chuyên đề về sự điện phân

-------------------------------------------------------------TÀI LIỆU ÔN THI ĐẠI HỌC 2010 ( HÓA HỌC)
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

SỰ ĐIỆN PHÂN
A.KIẾN THỨC CƠ BẢN:
1. Định nghĩa sự điện phân: Sự điện phân là quá trình oxi hóa - khử xảy ra trên bề mặt
điện cực, dưới tác dụng của dòng điện một chiều chạy qua chất điện li ở trạng thái nóng
chảy hay dung dịch.
2. Phản ứng oxi hóa- khử xảy ra ở điện cực khi điện phân:
a) Cation ( ion dương) về catot ( điện cực âm), tại đó cation nhận electron ( chất oxi hóa) để
tạo ra sản phẩm.
b) Anion (ion âm) về anot ( điện cực dương), tại đó anion nhường electron ( chất khử) để
tạo ra sản phẩm.
Phản ứng oxi hóa - khử xảy ra ở điện cực là giai đoạn quan trọng nhất, cần xác định rõ ion
nào ưu tiên nhận hoặc nhường electron và tạo ra sản phẩm gì?
3. Sừ oxi hoá – khử trên bề mặt điện cực:
a) Điện phân các chất nóng chảy ( muối, Al2O3…)
Ở catot: ion dương kim loại nhận electron.
Ở anot: ion âm nhường electron.
b) Điện phân dung dịch:
Khi điện phân dung dịch có nhiều chất oxi hóa và chất khử thì xảy ra sự oxi hóa – khử
lần lượt ở các điện cực theo thứ tự ưu tiên.
Để viết phương trình điện phân, cần xét riêng rẽ các quá trình xảy ra ở catot và ở anot.
c)Thứ tự nhận electron:

Ỏ cực âm có các ion H+ (H2O) cation kim loại. Cation kim loại nhận electron theo
thứ tự ưu tiên từ sau ra trước:
Li+, K+,Ba2+, Ca2+, Na+,Mg2+, Al3+, H+ (H2O), Mn2+, Zn2+,Cr3+, Fe2+, Ni2+, Sn2+, Pb2+,
H+ (axit), Cu2+, Fe3+,Hg+,Ag+, Hg2+ ,Pt2+,Au3+
Sản phẩm tạo thành: M n+ + ne  M; 2H+( axit) + 2e H2  ; 2H2O + 2e H2  + 2OH-.
Ở cực dương có các anion và nhường ectron theo thứ tự:

Cl-> Br-> S2-> CH3COO-> OH- > SO42-.
Sản phẩm tạo thành: S2- - 2e  S; 2O2- - 4e  O2  ; 2Cl- - 2e  Cl2  ; 2SO42- - 2e  S2O822CH3COO- - 2e  CH3 – CH3 + 2CO2; 2OH- (bazơ) – 2e  ½ O2 + H2O; H2O - 2e  ½ O2 + 2H+.
4. Hiện tượng dương cực tan:
Khi điện phân dung dịch muối trong nước, cực dương làm bằng kim loại của muối hòa tan thị
cực dương bị ăn mòn, gọi là hiện tượng dương cực tan.
( Vật liệu làm anot trơ , không bị hòa tan thường là: graphit, platin)
5. Tính lượng sản phẩm điện phân thu được:
a) Tính khối lượng đơn chất:
AIt
m
It
Áp dụng công thức Faraday: m =
hay số mol: =
.
96500n
A
96500n
b) Tính khối lượng hợp chất:
Dựa vào công thức Faraday tính lượng đơn chất trước rồi suy ra lượng hợp chất bằng phương
trình điện phân.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------__________________________________________________________________________
BIÊN SOẠN: Vũ Phấn ( Yên Sở - Hoàng Mai – Hà Nội )
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


-------------------------------------------------------------TÀI LIỆU ÔN THI ĐẠI HỌC 2010 ( HÓA HỌC)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------B.CÁC DẠNG TOÁN THƯỜNG GẶP:
DẠNG 1: Viết phương trình điện phân, giải thích quá trình điện phân.
Ví dụ 1:Viết phương trình điện phân Al2O3 nóng chảy với điện cực bằng than chì.

0
cao
Giải: Al2O3 t

 2Al3+ + 3O2-.
Catot: 2Al3+ + 6e  2A; Anot: 3O2- - 6e  3/2 O2
Phương trình điện phân : Al2O3 đpnc

 2Al + 3/2 O2.
Nếu điện cực bằng than, ở anot: C + O2  CO; CO2 nên anot bị ăn mòn dần.
Ví dụ 2: Viết phương trình điện phân NaOH nóng chảy.
0
cao
Giải: NaOH t

 Na+ + OH-.
Catot: Na+ + 1e  Na; Anot: 2OH- - 2e  H2O + ½ O2.
Phương trình điện phân: 2NaOH đpnc

 2Na + H2O  + ½ O2 
Ví dụ 3: Giải thích quá trình điện phân dung dịch CuSO4 với điện cực bằng Cu.
Giải: CuSO4  Cu2+ + SO42-; H2O  H+ + OH- .
Catot: Cu2+, H+(H2O). Cu2+ + 2e  Cu;
Anot: SO42-, OH-( H2O).
H2O – 2e  ½ O2 + 2H+;
Cu + ½ O2  CuO;
CuO + H2SO4  CuSO4 + H2O.
Xảy ra hiện tượng dương cực tan.
Ví dụ 4: Giải thích quá trình điện phân dung dịch NiSO4 với anot trơ.
Giải: NiSO4  Ni2+ + SO42-; H2O  H+ + OH- .

Catot: Ni2+, H+(H2O). Ni2+ + 2e  Ni.
Anot: SO42-, OH-( H2O). H2O – 2e  ½ O2 + 2H+;
Phương trình điện phân: NiSO4 + H2O  Ni + ½ O2 + H2SO4.
Ví dụ 5: Cho dung dịch của hỗn hợp NaCl và CuSO4.
a) Viết phương trình điện phân dung dịch.
b) Giải thích tại sao dung dịch sau điện phân hòa tan được Al2O3.
Giải:
a) NaCl  Na+ + Cl- ; CuSO4  Cu2+ + SO42-; H2O  H+ + OH-.
Catot: Cu2+, H+(H2O), Na+.
Anot: Cl- , SO42- , OH-( H2O)
Cu2+ + 2e  Cu
2Cl- - 2e  Cl2
Phương trình điện phân: 2NaCl + CuSO4 đpdd

 Cu + Na2SO4 + Cl2  .
b) Dung dịch sau khi điện phân hòa tan Al2O3 nên có hai khả năng xảy ra:
* Khi điện phân có CuSO4 dư:
CuSO4 + H2O đpdd

 Cu + H2SO4 + ½ O2
Al2O3 + 3H2SO4  Al2(SO4)3 + 3H2O
* Khi điện phân có NaCl dư:
2NaCl + 2H2O đpdd

 2NaOH + Cl2  + H2 
Al2O3 + NaOH  2NaAlO2 + H2O.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------__________________________________________________________________________
BIÊN SOẠN: Vũ Phấn ( Yên Sở - Hoàng Mai – Hà Nội )
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------TÀI LIỆU ÔN THI ĐẠI HỌC 2010 ( HÓA HỌC)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------DẠNG 2: Tính khối lượng kim loại và thể tích các chất khí thoát ra ở điện cực.
Ví dụ 6: Điện phân 200ml dung dịch CuSO4 với các điện cực trơ bằng dòng điện một chiều I =
9,65 A. Khi thể tích các khí thoát ra ở cả hai điện cực đều bằng 1,12 lít ( ở đktc) thì ngừng điện
phân. Kim loại sinh ra bám vào catot có khối lượng là:
A. 6,4 gam.
B. 3,2 gam.
C. 9,6 gam.
D. 12,8 gam.
đpdd
Giải: Phương trình điện phân CuSO4 + H2O 
 Cu + H2SO4 + ½ O2 (1).
Sau khi CuSO4 bị điện phân hết, H2O bị điện phân:
 Ở catot: 2H+ + 2e  H2  .
 Ở anot: H2O – 2e  ½ O2  + 2H+
đp
H2O 
H2  + ½ O2  (2).
Theo bài ra: n(H2 thoát ra ở catot) = 1,12/22,4 = 0,05 (mol)  n(O2 thoát ra ở anot trong (2)) =
0,025
nCu( catot) = 2 n( O2 thoát ra ở anot trong (1)) = 2.(0,05 – 0,025) = 0,05 mol.
Vậy: mCu(catot) = 0,05.64 = 3,2 gam.
Chọn đáp án B.
DẠNG 3: Tính khối lượng các chất điện phân.
Ví dụ 7: Điện phân có màng ngăn 500 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm CuCl2 0,1M và NaCl
0,5M (điện cực trơ, 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.
( Trích “TSĐH B – 2009”)
Giải: n(CuCl2) = 0,05 (mol); n(NaCl) = 0,25 (mol).
Phương trình điện phân: 2NaCl + CuSO4 đpdd

 Cu + Na2SO4 + Cl2  (1).

Mol: 0,1  0,05
0,05
Thời gian điện phân (1) là t1 = 96500.2.0,05/ 5 = 1930 giây.
Sau phản ứng dư NaCl: n(NaCl dư) = 0,15 mol.
2NaCl + 2H2O đpdd

 2NaOH + Cl2  + H2  (2)
Al + H2O + NaOH  NaAlO2 + 3/2 H2  .
(3)
5.1930
Thời gian điện phân (2) là t2 = 3860 – 1930 = 1930 giây  nNaOH(2) =2nH2=
= 0,1 mol
96500
Vậy m = 0,1.27 = 2,7 gam.
Chọn đáp án B.
Ví dụ 8: 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. 108,0.
B. 75,6.

C. 54,0.
D. 67,5.
( Trích “TSĐH B – 2009”)
3+
2t 0 cao
Giải: Al2O3 
 2Al + 3O .
3+
Catot: 2Al + 6e  2A; Anot: 3O2- - 6e  3/2 O2
Phương trình điện phân : Al2O3 đpnc

 2Al + 3/2 O2 (1).
Nếu điện cực bằng than, ở anot: C + O2  CO; CO2 (2) nên anot bị ăn mòn dần.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------__________________________________________________________________________
BIÊN SOẠN: Vũ Phấn ( Yên Sở - Hoàng Mai – Hà Nội )
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


-------------------------------------------------------------TI LIU ễN THI I HC 2010 ( HểA HC)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Hn hp khớ X gm CO v CO2 ,O2(d) vi tng s mol l 67,2.1000/22,4 = 3000 (mol).
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O
(3)
Trong 2,24 lớt (0,1 mol) hn hp X:
nCO2 (3) = nCaCO3 =2/100 = 0,02 (mol) nCO = 0,06 (mol); nO2 = 0,02 (mol) .
Hn hp X gm nCO2 =nO2(d)= 600 mol; nCO= 1800mol nO2(1) = 600+600+ 900 = 2100 (mol)
nAl = 4/3.2100 = 2800 (mol).
Vy m = 2800.27 = 75600 gam = 75,6kg.
Chn ỏp ỏn B.
DNG 4: Tớnh khi lng dung dch v nng dung dch cỏc cht sau in phõn.
Vớ d 9: in phõn 200ml dung dch NaCl 1M ( d = 1,15 g/ml) cú mng ngn xp.Sau khi thu

c 1,12 lit khớ ( ktc) thoỏt ra catot thỡ ngng in phõn.Tớnh nng % cỏc cht trong
dung dch sau in phõn.
Gii: Phng trỡnh in phõn: 2NaCl + 2H2O pdd

2NaOH + Cl2 + H2 (1)
pddNaOH
H2O H2 + ẵ O2
(2)
Gi s ch cú phn ng (1) xy ra v NaCl in phõn ht: nCl2= nH2 = ẵ nNaCl = 0,1 mol.
Theo bi thỡ nCl2 = nH2 = 0,05 (mol)< 0,1 (mol) phn ng (1) cha hon thnh v khụng
xy ra phn ng (2).Dung dch sau in phõn gm: 0,1 mol NaOH v 0,1 mol NaCl (d).
Tng khi lng dung dch sau in phõn: m = 1,15.200 0,05(71+2) = 226,35 (gam).
Vy: C%(NaOH) = 4/226,35 = 1,767%. C%(NaCl) = 5,85/226,35 = 2,584%.
Vớ d 10: in phõn 200ml dung dch NaCl 1M cú mng ngn xp. sau khi thu c 4,48 lớt khớ
(ktc) thoỏt ra catot thỡ ngng in phõn. Tớnh nng mol ca cỏc cht trong dung dch sau
in phõn (Coi th tớch dung dch khụng i).
Gii: Xy ra hai quỏ trỡnh nh VD9. Dung dch sau in phõn ch cú 0,2 mol NaOH.
Vy CM(NaOH) = 0,2/ 0,2 = 1(M).
C. CU HI V BI TP TRC NGHIM T GII:
1. Dóy cỏc kim loi u cú th c iu ch bng phng phỏp in phõn dung dch mui ca
chỳng l:
A. Fe, Cu, Ag.
B. Mg, Zn, Cu.
C. Al, Fe, Cr.
D. Ba, Ag, Au.
( Trớch TSH A 2009)
2. Điện phân dung dịch chứa a mol CuSO4 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. b = 2a
C. b > 2a
D. 2b = a
3. Trong cụng nghip, natri hiroxit c sn xut bng phng phỏp:
A. in phõn dung dch NaCl, khụng cú mng ngn in cc.
B. in phõn dung dch NaCl, cú mng ngn in cc.
C. in phõn dung dch NaNO3 , khụng cú mn ngn in cc.
D. in phõn NaCl núng chy.
4. Cho cỏc ion: Na+, Al3+, Ca2+, Cl-, SO42-, NO3-. Cỏc ion khụng b in phõn khi trng thỏi
dung dch l:
A. Na+, Al3+, SO42-, NO3-.
B. Na+, Al3+, SO42-, Cl-.
+
3+
C. Na , Al , Cl , NO3 .
D. Al3+, Cu2+, Cl-, NO3-.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------__________________________________________________________________________
BIấN SON: V Phn ( Yờn S - Hong Mai H Ni )
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


-------------------------------------------------------------TÀI LIỆU ÔN THI ĐẠI HỌC 2010 ( HÓA HỌC)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------5. Điện phân ( điện cực trơ, có màng ngăn xốp) một dung dịch có chứa các cation: Fe2+, Fe3+,
Cu2+. Thứ tự xảy ra sự khử ở catot là:
A. Fe2+, Cu2+, Fe3+.
B. Fe3+, Cu2+, Fe2+.
C. Fe3+, Fe2+, Cu2+.
D. Fe2+, Fe3+,Cu2+.
6. Điện phân ( điện cực trơ, có màng ngăn xốp) một dung dịch có chứa các anion: S2-, SO2-.
Thứ tự xảy ra sự oxi hóa ở anot là:

A. S2-, OH-, SO42-.
B. S2-, SO42-, OH-.
C. OH-, S2-, SO42-.
D. OH-, SO2-, S2-.
7. Cho các dung dịch riêng biệt sau: KCl, NaCl, CaCl2, Na2SO4, ZnSO4, H2SO4, KNO3, AgNO3,
NaOH. Dung dịch khi điện phân thực chất chỉ là điện phân nước đó là:
A. NaOH, NaCl, ZnSO4, KNO3, AgNO3.
B. NaOH, Na2SO4, H2SO4, KNO3, CaCl2.
C. NaOH, Na2SO4, H2SO4, KNO3.
D. Na2SO4, KNO3, KCl.
8. Khi điện phân dung dịch NaCl ( điện cực trơ, không có màng ngăn xốp) thì sản phẩm thu
được gồm:
A. H2, Cl2, NaOH.
B. H2, Cl2, nước Javen.
C. H2, nước Javen.
D. H2,Cl2, NaOH, nước Javen.
9. Cho các dung dịch: KCl, NaCl, CaCl2, Na2SO4, ZnSO4, H2SO4, KNO3, AgNO3, NaOH. Sau khi
điện phân, các dung dịch cho môi trường bazơ là:
A. KCl, KNO3, NaCl, Na2SO4.
B. KCl, NaCl, CaCl2, NaOH.
C. NaCl, CaCl2, NaOH, H2SO4.
D. NaCl, NaOH, ZnSO4, AgNO3.
10. Phát biểu nào sau đây không đúng?
A. Khi điện phân các chất nóng chảy thì ở catot các cation kim loại nhận electron.
B. Khi điện phân các chất nóng chảy thì ở anot các anion nhường electron.
C.Khi điện phân thì ở trên các bề mặt điện cực xảy ra quá trình oxi hóa – khử.
D. Khi điện phân các dung dịch muối trong nước thì cực dương bị ăn mòn.
11. Điện phân 200ml dung dịch CuSO4 nồng độ x M (điện cực trơ). Sau một thời gian thì thấy
khối lượng dung dịch giảm 8 gam và để làm kết tủa hết ion Cu2+ còn dư trong dung dịch cần
dùng 100ml dung dịch NaOH 0,5 M. Giá trị của x là:

A. 0,5.
B. 1,0.
C. 1,5.
D. Kết quả khác.
12. Điện phân dung dịch chứa NaOH 0,01M và dung dịch Na2SO4 0,01M. Thể tích dung dịch
trong quá trình điện phân thay đổi không đáng kể. pH của dung dịch sau điên phân là:
A. 2.
B. 8.
C.10.
D.12.
13. Điện phân 400ml dung dịch AgNO3 0,2M và Cu(NO3)2 0,1M ( h= 100%, điện cực Pt) với
cường độ dòng điện I = 10A. Sau thời gian t giây thì ngừng điện phân, khối lượng Cu thoát ra
bám vào catot là 1,28 gam. Giá trị của t là:
A. 1158.
B. 2316.
C. 9650.
D. 4825.
14. Điện phân dung dịch NaOH với cường độ dòng điện là I = 10A trong thời gian 268 giây. Sau
khi điện phân còn lại 100 gam dung dịch NaOH 24%. Nồng độ % của dung dịch NaOH trước khi
điện phân là:
A. 20.
B. 25.
C. 16.
D. Kết quả khác.
15. Điện phân 500ml dung dịch AgNO3 0,1M và Cu(NO3)2 0,2M ( điện cực platin) với cường độ
dòng điện I = 10 A.Dung dịch sau điện phân có [H+] = 0,16M.Giả sử hiệu suất điện phân là
100% và thể tích dung dịch không thay đổi. Nồng độ mol của muối nitrat trong dung dịch sau
điện phân là:
A. 0,2M.
B. 0,3M.

C. 0,1M.
D. 0,17M.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------__________________________________________________________________________
BIÊN SOẠN: Vũ Phấn ( Yên Sở - Hoàng Mai – Hà Nội )
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------