Giải chi tiết bài tập điện phân

Chuyên đề “ Điện phân ” – Vũ Văn Chinh – HUP
Dưới đây là một số bài tập vận dụng:
Câu 1 ( Thầy Thiên Long Lê Khắc – Chuyên Quốc học Huế)
Tiến hành điện phân 200 ml dung dịch CuSO4 x M và NaCl 0,9 M bằng điện cực trơ, màng ngăn xốp trong
thời gian t giây thu được dung dịch X và 2,688 lít khí thoát ra ở anot. Nếu thời gian điện phân là 2t giây,
tổng thể tích khí thoát ra ở 2 cực là 4,816 lít. Nhúng thanh Mg vào dung dịch X , kết thúc phản ứng thấy
khối lượng thanh Mg tăng m gam. các khí đều đo đktc. Giá trị của m và x lần lượt là
A. 3,76 và 1,5.

B. 5,20 và 1,4.

C. 5,20 và 1,5.

*D. 3,76 và 1,4.

Hướng dẫn:
Định hướng: Bài toán này khá quen thuộc với câu điện phân trong đề ĐH – A – 2014 nhưng đã được phát
triển cao hơn một chút.


Đầu tiên ta để ý đến số mol khí thu được ở 2 thí nghiệm điên phân trong khoảng thời gian t và 2t
1
1
2, 688
,ta có n Cl2  n Cl  .0, 2.0,9  0, 09  n khi' 
 0,12(mol)  ở thí nghiệm 1 điện phân
2
2
22, 4
trong khoảng thời gian t (s) có điện phân H 2O .



Thể tích khí thu được ở 2 thí nghiệm có nguồn gốc khác nhau, thí nghiệm 1 là ở anot còn ở thí
nghiệm 2 là thu được ở cả 2 điện cực.

Lời giải


TN1:
Catot (–)

Anot (+)

Cu 2  2e  Cu

2Cl  Cl2  2e

2H2O  4H  4e  O2

Có n O2   n khi'  n Cl2  0,12  0,09  0,03   n e  2n Cl2  4n O2  2.0,09  4.0,03  0,3(mol)

  n e(2t)  2 n e(t)  2.0,3  0,6(mol)  4n O2 (TN2)  2n Cl2  0,6(mol)
 n O2 (TN2) 



0, 6  0, 09.2
 0,105(mol)  n H2 (catot)  0, 215  0,09  0,105  0,02(mol)
4

TN2:
Catot (–)

Anot (+)

Cu 2  2e  Cu

2Cl  Cl2  2e

2H2O  2e  2OH  H2

 2n Cu2  0, 6  0, 02.2  0,56  n Cu 2  0, 28(mol)  x 

2H2O  4H  4e  O2

0, 28
 1, 4 M
0, 2


Ta

 n Mg(pu)

có
dung
dịch
X
có:
Cu 2 : 0,13(mol), H : 0,12(mol)

n   2n Cu 2 0,12  0,13.2
 H

 0,19(mol)  m  0,13.64  0,19.24  3, 76(g)  D
2
2

Câu 2 ( Thầy Tào Mạnh Đức – Thi thử Bookgol )
Tiến hành điện phân dung dịch chứa

Cu(NO3 )2 1,2M và KCl 0,4M bằng điện cực trơ với cường

độ dòng điện không đổi I  5A trong thời gian 6176 giây thì dừng điện phân, thấy khối lượng dung dịch
giảm 15,0 gam. Cho 0,25 mol bột Fe vào dung dịch sau điện phân, kết thúc phản ứng thấy khí NO thoát
ra (sản phẩm khử duy nhất); đồng thời thu được m gam hỗn hợp rắn. Giá trị m là.
A. 10,16 gam

B. 8,48 gam

C. 8,32 gam

*D. 9,60 gam

Hướng dẫn:
Định hướng:


Với dạng toán này cần xử lý linh hoạt các dữ kiện như số mol electron trao đổi, khối lượng dung
dịch giảm là do đâu??? Khối lượng hỗn hợp rắn gồm những chất gì???
Đồng thời cũng phải biết cách xử lý tốt bài toán kim loại tác dụng với HNO3 ở thí nghiệm số 2.



Lời giải:
It 5.6176

 0,32(mol) .Do sau thí nghiệm 2 thu được hỗn hợp rắn  Hỗn hợp rắn là Cu
F 96500
và Fe còn dư  ở thí nghiệm 1 Cu 2 chưa bị điện phân hết.

Ta có

n

e



Catot(–)

Anot(+)

Cu 2  2e  Cu

2Cl  Cl2  2e

2H2O  4H  4e  O2

nCl x(mol) 2x4y0,32
x0,04(mol)

2
nO y(mol)  71x32y150,16.64  y0,06(mol)

Gọi

2



nH 4.0,060,24(mol)
Vdd 0,04 0,2(l)nCu2 0,2.1,20,160,08(mol)
0,2

du

 dung dịch X sẽ có : 0, 24(mol)H ,0,08(mol)Cu 2 .


TN2
Fe  Fe2  2e

;

4H  NO3  3e  NO  2H2O

Cu 2  2e  Cu

Ta có: n Fe(pu) 

0, 24.0, 75  0, 08.2

 0,17(mol)  n Fe(du)  0, 25  0,17  0.08(mol)
2

 m  0,08.64  0,08.56  9,6(g)

 Chọn D.


Câu 3 ( Thầy Hoàng Chung – Chuyên Bến Tre )
Điện phân dung dịch hỗn hợp chứa 0,1 mol FeCl3, 0,2 mol CuCl2 và 0,1 mol HCl (điện cực trơ, màng
ngăn xốp). Khi ở catot bắt đầu sủi bọt khí thì dừng điện phân. Tại thời điểm này khối lượng catot đã tăng
A. 7,84 gam
B. 5,6 gam
*C.12,8 gam
D. 18,4 gam
Hướng dẫn:
Định hướng:



Xác định được thứ tự điện phân của các ion.
Xác định được các quá trình đặc biệt ở catot bắt đầu sủi bọt khi thì có những phản ứng nào sẽ xảy
ra.

Lời giải:
Thứ tự điện phân ở catot: Ag   Fe3  Cu 2  H  Fe2 ....  H2O
Fe3  1e  Fe2 ; Cu 2  2e  Cu

Do khi catot bắt đầu sủi bọt khí thì ngừng điện phân nên H  sẽ chưa bị điện phân
 mcatot  0, 2.64  12.8(g)  Chọn C.

Câu 4 ( Sưu tầm )
Điện phân 0,5 lít dung dịch Cu(NO3 )2 0,045M (d = 1,035 g/ml) với điện cực trơ, cường độ dòng điện
9,65A trong thời gian t giây, thu được dung dịch X có pH = 1,00, (d = 1,036 g/ml) (giả sử nước bay hơi
không đáng kể). Giá trị của t là:
A. 45500.

*B. 55450.

C. 96500.

D. 57450.

Hướng giải:
Định hướng:


Lượng H  sinh ra chỉ là do điện phân quá trình Cu 2 thôi, còn khi Cu 2 hết là điện phân nước nên
H  sinh ra bao nhiêu bị trung hòa bởi OH- bấy nhiêu.

 pH  1  [ H  ]  0,1
Cu 2  0, 0225
 BTDT

dpdd

ddX  
 nH   nNO  0, 045  VddX  450(ml )
 NO3  0, 045 
I 9,65 A;t ?

3
m  517,5( g )

 dd
 mddX  466, 2
 m = 51,3 gam = mCu  mO2  mH2O bị điện phân  nH 2O bị điện phân = 2,75 mol
 n e trao đổi = 5,545 mol  t = 55450 giây  Chọn B.


Câu 5 ( Sưu tầm ) Hòa tan 2,88 gam XSO4 vào nước được dung dịch Y. Điện phân dung dịch Y (với điện
cực trơ) trong thời gian t giây thì được m gam kim loại ở catốt và 0,007 mol khí ở anot. Nếu thời gian điện
phân là 2t giây thì được kim loại và tổng số mol khí (ở cả 2 bên điện cực) là 0,024 mol. Giá trị của m là:
A. 0,784g.
B. 0,91g.
*C. 0,896g
D. 0,336g.
Hướng dẫn
Định hướng:
 Vẫn là một djang bài toán điện phân rất hay gặp là điện phân trong 2 khoảng thời gian t và 2t (s).
 Để xử lý tốt dạng này ta cần xác định rõ các phản ứng xảy ra ở từng thời điểm và số mol electron
đổi và số mol khí ở từng điện cực.
Lời giải:
 TN1: t(s)  n O2 (anot)  0,007(mol)
 TN2:

2t(s)  n  0, 024(mol)

;

  n e (t)  4n O2  4.0,007  0,028(mol)   n e (2t)  0,056(mol)

2H2O  4H  4e  O2

0, 056
 0, 014(mol)  n H2  0, 024  0, 014  0, 01(mol)
4
M2  2e  M
a
2a
 n O2 (2t ) 

Bảo toàn mol electron  2a  0, 01.2  0, 056  a  0, 018  M  64  m 

0, 028
64  0,896
2

 Chọn C
Câu 6 : Điện phân dung dịch X chứa a mol CuSO4 và 0,15 mol KCl (điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường
độ dòng điện không đổi) trong thời gian t giây thu được 2,24 lít khí ở anot (đktc). Nếu thời gian điện phân
là 2t giây thì tổng thể tích khí thu được ở 2 điện cực là 4,76 lít (đktc). Biết hiệu suất của quá trình điện phân
đạt 100% và các khí sinh ra không tan trong dung dịch. Giá trị của a là:
*A. 0,20.
B. 0,15.
C. 0,25.
D. 0,30.
(Sở Giáo Dục TP.HCM - 2015)
Hướng dẫn:
Định hướng:
 Vẫn là một bài toán rất quen thuộc điện phân dung dịch t và 2t(s)

 Như đã nói ở các bài toán trên để giải quyết các bài toán điện phân dạng này chúng ta cần xác định
rõ được lượng khí ở anot, catot ở từng thí nghiệm và vận dụng abro toàn mol electron là mọi
chuyện coi như đã được giải quyết.
Lời giải:
 TN1: Điện phân dung dịch t(s) có n  0,1(mol)
2Cl  Cl2  2e
0,15  0,075

 x  0,1  0,075  0,025(mol)

2H2O  4H  4e  O2

2x  4x  4x  x
  n e (t)  0, 25(mol)   n e (2t)  0,5(mol)

 4n O2 (2t)  0,075.2  0,5  n O2 (2t)  0,0875(mol)  n H2  0, 2125  0,1625  0,05(mol)



TN2: Bảo toàn mol electron  2a  0,05.2  0,5  a  0, 2  Chọn A.


Câu 7 ( Sưu tầm ) Tiến hành điện phân dung dịch chứa m gam hỗn hợp gồm Cu(NO3 )2 và NaCl bằng
điện cực trơ, màng ngăn xốp, sau một thời gian thấy khối lượng dung dịch giảm 17,7 gam. Cho 9,0 gam Fe
vào dung dịch sau điện phân đến khi kết thúc các phản ứng thấy thoát ra 1,344 lít khí NO (sản phẩm khử
duy nhất của NO3 , đktc) và 4,12 gam hỗn hợp kim loại. Giá trị m là.
A. 34,76 gam

B. 36,18 gam

C. 40,86 gam

*D. 44,62 gam

Hướng dẫn :
Định hướng :



Xử lý được dữ kiện khối lượng dung dịch giảm.
Xử lý bài toán kim loại tác dụng với axit HNO3



Để giải quyết được bài toán trên cần phải biết rõ các quá trình điện phân ở thí nghiệm 1 từ đó có
thêm dữ kiện để giải quyết thí nghiệm 2 để tìm ra đáp số cho bài toán.

Lời giải :
Do ở thí nghiệm 2 thu được 4,12 gam hỗn hợp kim loại và thoát ra khí NO  Ở thí nghiệm 1 Cu 2 chưa
điện phân hết và ở anot H 2O đã bị điện phân.
Catot(–)

Anot(+)

Cu 2  2e  Cu

2Cl  Cl2  2e
2H2O  4H  4e  O2

Ta có n H  4n NO  4.0,06  0, 24(mol) . Gọi n Cu2  x(mol); n Cl2  y(mol)

pu



2x2y0,24
 x  0,18(mol); y  0,06(mol)
64x71y0,06.3217,7

Gọi n Fe(pu)  a(mol); n Cu2 (du)  b(mol) . Bảo toàn mol electron ta có : 2a  2b  0,06.3
Ta có khối lượng kim loại thu được sau phản ứng là của Fe còn dư và Cu, nên
9  56a  64b  4,12
 a  0,11(mol);b  0,02(mol)  m  (0,18  0,02).(64  62.2)  0,12.58,5  44,62(gam)

 Chọn D.
Câu 8 ( Sưu tầm ) Điện phân 200 ml dung dịch Cu(NO3)2 đến khi bắt đầu có khí thoát ra ở catot thì ngừng.
Để yên dung dịch cho đến khi khối lượng không đổi (tạo khí NO là sản phẩm khử duy nhất) thì khối lượng
catot tăng 3,2 gam so với lúc chưa điện phân. Nồng độ mol/l của dung dịch Cu(NO3)2 trước phản ứng là :
A. 0,5M.

B. 0,9M.

Hướng dẫn:
Định hướng:



Xác định rõ các quá trình phản ứng
Xử lý tốt bài toán kim loại + HNO3

Lời giải:

*C. 1M.

D. 1,5M


TN1: Điện phân đến khi có khí thoát ra ở catot thì ngừng  Cu 2 đã bị điện phân hết.
Catot(–)

Anot(+)

Cu 2  2e  Cu

2H2O  4H  4e  O2

Gọi n Cu2  x(mol)  n H  2x(mol)
TN2:
Cu  Cu 2  2e

Ta có n Cu  x 

;

4H  NO3  3e  NO  2H2O

1
1 3
n e (2)  x  . 2x  0, 25x(mol)  0, 25x.64  3, 2  x  0, 2(mol)

2

2 4

 CM (Cu(NO3 ) 2 ) 

0, 2
 1M  Chọn C.
0, 2

Câu 9 (ĐH A - 2011): Hòa tan 13,68 gam muối MSO4 vào nước được dung dịch X. Điện phân X (với điện
cực trơ, cường độ dòng điện không đổi) trong thời gian t giây, được y gam kim loại M duy nhất ở catot và
0,035 mol khí ở anot. Còn nếu thời gian điện phân là 2t giây thì tổng số mol khí thu được ở cả hai điện cực
là 0,1245 mol. Giá trị của y là:
*A. 4,480.
B. 3,920.
C. 1,680.
D. 4,788.
Hướng dẫn
Hướng dẫn:
 TN1: t(s)  n O2 (anot)  0,035(mol)
 TN2:

2t(s)  n  0,1245(mol)

2H2O  4H  4e  O2

;

  n e (t)  4n O2  4.0,035  0,14(mol)   n e (2t)  0, 28(mol)
0, 28
 0, 07(mol)  n H2  0,1245  0, 07  0, 0545(mol)

4
M2  2e  M
a
2a
 n O2 (2t ) 

Bảo toàn mol electron  2a  0, 0545.2  0, 28  a  0, 0855  M  64  y 

0,14
64  4, 48(g)
2

 Chọn A.
Câu 10 Tiến hành điện phân dung dịch chứa 0,15 mol AgNO3 bằng điện cực trơ, đến khi khối lượng dung
dịch giảm 13,92 gam thì dừng điện phân. Cho 0,12 mol bột Fe vào dung dịch sau điện phân, kết thúc phản
ứng thấy khí NO thoát ra (sản phẩm khử duy nhất) và còn lại m gam rắn không tan. Giá trị gần nhất của
m là.
A. 5,4 gam

*B. 6,8 gam

C. 8,5 gam

D. 9,8 gam

Hướng dẫn:
TN1
Ag   Ag  1e

;

2H2O  4H  4e  O2

Gọi n Ag (pu)  x  n O2  0, 25x(mol)  108x  0, 25x.32  13,92  x  0,12(mol)
TN2:


Sau TN1 dung dịch có : 0,03(mol)Ag  ;0,12(mol) H
3
Bảo toàn mol electron  2n Fe(pu)  n Ag  n
4

H

3
 0, 03  .0,12  0,12(mol)  n Fe(pu)  0, 06(mol)
4

 m  (0,12  0,06).56  0,03.108  6,6(gam)  Chọn B.