SKKN Lý thuyết điện phân và hướng dẫn giải bài tập điện phân trong đề thi đại học, cao đẳng

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
ĐỀ TÀI:
"LÝ THUYẾT ĐIỆN PHÂN VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP
ĐIỆN PHÂN TRONG ĐỀ THI ĐẠI HỌC, CAO ĐẲNG"
1
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.
2
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.
3
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
-
4
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-
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):
5
-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).
6

*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-
7
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.
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:
8
- 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
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-

9
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.
10
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
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
11
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
→ Chọn đáp án: C
12
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
13
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.
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:
14
+ 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
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
-
15
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:
16
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)
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
17
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.
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
”
.
18
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 .
19
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.
- 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
20
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)
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
21
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.
22
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 :
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
23
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
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
24
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.
25