp theo là điện phân H
2
O: 2H
2
O → 2H
2
+ O
2
. Do đó, số mol NaOH không
đổi, nhưng nồng độ mol NaOH tăng dần.

- Trong quá trình điện phân dung dịch NaCl, pH của dung dịch tăng dần.
- Xảy ra tương tự khi điện phân các dung dịch : NaCl, CaCl
2
, MgCl
2
,
BaCl
2
…
- Không thể điều chế kim loại từ K đến Al bằng phương pháp điện phân
dung dịch.
- Nếu không có màng ngăn thì: Cl
2
+ 2NaOH → NaCl + NaClO + H
2
O
nên phương trình điện phân là: NaCl + H
2
O → NaClO + H
2
Giáo viên: Mai Thanh Hà - Trường THPT Bỉm Sơn
5
Ví dụ 5: Viết sơ đồ và phương trình điện phân khi điện phân dung dịch
CuSO
4
.
CuSO
4
→ Cu
2+

+ SO
4
2-

Catot(-) Anot(+)
SO
4
2-
không bị điện phân .
Cu
2+
+ 2e → Cu 2H
2
O → 4H
+
+ O
2
+ 4e
→ Phương trình điện phân : Cu
2+
+ H
2
O → Cu + 2H
+
+ ½ O
2
hay CuSO
4
+ H
2

O → Cu + H
2
SO
4
+ ½ O
2
Nhận xét:
- Sau khi CuSO
4
hết (Cu
2+
hết), dung dịch có H
2
SO
4
nên giai đoạn điện
phân tiếp theo là điện phân H
2
O: 2H
2
O → 2H
2
+ O
2
. Do đó, số mol H
2
SO
4
không đổi, nhưng nồng độ mol H
2

SO
4
tăng dần.
- Trong quá trình điện phân dung dịch CuSO
4
, pH của dung dịch giảm dần.
-Xảy ra tương tự khi điện phân các dung dịch muối của kim loại từ Zn
→ Hg với các gốc axit NO
3
-
, SO
4
2-
…

Kết luận:
- Điện phân các dung dịch: kiềm, axit có oxi, muối của axit có oxi và kim
loại từ Al trở về trước đều thực chất là điện phân H
2
O. Trong quá trình điện
phân, số mol chất tan không thay đổi nhưng nồng độ tăng dần.
- Điện phân dung dịch muối của ion kim loại sau nhôm với gốc axit như
NO
3
-
, SO
4
2-
… thì dung dịch sau điện phân có pH <7.
- Điện phân dung dịch muối của ion kim loại trước kẽm với gốc axit

không có oxi như Cl
-
, Br
-
… thì dung dịch sau điện phân có pH>7.
Ví dụ 6: Viết sơ đồ và phương trình điện phân dung dịch hỗn hợp chứa
FeCl
3
, CuCl
2
và HCl với anot trơ.
FeCl
3
→ Fe
3+
+ 3Cl
-
CuCl
2
→ Cu
2+
+ 2Cl
-
HCl → H
+
+ Cl
-
Catot ( – ) Anot ( + )
Fe
3+

+ 1e → Fe
2+
2Cl
-
→ Cl
2
+ 2e
Cu
2+
+2e

→ Cu
2H
+
+2e

→ H
2
Fe
2+
+ 2e→ Fe
Giáo viên: Mai Thanh Hà - Trường THPT Bỉm Sơn
6
Phương trình điện phân lần lượt xảy ra là:
2FeCl
2
→ 2FeCl
2
+ Cl
2

CuCl
2
→ Cu + Cl
2
2HCl →H
2
+ Cl
2
FeCl
2
→ Fe + Cl
2
Ví dụ 7: Viết sơ đồ và phương trình điện phân khi điện phân dung dịch hỗn
hợp gồm a mol NaCl và b mol Cu(NO
3
)
2
, bằng điện cực trơ và có màng ngăn.
Biết a>2b
NaCl → Na
+
+ Cl
-
Cu(NO
3
)
2
→ Cu
2+
+ 2NO

3
-
Catot (-) Anot (+)
Na
+
không bị điện phân NO
3
-
không bị điện phân
Cu
2+
+ 2e → Cu 2Cl
-
→ Cl
2
+ 2e
2H
2
O + 2e → H
2
+ 2OH
-
2H
2
O → 4H
+
+ O
2
+ 4e
Phương trình điện phân:

Cu
2+
+ 2Cl
-
→ Cu + Cl
2
(1)
Hoặc: Cu(NO
3
)
2
+ 2NaCl → Cu + Cl
2
+ 2NaNO
3
Do a>2b nên khi Cu
2+
hết, Cl
-
dư→ kết thúc giai đoạn (1). Tiếp tục điện
phân sẽ xảy ra giai đoạn (2) là điện phân dung dịch NaCl
2H
2
O + 2Cl
-
→ H
2
+ 2OH
-
+ Cl

2
(2)
Hoặc: 2H
2
O + 2NaCl → H
2
+ Cl
2
+ 2NaOH
Khi Cl
-
hết → kết thúc giai đoạn (2). Tiếp tục điện phân sẽ xảy ra giai
đoạn (3) là điện phân H
2
O
2H
2
O → 2H
2
+ O
2
(3)
* Một số câu hỏi vận dụng:
Câu 1: Khi điện phân các dung dịch: NaCl, KNO
3
, AgNO
3
, CuSO
4
với điện

cực trơ, màng ngăn xốp. Dung dịch có pH tăng trong quá trình điện phân là:
A. NaCl B. KNO
3
C. AgNO
3
D. CuSO
4
→ Chọn đáp án: A
Câu 2: (Đại học khối B-2007) Điện phân dung dịch chứa a mol CuSO
4
và
b mol NaCl ( với điện cực trơ, có màng ngăn xốp). Để dung dịch sau điện
phân làm phenolphtalein chuyển sang màu hồng thì điều kiện của a và b là:
A. b = 2a B. 2b = a C. b > 2a D. b < 2a
Giáo viên: Mai Thanh Hà - Trường THPT Bỉm Sơn
7
→ Chọn đáp án: C
Câu 4: (Đại học khối A- 2010) Điện phân (với điện cực trơ) một dung
dịch gồm NaCl và CuSO
4
có cùng số mol, đến khi ở catot xuất hiện bọt khí thì
dừng điện phân. Trong cả quá trình điện phân trên, sản phẩm thu được ở anot
là
A. khí Cl
2
và O
2
. B. khí H
2
và O

2
. C. chỉ có khí Cl
2
. D. khí Cl
2
và H
2
.
→ Chọn đáp án: A
Câu 5: Điện phân hoàn toàn dung dịch hỗn hợp gồm a mol Cu(NO
3
)
2
và
b mol NaCl với điện cực trơ , màng ngăn xốp . Để dung dịch thu được sau khi
điện phân có khả năng phản ứng với Al
2
O
3
thì
A. b = 2a B. b > 2a C. b < 2a D. b < 2a hoặc b > 2a
Hướng dẫn giải câu 5:
Cu(NO
3
)
2
→ Cu
2+
+ 2NO
3

-

a a
NaCl → Na
+
+ Cl
-

b b
Catot(-) Anot (+)
Na
+
không bị điện phân NO
3
-
không bị điện phân .
Cu
2+
+ 2e → Cu 2Cl
-
→ Cl
2
+ 2e
→ Phương trình : Cu
2+
+ 2Cl
-
→ Cu + Cl
2
(1)

a b
Nếu dư Cu
2+
sau (1) : a > b/2 ( 2a > b ) thì có phản ứng
Cu
2+
+ 2H
2
O→ Cu + 4H
+
+ O
2
→ Dung dịch thu được có axit nên có phản ứng với Al
2
O
3
6H
+
+ Al
2
O
3
→ 2Al
3+
+ 3H
2
O
Nếu dư Cl
-

sau (1) : a < b/2 ( b > 2a) thì có phản ứng
2H
2
O + 2Cl
-
→ 2OH
-
+ H
2
+ Cl
2

→ Dung dịch thu được có môi trường bazơ nên có phản ứng với Al
2
O
3
2OH
-
+ Al
2
O
3
→ 2AlO
2
-
+ H
2
O → Chọn đáp án D .
II. BÀI TOÁN ĐIỆN PHÂN
1. Định luật Farađay

Công thức:
nF
AIt
m =
(*)
Trong đó: m là khối lượng chất thoát ra ở điện cực.
Giáo viên: Mai Thanh Hà - Trường THPT Bỉm Sơn
8
A: khối lượng mol của chất thu được ở điện cực.
n: là số electrron trao đổi ở điện cực.
t: là thời gian điện phân (s).
I: là cường độ dòng điện (Ampe).
F: là hằng số Farađay có giá trị F = 96500 .
Thường dùng 2 công thức sau:
- Số mol chất thoát ra ở điện cực
nF
It
=
(**)
- Số mol electron trao đổi: n
e

F
It
=
(***)
2. Một số cơ sở để giải bài toán điện phân:
a. Khi điện phân các dung dịch:
+ Hiđroxit của kim loại hoạt động hóa học mạnh (KOH, NaOH,
Ba(OH)

2
,…)
+ Axit có oxi (HNO
3
, H
2
SO
4
, HClO
4
,…)
+ Muối tạo bởi axit có oxi và bazơ kiềm (KNO
3
, Na
2
SO
4
,…)
Đều thực tế là điện phân H
2
O: 2H
2
O → 2H
2
(catot) + O
2
(anot)
b. Khối lượng catot tăng chính là khối lượng kim loại tạo thành sau điện
phân bám vào.
- Độ giảm khối lượng của dung dịch: Δm = (m

kết tủa
+ m
khí
)
c. H
2
O bắt đầu điện phân ở các điện cực khi:
+ Catot: bắt đầu có khí thoát ra hoặc khi khối lượng catot không đổi, đó
là lúc các ion kim loại (có thể bị điện phân) vừa hết.
+ Khi pH của dung dịch không đổi, đó là lúc các ion (có thể bị điện
phân) vừa hết.
d. Khi điện phân với một Anot không trơ (làm bằng kim loại không phải
là Pt hay than chì) thì tại Anot chỉ xảy ra quá trình oxi hóa điện cực.
Ví dụ: Điện phân dung dịch CuSO
4
với anot làm bằng Cu.
CuSO
4
→ Cu
2+
+ SO
4
2-
Catot (-) Anot (+)
Cu
2+
+2e → Cu Cu → Cu
2+
+ 2e
Giáo viên: Mai Thanh Hà - Trường THPT Bỉm Sơn

9
Vậy bản chất của quá trình điện phân ở đây là sự di chuyển Cu từ Anot
sang Catot. Trong quá trình điện phân nồng độ của CuSO
4
không thay đổi.
Ví dụ: Điện phân dung dịch AgNO
3
với anot Cu.
AgNO
3
→ Ag
+
+ NO
3
-
Catot (-) Anot (+)
Ag
+
+1e → Ag Cu→ Cu
2+
+2e
Phương trình điện phân: 2AgNO
3
+ Cu → 2Ag + Cu(NO
3
)
2
e. Có thể xảy ra phản ứng phụ:
- Giữa các chất tạo thành ở các điện cực trong quá trình điện phân.
Ví dụ: Điện phân dung dịch NaCl với điện cực trơ, không có màng ngăn.

OH
-
và Cl
2
sinh ra sẽ phản ứng với nhau tạo nước Javen
- Giữa axit trong dung dịch và kim loại bám trên catot.
Ví dụ: Điện phân dung dịch Cu(NO
3
)
2
, sau điện phân nếu chưa lấy catot ra
thì sẽ có phản ứng giữa Cu (ở catot) và dung dịch HNO
3
(trong bình điện phân).
3. Hai dạng bài toán điện phân thường gặp:
Dạng 1: Tính thời gian điện phân (khi biết I, số mol)
*Cách làm:
- Viết các phương trình điện phân có thể xảy ra (không cần viết sơ đồ
điện phân).
- Xác định các sản phẩm thu được ở mỗi điện cực.
- Sử dụng tỷ lệ như phương trình hóa học thông thường để tính số mol
sản phẩm.
- Áp dụng công thức của Farađay (**) để tính thời gian theo số mol sản
phẩm thu được ở các điện cực, hoặc theo số mol electron trao đổi.
* Một số ví dụ:
Ví dụ 1: Điện phân 100ml dung dịch chứa NaCl với điện cực trơ, có
màng ngăn, cường độ dòng điện không đổi 1,93A. Tính thời gian điện phân
để được dung dịch pH = 12. Cho thể tích dung dịch được xem như không thay
đổi, hiệu suất điện phân là 100%.
A. 50s. B. 100s. C. 150s. D . 200s.

Hướng dẫn giải:
Các phương trình điện phân có thể xảy ra:
2NaCl + 2H
2
O → 2NaOH + Cl
2
+ H
2
(1)
Giáo viên: Mai Thanh Hà - Trường THPT Bỉm Sơn
10
Khi NaCl hết 2H
2
O → 2H
2
+ O
2
(2)
Vì dung dịch có pH = 12 → dung dịch thu được có môi trường kiềm .
pH = 12 → [H
+
] = 10
-12
→ [OH
-
] = 0,01 → Số mol OH
-
= 0,001 mol
Áp dụng công thức Farađay (**):
n

OH
-
=
Fn
tI
.
.
→
)(50
93,1
96500.1.001,0

s
I
Fnn
t
OH
===
−

Hoặc áp dụng công thức Faraday (***):
n
e
=
F
tI.
→
)(50
93,1
96500.1.001,0

.
s
I
Fn
t
e
===

→ Chọn đáp án A
Ví dụ 2: Điện phân 100ml dung dịch CuSO
4
0,1M với các điện cực trơ
cho đến khi bắt đầu có bọt khí vừa thoát ra ở catot thì dừng lại. Tính pH dung
dịch sau điện phân. Biết hiệu suất điện phân bằng 100%, thể tích dung dịch
được xem như không đổi. Lấy lg2 = 0,3.
A. pH = 0,1 B. pH = 0,7 C. pH = 2,0 D. pH = 1,3
Hướng dẫn giải:
Các phương trình điện phân có thể xảy ra:
CuSO
4
+ H
2
O → Cu + H
2
SO
4
+ 1/2O
2
(1)
Khi H

2
SO
4
hết 2H
2
O → 2H
2
+ O
2
(2)
Do điện phân đến khi vừa bắt đầu sủi bọt khí, nên ở catot Cu
2+
vừa hết →
không xảy ra phương trình (2).
Theo (1) Số mol O
2
= ½ số mol H
2
SO
4
= 0,01 mol
→ [H
+
] = 0,02/0,1 = 0,2 → pH = -lg0,2 = 0,7 → Chọn đáp án B
Ví dụ 3: Điện phân một dung dịch chứa 0,1 mol NaCl với cường độ
dòng điện 1 ampe, có màng ngăn và điện cực trơ, đến khi anot có 2,24 lít (ở
đktc). Tính thời gian điện phân.
Hướng dẫn giải:
Các phương trình điện phân có thể xảy ra:
2NaCl + 2H

2
O → 2NaOH + Cl
2
+ H
2
(1)
0,1 0,05
Khi NaCl hết 2H
2
O → 2H
2
+ O
2
(2)
0,1
Vì anot thu được O
2
nên giai đoạn (1) đã xong hay NaCl hết.
Giáo viên: Mai Thanh Hà - Trường THPT Bỉm Sơn
11
Theo (1) và (2): Số mol H
2
thu được ở catot = 0,05+0,1=0,15 mol →
n
e
=0,3 mol
Áp dụng công thức của Farađay (**)ta có:
Fn
tI
n

H
.
.
2
=
→
)(28950
1
96500.2.15,0

2
s
I
Fnn
t
H
===
hay 8
h
2
’
30
”
.
Hoặc áp dụng công thức của Farađay (***)ta có:
F
tI
n
e
.

=
→
)(28950
1
96500.3,0
.
s
I
Fn
t
e
===
hay 8
h
2
’
30
”
.
Ví dụ 4: Điện phân 100 ml dung dịch CuSO
4
0,2M và AgNO
3
0,1M với
cường độ dòng điện I = 3,86A.Tính thời gian điện phân để được một khối
lượng kim loại bám bên catot là 1,72g ?
A. 250s B. 1000s C. 500s D. 750s
Hướng dẫn giải:
Vì đề bài chỉ hỏi đến kim loại nên ta chỉ cần quan tâm đến quá trình
nhường e của ion kim loại ở catot (mà không cần viết phương trình). Catot

xảy ra các quá trình theo thứ tự
Ag
+
+1e → Ag
Cu
2+
+ 2e → Cu
Số gam kim loại Ag tối đa được tạo thành : 0,01.108 = 1,08 gam
Số gam Cu tối đa tạo thành : 0,02.64 = 1,28 gam
Vì 1,08 < 1,72 < 1,08 + 1,28 → Điện phân hết Ag
+
và còn dư một phần Cu
2+

→ Khối lượng Cu được tạo thành : 1,72 – 1,08 = 0,64 gam → n
Cu
= 0,01 mol
→ Tổng số mol electron ở hai quá trình trên là: n
e
= 0,01 + 0,02 = 0,03 mol
Áp dụng công thức Faraday (***):
F
tI
n
e
.
=
→
)(750
86,3

96500.03,0
.
s
I
Fn
t
e
===

→ Chọn Đáp án D .
Dạng 2: Biết thời gian, tính lượng chất thoát ra ở điện cực (hoặc
lượng chất tham gia điện phân).
* Cách làm:
-Từ số mol chất đã biết và thời gian tính số mol electron n
e
theo công
thức (***).
- Viết lần lượt từng quá trình nhận, nhường electron đồng thời so sánh
với n
e
để biết điện phân đến quá trình nào.
Giáo viên: Mai Thanh Hà - Trường THPT Bỉm Sơn
12
- Từ những quá trình đã xác định được, tính lượng chất đã điện phân
hoặc lượng chất thu được.
Ví dụ 1: Điện phân dung dịch hỗn hợp gồm 0,1 mol FeCl
2
và 0,012 mol
NaCl với cường độ dòng điện 9,65 ampe, điện cực trơ, màng ngăn xốp trong
thời gian 38’40”. Tính khối lượng kim loại thu được ở catot, thể tích khí

(ở đktc) thu được ở anot. Biết hiệu suất điện phân là 100%.
Hướng dẫn giải:
Áp dụng công thức Farađay (***) ta có: n
e
=
)(232,0
96500
)4060.38.(65,9.
mol
F
tI
=
+
=
Ở catot ( -): Fe
2+
+2e → Fe
0,1→0,2 < 0,232 nên Fe
2+
hết → m
Fe
= 0,1.56=5,6 gam
Ở anot: 2Cl
-
→ Cl
2
+ 2e
0,212 → 0,106 0,212mol < 0,232 nên H
2
O sẽ điện phân tiếp

2H
2
O → O
2
+ 4H
+
+4e
0,005 0,02
Số mol e mà H
2
O nhận là: 0,232 - 0,212 = 0,02 mol
Vậy ở anot thu được 0,106 mol Cl
2
và 0,005mol O
2
.
→ V=22,4.(0,106+0,005) =2,4864 (lít)
Ví dụ 2
: Điện phân 100 ml dung dịch CuSO
4
0,2 M với cường độ dòng
điện
9,65A, điện cực trơ. Khối lượng Cu bám vào catot khi thời gian điện
phân t
1
= 200s và t
2
= 500s lần lượt là
A. 0,32 gam và 0,64 gam B. 0,64 gam và 1,28 gam
C. 0,64 gam và 1,60 gam D. 0,64 gam và 1,32 gam

Hướng dẫn giải:
- Nếu Cu
2+
hết: n
e
= 0,04 mol
- Áp dụng công thức (***) ta có:
+Số mol electron khi điện phân 200 s là n
e
=
)(02,0
96500
200.65,9.
mol
F
tI
==
<
0,04 nên Cu
2+
chưa hết → n
Cu

= 1/2n
e
= 0,01 → m
1
= 0,64 gam
+ Số mol electron khi điện phân 500 s là 0,02.2,5= 0,05 (mol)>n
e

→ Cu
2+
hết
→ n
Cu
= n
Cu
2+
= 0,02mol → m
2
= 1,28 gam
→ đáp án B
Ví dụ 3: (Đại học khối A- 2010)
Giáo viên: Mai Thanh Hà - Trường THPT Bỉm Sơn
13
Điện phân dung dịch X chứa 0,2 mol CuSO
4
và 0,12 mol NaCl bằng
dòng điện có cường độ 2A, có màng ngăn, điện cực trơ. Thể tích khí (đktc)
thoát ra ở anot sau 9650 giây điện phân là
A. 2,240 lít. B. 2,912 lít. C. 1,792 lít. D. 1,344 lít.
Hướng dẫn giải
Áp dụng công thức (***) ta có n
e
=
)(2,0
96500
9650.2.
mol
F

tI
==
.
Ở anot xảy ra:
2Cl
-
→ Cl
2
+ 2e
0,12 0,12 < 0,2 mol nên còn xảy ra quá trình điện phân
của H
2
O
4H
2
O → 4H
+
+ O
2
+ 4e
0,02 0,08
Số mol e do H
2
O nhường là: 0,2- 0,12=0,08 mol
Vậy: V
khí
= (0,06 + 0,02). 22,4 = 1,792 lít → Đáp án C
Ví dụ 4: (Đại học khối B– 2009)
Điện phân có màng ngăn 500 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm CuCl
2

0,1M và NaCl 0,5M (với điện cực trơ, màng ngăn, 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 e trao đổi khi điện phân : n
e
=
)(2,0
96500
3860.5.
mol
F
tI
==

n
CuCl2
= 0,1.0,5 = 0,05 mol ; n
NaCl
= 0,5.0,5 = 0,25 mol
Tại catot :
Cu
2+
+ 2e → Cu
0,05→ 0,1 < 0,2 nên còn quá trình điện phân của H
2
O.
Số mol e do H
2

O nhận là: 0,2- 0,1=0,1 mol
2H
2
O + 2e → H
2
+ 2OH
-
0,1 → 0,1.
Vậy dung dịch sau khi điện phân có 0,1 mol OH
-
có khả năng phản ứng
với Al theo phương trình :
Giáo viên: Mai Thanh Hà - Trường THPT Bỉm Sơn
14
Al + OH
-
+ H
2
O → AlO
2
-
+ 3/2 H
2

0,1 0,1
m
Al (max)
= 0,1.27= 2,7 (g) → Chọn đáp án B
Ví dụ 5: Điện phân 100 ml hỗn hợp dung dịch gồm FeCl
3

1M , FeCl
2
2M , CuCl
2
1M và HCl 2M với điện cực trơ có màng ngăn xốp cường độ
dòng điện là 5A trong 2 giờ 40 phút 50 giây ở catot thu được
A.5,6 g Fe B.2,8 g Fe C.6,4 g Cu D.4,6 g Cu
Hướng dẫn giải
Áp dụng công thức (***): n
e
=
)(5,0
96500
)5060.4060.60.2.(5.
mol
F
tI
=
++
=
Theo giả thiết: n
Fe3+
= 0,1 mol; n
Fe2+
= 0,2 mol; n
Cu2+
= 0,1 mol; n
H+
= 0,2 mol
Sắp xếp tính oxi hóa của các ion theo chiều tăng dần : Fe

2+
< H
+
< Cu
2+
< Fe
3+

→ Thứ tự bị điện phân ở catot (-) là:
Fe
3+
+ 1e → Fe
2+
(1)
0,1 → 0,1→ 0,1
Cu
2+
+ 2e → Cu (2)
0,1 → 0,2→ 0,1
2H
+
+ 2e → H
2
(3)
0,2→ 0,2 → Sau (1), (2), (3) số mol e bằng 0,5 = n
e
, nên không xảy ra
quá trình (4) dưới đây:
Fe
2+

+ 2e → Fe (4)
Vì số mol e trao đổi chỉ là 0,5 mol → Không có phản ứng (4) , kim loại
thu được chỉ ở phản ứng (2) → Kim loại thu được ở catot là Cu có khối lượng
là: 0,1.64 = 6,4 gam
→ Chọn đáp án C.
3. Một số ví dụ áp dụng:
Bài 1 : Hòa tan 50 gam tinh thể CuSO
4
.5H
2
O 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
Giáo viên: Mai Thanh Hà - Trường THPT Bỉm Sơn
15
Bài 2: Có 200 ml dung dịch hỗn hợp Cu(NO
3
)
2
và AgNO
3
, để điện phân
hết ion kim loại trong dung dịch cần dùng cường độ dòng điện 0,402A trong
4 giờ. Sau khi điện phân xong thấy có 3,44 gam kim loại bám ở catot. Nồng
độ mol của Cu(NO
3

)
2
và AgNO
3
trong hỗn hợp đầu lần lượt là:
A. 0,2 M và 0,1 M B. 0,1 M và 0,2 M
C. 0,2 M và 0,2 M

D

. 0,1 M và 0,1 M
Bài 3.( Đại học khối B-2010): Điện phân (với điện cực trơ) 200 ml dung
dịch CuSO
4
nồng độ x mol/l, sau một thời gian thu được dung dịch Y vẫn còn
màu xanh, có khối lượng giảm 8g so với dung dịch ban đầu. Cho 16,8g bột Fe
vào Y, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 12,4g kim loại. Giá trị
x là
A. 2,25 B. 1,5 C . 1,25 D. 3,25
Bài 4. Hòa tan 4,5 gam tinh thể MSO
4
.5H
2
O vào nước được dung dịch X.
Điện phân dung dịch X với điện cực trơ và cường độ dòng điện 1,93A. Nếu
thời gian điện phân là t (s) thì thu được kim loại M ở catot và 156,8 ml khí tại
anot. Nếu thời gian điện phân là 2t (s) thì thu được 537,6 ml khí . Biết thể tích
các khí đo ở đktc.
Kim loại M và thời gian t lần lượt là
A. Ni và 1400 s. B. Cu và 2800 s. C. Ni và 2800 s. D. Cu và 1400s.

Bài 5. ( Đại học khối A-2007): Điện phân dung dịch CuCl
2
với điện cực
trơ, sau một thời gian thu được 0,32 gam Cu ở catôt và một lượng khí X ở anôt.
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 không thay đổi). Nồng độ ban đầu của dung dịch NaOH là
A. 0,15M. B. 0,2M. C. 0,1M. D. 0,05M.
Bài 6. Điện phân dung dịch NaCl (d=1,2g/ml) chỉ thu được một chất khí
ở điện cực. Cô cạn dung dịch sau điện phân, còn lại 125g cặn khô. Nhiệt phân
cặn này thấy giảm 8g. Hiệu suất của quá trình điện phân là
A. 25%. B. 30%. C. 50%. D.60%.
Bài 7. Có hai bình điện phân mắc nối tiếp nhau. Bình 1 chứa dung dịch
CuCl
2
, bình 2 chứa dung dịch AgNO
3
. Tiến hành điện phân điện cực trơ, kết
thúc điện phân thấy trên catot bình 1 tăng 1,6 gam. Khối lượng catot bình 2 tăng
A. 2,52 gam. B. 3,24 gam. C. 5,40 gam. D. 10,8 gam.
Giáo viên: Mai Thanh Hà - Trường THPT Bỉm Sơn
16
Bài 8. Mắc nối tiếp 3 bình điện phân A, B, C đựng 3 dung dịch tương
ứng CuCl
2
, XSO
4
, và Ag
2
SO

4
rồi tiến hành điện phân với điện cực trơ cường
độ dòng điện là 5A. Sau thời gian điện phân t thấy khối lượng kim loại thoát
ra tại catot bình A ít hơn bình C là 0,76g, và catot bình C nhiều hơn catot bình
B và bình A là 0,485g. Khối lượng nguyên tử X và thời gian t là
A. 55 và 193s. B. 30 và 133s. C. 28 và 193s. D. 55 và 965s.
Bài 9 : Mắc nối tiếp hai 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 catot bình (1) thu
được 1,6 gam kim loại còn ở catot bình (2) thu được 5,4 gam kim loại. Cả hai
bình đều không thấy khí ở catot thoát ra. Kim loại M là
A. Zn. B. Cu. C. Ni. D. Pb.
Giáo viên: Mai Thanh Hà - Trường THPT Bỉm Sơn
17
C. KẾT LUẬN
Hóa học nói chung và bài tập hóa học nói riêng đóng vai trò hết sức
quan trọng trong việc học tập hóa học. Nó giúp học sinh phát triển tư duy
sáng tạo, đồng thời góp phần quan trong trong việc ôn luyện kiến thức cũ, bổ
sung thêm những phần còn thiếu sót về thực hành và lí thuyết hóa học.
Qua kết quả của việc áp dụng tài liệu này vào giảng dạy tôi thấy rằng
muốn đạt được kết quả cao trong công tác ôn luyện thi đại học, bồi dưỡng học
sinh giỏi, trước hết người thầy phải cần mẫn chịu khó, nhưng mang tính sáng
tạo trong việc hướng dẫn ôn tập cho học sinh. Về phía học sinh phải nắm
vững kiến thức cơ bản, say sưa với bộ môn, biết cách khai thác triệt để các dữ
kiện của đề cho. Khi chưa tìm được hướng giải quyết cần đặt câu hỏi trước
các dữ kiện để suy luận, không được chán nản. Những khám phá về hóa học
sẽ làm các em yêu khoa học tự nhiên, yêu quê hương đất nươc, chắp cánh cho

những ước mơ hòa bão để trở thành những kĩ sư, bác sĩ… tương lai. Tôi mong
rằng, với nội dung đề tài này sẽ giúp các em hiểu hơn về kiến thức điện phân,
giải bài tập điện phân một cách tự tin, hiệu quả.
I.KẾT QUẢ CỦA ĐỀ TÀI.
Trên đây là một số kỹ năng và phương pháp giải một số dạng bài toán cơ
bản về điện phân dung dịch. Quá trình tìm tòi nghiên cứu tôi đã giải quyết
được những vấn đề sau:
- Nghiên cứu cơ sở lí thuyết của điện phân dung dịch; các quá trình xảy
ra trong đó.
- Từ đó rút ra các bước thông thường để giải một bài toán điện phân.
- Sắp xếp một cách có hệ thống các dạng bài tập điện phân dung dịch
- Đưa ra được các dạng bài tập cơ bản nhất và hướng dẫn giải chi tiết,
ngắn gọn các dạng bài tập đó.
Trong các năm giảng dạy và ôn luyện thi với việc áp dụng phương pháp
trên tôi thấy khả năng giải bài tập điện phân dung dịch của học sinh đã được
nâng cao ; các em hứng thú hơn trong học tập. Ở các lớp luyện thi với đối
tượng là học sinh trung bình khá thì số học sinh hiểu và có kỹ năng giải được
Giáo viên: Mai Thanh Hà - Trường THPT Bỉm Sơn
18
các dạng bài tập trên là tương đối. Được đồng nghiệp xem đây là một tài liệu
rất bổ ích dùng để bổ trợ ôn thi học sinh giỏi và ôn thi đại học.
II. HƯỚNG TIẾP THEO CỦA ĐỀ TÀI
- Bổ sung thêm các dạng bài toán ở mức độ dành cho học sinh đại trà và
học sinh khá, giỏi.
- Áp dụng điều chỉnh những thiếu sót vào giảng dạy.
- Vận dụng các kinh nghiệm giảng dạy, tiếp thu các ý kiến chỉ đạo, tranh
thủ sự đóng góp xây dựng của các đồng nghiệp để đề tài này có tính thực tiễn
cao.
- Trong quá trình thực hiện đề tài này mặc dù tôi đã cố gắng tìm tòi,
nghiên cứu song không tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót. Rất mong

nhận được sự quan tâm đóng góp của các bạn đồng nghiệp để bản thân tôi
được hoàn thiện hơn trong giảng dạy cũng như sáng kiến kinh nghiệm này có
tác dụng cao trong việc dạy và học.
Tôi xin chân thành cảm ơn !
Bỉm Sơn, ngày 20 tháng 5 năm 2012
Người viết

Mai Thanh Hà
Giáo viên: Mai Thanh Hà - Trường THPT Bỉm Sơn
19