Chuyên đề : Phương pháp giải bài tập điện phân- môn Hóa học

Chuyên đề môn Hóa:
Phương pháp giải bài tập điện phân
Người viết: ……….. – GV Trường THPT……….
Đối tượng: Chuyên đề được sử dụng để bồi dưỡng học sinh lớp 12 ôn thi TN
THPT Quốc gia.
Dự kiến thời gian bồi dưỡng: 8 tiết
A. ĐẶT VẤN ĐỀ
Thực hiện nhiệm vụ năm học 2015- 2016 với nội dung tiếp tục đổi mới quản lý
và nâng cao chất lượng giáo dục. Các nhà trường đã và đang tiếp tục thực hiện đổi
mới về phương pháp giảng dạy, đổi mới kiểm tra đánh giá theo hình thức thi trắc
nghiệm ở hai kì thi tốt nghiệp và Đại học, Cao đẳng nay chỉ còn một kì thi THPT
Quốc gia. Như vậy, thách thức đặt ra cho thầy và trò ở mỗi trường THPT là làm thế
nào để nâng cao chất lượng học tập của học sinh. Làm thế nào để trang bị cho các
em hành trang kiến thức tốt nhất để các em bước vào các kì thi THPT Quốc gia một
cách tự tin, có hiệu quả cao.
Trong công tác giảng dạy thì mỗi giáo viên đều phải hình dung, xây dựng nội
dung kiến thức dạy và học cho mỗi tiết học, cho một chuyên đề hay một chương, một
chương trình ở mỗi cấp học thì mới đem lại hiệu quả cao. Xây dựng chuyên đề ôn thi
Đại học, Cao đẳng chính là tạo một bộ khung xương cho người dạy. Qua quá trình
giảng dạy và qua nắm bắt cấu trúc đề thi, nội dung đề thi ĐH, CĐ các năm trước và
đề thi THPT Quốc gia năm 2015. GV có thể xây dựng một chuyên đề hay và hiệu
quả cho đối tượng giảng dạy của mình.
B. THỰC TRẠNG
Học sinh tuyển sinh đầu vào có nhận thức chậm, đa phần là học sinh trung
bình và trung bình khá, nên đa phần các em mất gốc hóa học THCS. Do đó việc dạy
bồi dưỡng học sinh có kiến thức để thi THPT Quốc gia là một thách thức không nhỏ
đối với GV của nhà trường.
Làm thế nào để học sinh có kĩ năng giải bài tập hóa học nói chung và phần
phương pháp giải bài tập phần điện phân nói riêng là vấn đề chúng tôi luôn chăn trở
suy nghĩ để có cách thức giảng dạy tốt nhất: trong chương trình hóa học lớp 12
Chương 5 “chương đại cương kim loại” - bài 21 “điều chế kim loại”, toàn bộ bài

dạy trong 1 tiết là không đủ thời gian giúp học sinh nắm chắc kiến thức cơ bản để các
em tham gia thi THPT Quốc gia. Trong khi đó, trong bộ đề thi tuyển sinh ĐH, CĐ
các năm trước đây và đề thi THPT Quốc gia năm 2015 tần suất xuất hiện trong các đề
thi là khá lớn. Đó là những lí do chúng tôi chọn đề tài “Chuyên đề điện phân” để
giảng dạy.

1


C. NI DUNG CHUYấN
I. H thng kin thc s dng trong chuyờn
1. Nguyờn tc iu ch kim loi
Kh ion kim loi thnh nguyờn t Mn+ + ne M
2. Phng phỏp iu ch kim loi in phõn
(Trỡnh by trong phn II.2)
3. nh lut bo ton electron
Trong phn ng oxi húa kh tng s electron nhng luụn bng tng s
electron nhn.

Tng s mol electron nhng luụn bng tng s mol electron nhn.

3. Cụng thc nh lut Fraday

m=

A Q A
It
ì = .
n F n 96500

Trong đó:
+ m: số gam dạng sảm phẩm sinh ra trên điện cực
+ n: số electron trao đổi
+ Q = It: điện lợng đi qua dung dịch với cờng độ dũng điện là I,
thời gian t và có đơn vị là culong; I (A); t (giây)
+ F: hằng số Faraday; F = 96487 C 96500C
A
+
: gọi là đơng lợng điện hoá, gọi tắt là đơng lợng, kí hiệu là
n
A.
+ Cụng thc tớnh s mol e trao i khi bit cng dũng in (I) v thi gian (t)

4. Dóy th in húa ca kim loi
Dóy in hoỏ ca kim loi l dóy cỏc cp oxi hoỏ - kh ca kim loi, c sp xp
theo th t tng dn tớnh oxi hoỏ ca ion kim loi v gim dn tớnh kh ca nguyờn t kim
loi:

2


II. Túm tt kin thc c bn v in phõn
1. Đnh ngha
in phõn l quỏ trỡnh oxi húa - kh xy ra trờn b mt in cc di tỏc dng ca
dũng in mt chiu i qua cht in li núng chy hay dung dch cht in li.
+ Ti catot (cc õm) xy ra quỏ trỡnh kh (nhn e)
+ Ti Anot (cc dng) xy ra quỏ trỡnh oxi hoỏ (cho e)
Khỏc vi phn ng oxi hoỏ kh thụng thng, phn ng in phõn do tỏc dng ca
in nng v cỏc cht trong mụi trng in phõn khụng trc tip cho nhau e m phi
truyn qua dõy dn.

2. Các trờng hợp điện phân
2.1. in phõn núng chy
Phng phỏp in phõn núng chy ch ỏp dng iu ch cỏc kim loi hot ng mnh
nh: Na, K, Mg, Ca, Ba, Al
a) in phõn núng chy oxit: thngdựng iu ch Al
NaAlF6
2Al2 O3
4Al+3O2

* Tỏc dng ca Na3AlF6 (Criolit):
+ H nhit cho phn ng
+ To dung dch cú kh nng dn in tt hn.
+ Ngn chn s tip xỳc ca oxi khụng khớ vi Al
Quỏ trỡnh in phõn:
+ Catot (-): 2Al3+ +6e 2Al
+ Anot (+): 2O2- O2 + 4e
Để đơn giản ngời ta thờng chỉ
NaAlF
2Al2 O3
4Al+3O2

xét

phơng

trình:

6

b) Điện phân nóng chảy hiđroxit (Chỉ áp dụng để điều chế

các kim loại kiềm: Na, K)
1
2

dpnc
2M+ O 2 +H 2 O (M=Na, K,...)
Tổng quát: 2MOH

Catot (-): 2M+ + 2e 2M
1
2

Anot (+): 2OH- O 2 +H 2O + 2e
c) Điện phân nóng chảy muối clorua (Chỉ áp dụng để điều
chế kim loại kiềm và kiềm thổ)
Tổng quát: MCl2

2M + xCl2 (x = 1, 2)

2.2. Điện phân dung dịch
3


- p dụng để điều chế các kim loại trung bình, yếu.
- Trong điện phân dung dịch nớc giữ một vai trò quan trọng.
+ Là môi trờng để các cation và anion di chuyển về 2 cực.
Về bản chất nớc nguyên chất không bị điện phân do điện trở quá
lớn ( I=0). Do vậy muỗn điện phân nớc cần hoà thêm các chất điện
ly mạnh nh: muối tan, axit mạnh, bazơ mạnh...
xỏc nh th t phn ng ca cỏc ion chỳng ta nm vng 2 quy lut sau:

Quy tắc 1: Quá trình khử xảy ra ở catot (quy tc catot)
+ Cỏc ion kim loại từ Al trở về đầu dãy th in húa thực tế không bị
khử thành ion kim loại khi điện phân dung dịch
+ Ti catot cú cỏc cation i v xy ra quỏ trỡnh kh (nhn e) th t nhn e theo trỡnh
t cation cú tớnh oxi húa mnh nhn e trc.

+ Nu ti catot cú cỏc ion dng sau : Fe3+, Ag+, Cu2+, H+ th t in phõn l :
- Ag+ +1e Ag
- Fe3+ + 1e Fe2+
- Cu2+ + 2e Cu
- 2H+ + 2e H2
- Fe2+ + 2e Fe
- 2H2O + 2e H2 + 2OH- (H2O ch tham gia in phõn khi cỏc cation ht)
Quy tắc 2: Quá trình oxi hoá ở anot (quy tc anot)
Cỏc anion cho e theo th t sau õy: S2- >I- >Br - >Cl- >OH Chng hn ti anot cú ng thi 3 ion sau: S2-, Cl-, I-, OHTh t nhng e nh sau:
S2- S +2e
2I- I2 + 2e
2Cl- Cl2 + 2e
2OH- 1/2O2 + 2e + H2O
2H2O O2 + 4H+ + 4e (H2O ch tham gia in phõn khi cỏc cation ht)
- Các anion cha oxi nh: NO3- ;SO4 2- ;CO3 2- ;SO3 2- ;PO43- ;ClO4- khụng tham gia in
phõn m thay vo ú l in phõn H2O theo phng trỡnh in phõn sau õy:
2H2O O2 + 4H+ + 4e
3. ng dụng của phơng pháp điện phân:
- Điều chế kim loại
- Điều chế một số phi kim: H2; O2; F2; Cl2
- Điều chế một số hợp chất: NaOH; H2O2, nớc Javen
4

- Tinh chế một số kim loại: Cu, Pb, Zn, Fe, Ag, Au
- Mạ điện: Điện phân với anot tan đợc dùng trong kĩ thuật mạ điện,
nhằm bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn và tạo vẻ đẹp cho vật mạ.
Trong mạ điện, anot là kim loại dùng để mạ nh: Cu, Ag, Au, Cr, Ni..
catot là vật cần đợc mạ. Lớp mạ rất mỏng thờng có độ dày từ: 5.10-5
đến 1.10-3 cm.
III. Cỏc bc gii bi tp v in phõn
Bc 1: Vit phng trỡnh in li ca tt c cỏc cht in phõn; Xỏc nh cỏc
ion mi in cc.
cc dng (anot) cú cỏc anion i v.
cc õm (catot) cú cỏc cation i v.
Bc 2: Vit cỏc PTHH ca cỏc bỏn phn ng oxi húa kh (Vit phng trỡnh
cho, nhn e ca cỏc ion ti cỏc in cc). Trong ú ta cn nh quy tc anot v quy tc
catot; trong ú cn chỳ ý :
- Ti cc õm ion cú tớnh oxi húa mnh hn u tiờn phn ng trc
- Ti cc dng ion no cú tớnh kh mnh u tiờn phn ng trc
Bc 3: Vit phng trỡnh in phõn (i vi bi tp ch yờu cu vit phn ng
in phõn).
Cng gp cỏc bỏn phn ng (kốm theo h s e nhng bng e nhn) ta thu
c phng trỡnh in phõn.
Bc 4: Xột cỏc phn ng ph cú th xy ra tựy thuc vo d kin bi, vt
liu cht in phõn.
- Vớ d khi in dd NaCl:
+ Nu cú mng ngn xp ta thu c NaOH, Cl2 v H2.
+ Cũn khi in dd NaCl khụng cú mng ngn xp ta thu c nc Javen
(NaOH, NaClO v H2O).
A Q
n F

A It

n 96500

Bc 5: Tớnh lng sn phm thu c vn dng m= ì = .

Chỳ ý: Trong nhiu trng hp, cú th dựng nh lut bo ton mol electron (s
mol electron thu c catot bng s mol electron nhng anot) gii cho
nhanh cỏc bi tp.
5


IV. Bài tập vận dụng:
1. Điện phân dung dịch muối có cation kim loại đứng trước Al trong dãy điện
hóa.
Ví dụ 1:Viết PTHH xảy ra khi điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn
NaCl → Na+ + ClCatot (-)

Anot (+)

Na+ không bị điện phân

2Cl- → Cl2 + 2e

2H2O + 2e → H2 + 2OHPhương trình : 2NaCl + 2H2O

2NaOH + Cl2 + H2

Xảy ra tương tự khi điện phân các dung dịch : NaCl , CaCl 2 , MgCl2 , BaCl2 ,
AlCl3
→ Không thể điều chế kim loại từ : Na → Al bằng phương pháp điện phân
dung dịch .

Ví dụ 2 : Viết PTHH xảy ra khi điện phân dung dịch Na2SO4 :
Na2SO4

→ 2Na+ + SO42-

Catot (-)

Anot (+)

Na+ không bị điện phân

SO42- không bị điện phân

2H2O + 2e → H2 + 2OH-

2H2O → O2 + 4H+ + 4e

→ Phương trình điện phân: 2H2O → 2H2 + O2
Xảy ra tương tự khi điện phân các dung dịch: NaNO3, K2SO4 , Na2CO3 , MgSO4 ,
Al2(SO4)3....
Ví dụ 3 (CĐ 2007) Trong công nghiệp, natri hiđroxit được sản xuất bằng phương
pháp
A. Điện phân dung dịch NaNO3, không có màng ngăn điện cực.
B. Điện phân dung dịch NaCl, có màng ngăn điện cực.
C. Điện phân dung dịch NaCl, không có màng ngăn điện cực.
D. Điện phân NaCl nóng chảy.
Trả lời: đáp án B.
Ví dụ 4: (ĐHKA 2008): Khi điện phân NaCl nóng chảy (điện cực trơ), tại catôt xảy
ra
A. sự khử ion Cl-.

B. sự oxi hoá ion Cl-.
6


C. sự oxi hoá ion Na+.
D. sự khử ion Na+.
Trả lời: đáp án D
Vì tại catot xảy ra quá trình khử: Na+ + 1e � Na
Ví dụ 5: Điện phân 100ml dung dịch chứa NaCl với điện cực trơ ,có màng ngăn,
cường độ dòng điện I là 1.93A. Tính thời gian điện phân để được dung dịch pH =
12, 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
Vì dung dịch có pH = 12 → Môi trường kiềm .
pH = 12 → [H+] = 10-12 → [OH-] = 0,01 → Số mol OH- = 0,001 mol
NaCl → Na+ + ClCatot (-)

Anot (+)

2H2O + 2e → H2 + 2OH0,001

Cl- → Cl2 + 2e

0,001

Na+ không bị điện phân
→ Số mol e trao đổi là : n = 0,001 mol
Áp dụng công thức tính số e trao đổi :
Ta có t = 50s. Chọn đáp án A
2. Điện phân dung dịch muối của các kim loại đứng sau Al trong dãy điện hóa
Ví dụ 6 : Viết PTHH xảy ra điện phân dung dịch CuSO4 :
PTĐL:
Catot(-)
Cu2+ + 2e → Cu

CuSO4 → Cu2+ + SO42Anot (+)
SO42- không bị điện phân .
2H2O → 4H+ + O2+ 4e

7


Phương trình điện phân : CuSO4 + H2O

Cu +

O2 ↑+ H2SO4

Xảy ra tương tự khi điện phân các dung dịch muối của kim loại từ Zn → Au với các
gốc axit NO3- , SO42- .
Ví dụ 7 : Viết PTHH xảy ra điện phân dung dịch ZnCl2 :
ZnCl2 → Zn2+ + 2Cl-

PTĐL:
Catot (-)

Anot (+)

Zn2+ + 2e → Zn

2Cl- → Cl2 + 2e

→ Phương trình điện phân: ZnCl2

Zn + Cl2

Ví dụ 8: Điện phân 100ml dung dịch CuSO4 0,1M với các điện cực trơ cho đến khi
vừa bắt đầu sủi bọt bên catot thì ngừng điện phân. Tính pH dung dịch ngay khi ấy
với hiệu suất là 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
Đến khi vừa bắt đầu sủi bọt khí bên catot thì Cu2+ vừa hết .
Điện phân dung dịch : CuSO4 :
PTĐL: CuSO4

→ Cu2+ +

SO42-

Catot(-)
Cu2+ + 2e →

Anot (+)
SO42- không bị điện phân

Cu

2H2O → 4H+ + O2 + 4e

0,01→0,02

0,02

→ 0,02

→ Số mol e cho ở anot = số mol e nhận ở catot → n H+ = 0,02 mol
→ [H+] = 0,02/0,1 = 0,2 → pH = -lg0,2 = 0,7 → Chọn đáp án B
3. Điện phân hỗn hợp các dung dịch muối
Ví dụ 9: Viết PTHH xảy ra điện phân dung dịch hỗn hợp NaCl và Cu(NO3)2 :
PTĐL:

→ Na+ + Cl-

NaCl

Cu(NO3)2 → Cu2+ + 2NO3

8


Catot(-)

Anot (+)

(Na+, Cu2+, H2O)

(Cl-, NO3-, H2O)

Na+ không bị điện phân

NO3- không bị điện phân

Cu2+ + 2e → Cu

2Cl- → Cl2 + 2e

2H2O + 2e → H2 + 2OH-

2H2O → 4H+ + O2 + 4e

Phương trình điện phân dung dịch:
2NaCl + 2H2O

2NaOH + H2 ↑ + Cl2 ↑

Cu(NO3)2 + H2O

Cu + ½ O2↑ + 2HNO3↑

Ví dụ 10: (Trích Đại học khối A - 2010)
Điện phân (với điện cực trơ) một dung dịch gồm NaCl và CuSO4 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 Cl2 và O2. B. khí H2 và O2.

C. chỉ có khí Cl2.

D. khí Cl 2 và H2.

→ Chọn đáp án: A
Ví dụ 11 (Trích Đại học khối A- 2010)
Điện phân (điện cực trơ) dung dịch X chứa 0,2 mol CuSO4 và 0,12 mol NaCl bằng
dòng điện có cường độ 2A. 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
PTĐL: NaCl

→ Na+ + Cl-

CuSO4 → Cu2+ + SO42Catot (-)
(Cu2+; Na+, H2O)

Anot (+)
(SO42-, Cl-, H2O)

Na+ không điện phân

SO42- không điện phân

Cu2+ + 2e →

2Cl- → Cl2

Cu

0,12

+

2e
0,12
9


2H2O → 4H+ +O2 + 4e
0,02 → 0,08
Vận dụng công thức tính số mol electron trao đổi

Vkhí = (0,06 + 0,02). 22,4 = 1,792 lít → Đáp án C
Ví dụ 12: Điện phân 100 ml dung dịch CuSO4 0,2M và AgNO3 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
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 mAg < m thực tế < m lí thuyết (mAg + mCu) → 1,08 < 1,72 < 1,08 + 1,28
Điện phân hết AgNO3 , còn dư một phần CuSO4.
→ Khối lượng Cu được tạo thành : 1,72 – 1,08 = 0,64 gam → nCu = 0,01 mol
Áp dụng công thức Faraday :
Cho Ag : 0,01 = 3,86.t1 / 96500.1 → t1 = 250s
Cho Cu : 0,01 = 3,86.t2 / 96500.2 → t2 = 500 s
→ Tổng thời gian : 250 + 500 = 750 s → Chọn Đáp án D .
Ví dụ 13: (Trích 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 (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

Hướng dẫn giải
10


Số mol e trao đổi khi điện phân : vận dụng công thức tính số mol e trao đổi = 0,2
mol
nCuCl2 = 0,1.0,5 = 0,05 mol ; n NaCl = 0,5.0,5 = 0,25 mol
→ n Cu2+ = 0,05 mol , n

Cl-

= 0,25 + 0,05.2 = 0,35 mol → Vậy Cl - dư , Cu2+ hết , nên

tại catot sẽ có phản ứng điện phân nước (sao cho đủ số mol e nhận ở catot là 0,2)
Tại catot :

Tại anot :

(Na+, Cu2+, H2O)
Cu2+ + 2e → Cu

2Cl- → Cl2 + 2e

0,05→0,1

0,2 →

0,2

2H2O + 2e → H2 + 2OH0,1→ (0,2-0,1)

→ 0,1

Dung dịch sau khi điện phân có 0,1 mol OH- có khả năng phản ứng với Al theo
phương trình ion thu gọn : Al + OH- + H2O → AlO2- + 3/2 H2 ↑
0,1 →0,1
mAl max = 0,1.27= 2,7 (g) → Chọn Đáp án B
4. Điện phân dung dịch axit
Ví dụ 14: Viết PTHH xảy ra điện phân dung dich HCl:
PTĐL: HCl

→

Catot(-)

Anot (+)

2H+ + 2e → H2
Phương trình điện phân: HCl

H+ + Cl2Cl- → Cl2

+

2e

H2 + Cl2

Ví dụ 15: Viết PTHH xảy ra điện phân dung dịch H2SO4
PTĐL:

H2SO4 → 2H+ + SO42-

Catot(-)
2H+ + 2e → H2

Anot (+)
SO42- không điện phân
2H2O → 4H+ + O2 + 4e

Phương trình điện phân: H2O

H2 ↑+ ½ O2 ↑

5. Điện phân dung dịch bazơ
11


Ví dụ 16: Viết PTHH xảy ra điện phân dung dịch NaOH:
NaOH

→

Na+ + OH-

Catot(-)

Anot (+)

Na+ không bị điện phân

4OH- → 2H2O + O2 + 4e

2H2O + 2e → H2 + 2OH–
Phương trình điện phân: H2O

H2 ↑+ ½ O2 ↑

Ví dụ 17: Tiến hành điện phân (với điện cực Pt) 200 gam dung dịch NaOH 10 % đến
khi dung dịch NaOH trong bình có nồng độ 25 % thì ngừng điện phân. Thể tích khí
(ở đktc) thoát ra ở anot và catot lần lượt là:
A. 149,3 lít và 74,7 lít

B. 156,8 lít và 78,4 lít

C. 78,4 lít và 156,8 lít

D. 74,7 lít và 149,3 lít
Hướng dẫn giải:

mNaOH (trước điện phân) = 20 gam
Điện phân dung dịch NaOH thực chất là điện phân nước
Phương trình điện phân: : H2O

1/2 O2↑ (anot) + H2↑ (catot)

→ mNaOH không đổi → mdd sau điện phân = 80 gam → mH2O bị điện phân = 200 – 80 = 120 gam
→ nH2O điện phân =

mol → VO2 = 74,7 lít và VH2 = 149,3 lít → Chọn đáp án D

6. Điện phân hỗn hợp các dung dịch chất điện li (dd muối, dd axit)
Ở catot:
Ví dụ 18: Điện phân hỗn hợp các dung dịch: HCl, CuCl 2, NaCl với điện cực trơ, có
màng ngăn. Giá trị pH của dung dịch thay đổi như thế nào trong quá trình điện
phân:
A. Tăng

B. Giảm

C. Tăng rồi giảm

D. Giảm rồi tăng

→ Chọn đáp án A (vì thực chất điện phân tao ra NaOH làm giá trị pH tăng lên).
12


Ví dụ 19 : Điện phân 200 ml dung dịch hỗn hợp gồm HCl 0,1M và CuSO 4 0,5M
bằng điện cực trơ . Khi ở catot có 3,2 gam Cu thì thể tích khí thoát ra ở Anot là
A.0,56 lít

B.0,84 lít

C.0,672 lít

D.0,448 lít

Hướng dẫn giải
→ Cu2+ + SO420,1
→ H+ + Cl0,02

PTĐL: CuSO4
0,1
HCl
0,02
Catot(-)

Anot (+)
SO4 không bị điện phân .
2Cl- → Cl2 + 2e
2-

Cu2+ + 2e → Cu
0,1 ← 0,05

0,02

→

0,02

2H2O → 4H++ O2 + 4e
0,02 ←0,08 mol
Khi ở catot thoát ra 3,2 gam Cu tức là 0,05 mol → Số mol e nhận của Cu2+ nhận là

0,1 mol , mà Cl- cho tối đa 0,02 mol → 0,08 mol còn lại là H2O cho
→ Từ sơ đồ điện phân khí thoát ra tại anot là : Cl2 0,01mol ; O2 0,02 mol
→ Tổng thể tích : 0,03.22,4 = 0,672 lít
→ Chọn đáp án C .
Ví dụ 20: Điện phân 100 ml hỗn hợp dung dịch gồm FeCl3 1M , FeCl2 2M , CuCl2
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
Theo : n Fe3+ = 0,1 mol ; n Fe2+ = 0,2 mol ; n Cu2+ = 0,1 mol ; n HCl = 0,2 mol
Sắp xếp tính oxi hóa của các ion theo chiều tăng dần : Fe2+ < H+ < Cu2+ < Fe3+
→ Thứ tự bị điện phân ở catot (-) :
Fe3+ + 1e → Fe2+ (1)
0,1 → 0,1→ 0,1
13


Cu2+ + 2e → Cu (2)
0,1 → 0,2→ 0,1
H+ + 1e → H2 (3)
0,2→ 0,2
Fe2+ + 2e → Fe (4)
0,2 → 0,4→ 0,2

Theo công thức Faraday số mol e trao đổi ở hai điện cực :

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) → Khối lượng kim loại thu được ở catot là : 0,1.64 = 6,4 gam
→ Chọn đáp án C.
7. Điện phân với điện cực hòa tan
……..
V. Bài tập tự giải.
1. Phần trắc nghiệm
Câu 1: Điện phân dung dịch NaCl, điện cực trơ, không có vách ngăn. Sản phẩm thu
được gồm
A. H2, Cl2, NaOH

B. H2, Cl2, NaOH, nước Javen

C. H2, Cl2, nước Javen

D. H2, nước Javen.

Câu 2: Khi điện phân dung dịch muối A thì giá trị pH ở khu vực gần catot tăng lên.
Muối A là:
A. NaCl

B. CuCl2

C. ZnSO4

D. NaNO3:

Câu 3: Ion nào sau đây bị điện phân ở trạng thái dung dịch: SO 42-, Cl-, NO3-, Cu2+,

Fe3+, Ca2+, H+
A. SO42-, Cl-; Ca2+, H+
C. SO42-, NO3-, Cu2+, H+

B. SO42-, NO3-, Ca2+, H+
D. Cu2+, Fe3+, Cl-, H+

Câu 4: Trong quá trình điện phân, các muối X- (X: Cl-, Br-) di chuyển về:
A. Cực dương và bị oxi hóa

B. Cực âm và bị oxi hóa

C. Cực dương và bị khử

D. Cực âm và bị khử
14


Câu 5: Khối lượng Cu ở catot thu được khi điện phân dung dịch CuSO 4 (điện cực
trơ) sau 30 phút với cường độ dòng điện là 0.5A.
A. 0.3 gam

B. 0.45 gam

C. 1.29 gam

D. 0.4 gam

Câu 6: Tiến hành điện phân 400 ml dung dịch CuSO 4 0.5M với cường độ dòng điện
1.34A trong vòng 24 phút. Hiệu suất phản ứng điện phân là 100%. Khối lượng kim

loại bám vào catot và thể tích khí (ở đktc) thoát ra ở anot là:
A. 0.64 gam Cu và 0.224 lít O2

B. 0.64 gam Cu và 0.112 lít O2

C. 0.32 gam Cu và 0.224 lít O2

D. 0.32gam Cu và 0.112 lít O2

Câu 7: Nếu muốn điện phân hoàn toàn (mất màu xanh) 400 ml dung dịch CuSO 4
0.5M với cường độ dòng điện I = 1.34A (hiệu suất điện phân là 100%) thì cần bao
nhiêu thời gian.
A. 6 giờ

B. 7 giờ

C. 8 giờ

D. 9 giờ

Câu 8: Điện phân dung dịch muối CuSO4 dư trong thời gian 1930 giây, thu được
1.92 gam Cu ở catot. Cường độ dòng điện trong quá trình điện phân là giá trị nào
dưới đây:
A. 3A

B. 4.5A

C. 1.5A

D. 6A

Câu 9: Điện phân dung dịch Cu(NO3)2 với cường độ dòng điện 9.56A đến khi bắt
đầu có khí thoát ra ở catot thì ngừng lại, thời gian đã điện phân là 40 phút. Khối
lượng Cu sinh ra ở catot là:
A. 7.68 gam

B. 8.67 gam

C. 7.86 gam

D. 8.76 gam

Câu 10: Có 200 ml dung dịch hỗn hợp Cu(NO 3)2 và AgNO3, 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(NO3)2 và
A.

0,2

AgNO3 trong
M

và

C. 0,2 M và 0,2 M

0,1

M

hỗn

hợp

đầu
B.

0,1

lần
M

lượt
và

0,2

là:
M

D. 0,1 M và 0,1 M

2. Phần tự luận

15


Câu 1: Hòa tan 50 gam tinh thể CuSO4.5H2O 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. Tính khối lượng kim loại thoát ra ở catot và thể tích khí thoát
ra ở anot (ở đktc) lần lượtlà (Biết hiệu suất điện phân là 100 %):
ĐA: 6,4 gam và 2,24 lít
Câu 2: Điện phân 200 ml dung dịch hỗn hợp AgNO3 0,1 M và Cu(NO3)2 0,2 M với
điện cực trơ và cường độ dòng điện bằng 5A. Sau 19 phút 18 giây dừng điện phân,
lấy catot sấy khô thấy tăng m gam. Tính giá trị của m là bao nhiêu?
ĐA: m = 3,44 gam.
Câu 3: Điện phân 100 ml dung dịch CuSO4 0,2 M với cường độ dòng điện 9,65A.
Tính khối lượng Cu bám vào catot khi thời gian điện phân t 1 = 200 s và t2 = 500 s.
(Biết hiệu suất điện phân là 100 %).
ĐA: với t = 200s thì mCu = 0,64 gam.
Với t = 500s thì mCu = 1,6 gam.
Câu 4 : (ĐHKB 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 tỉ lệ giữa a và b như thế nào? (biết ion SO42- không bị điện
phân trong dung dịch)
ĐA: b > 2a
Câu 5: Điện phân dung dịch hỗn hợp gồm 0,1 mol FeCl 3, 0,2 mol CuCl2 và 0,1 mol
HCl (điện cực trơ). Khi ở catot bắt đầu thoát khí thì ở anot thu được V lít khí (đktc).
Biết hiệu suất của quá trình điện phân là 100%. Tính giá trị của V là bao nhiêu ?
Câu 6: Điện phân dung dịch X có chứa các muối sau đây: CaCl 2, FeCl3, ZnCl2,
CuCl2 . Ion đầu tiên bị khử tại catot là ion nào? Vì sao?
ĐA: Fe3+ vì theo thứ tự nhận e theo quy tắc catot
Câu 7: Điện phân dung dịch X có chứa các muối sau đây: CaCl 2, FeCl3, ZnCl2,
CuCl2 . Kim loại đầu tiên bị thu được tại catot là kim loại nào? Giải thích vì sao?
ĐA: Kim loại đầu tiên bị thu được là Cu. Vì theo quy tắc catot thì Fe 3+ nhận e trước
nhưng nhận 1e để trở thành Fe2+ điện phân tiếp tục xảy ra theo các dữ liệu bài ra.
16

Câu 8: Điện phân dung dịch hỗn hợp chứa 0,15 mol FeCl3; 0,3 mol CuCl2; 0,1mol
NaCl đến khi catot bắt đầu sủi bọt khí thì ngừng điện phân. Tại thời điểm này, catot
đã tăng lên bao nhiêu gam?
ĐA: 27,6 gam.
Câu 9: Viết phương trình điện phân dung dịch hỗn hợp CuSO4 a mol;
NaCl b mol trong các trường hợp có thể xảy ra?
HD: có thể biện luận với các trường hợp khác nhau như:
a. b = 2a
b. b > 2a
c. b < 2a
Câu 10: (Trích đề thi đại học khối A năm 2012). Điện phân 150 ml dung dịch
AgNO3 1M với điện cực trơ trong t giờ, cường độ dòng điện không đổi 2,68A (hiệu
suất quá trình điện phân là 100%), thu được chất rắn X, dung dịch Y và khí Z. Cho
12,6 gam Fe vào Y, sau khi các phản ứng kết thúc thu được 14,5 gam hỗn hợp kim
loại và khí NO (sản phẩm khử duy nhất của N+5). Giá trị của t là
ĐA: t = 1,0
VI. MỘT SỐ CHÚ Ý KHI GIẢI BÀI TẬP VỀ ĐIỆN PHÂN
1. Chất tham gia điện phân dung dịch phải là chất điện li mạnh và tan hoàn toàn.
2. Khối lượng catot tăng chính là khối lượng kim loại tạo thành sau điện phân bám
vào

do

đó

- m (dung dịch sau điện phân) = m (dung dịch trước điện phân) – (m kết tủa + m khí)
- Độ giảm khối lượng của dung dịch: Δm = (m kết tủa + m khí)
3.

Khi

điện

phân

các

dung

dịch:

+ Hiđroxit của kim loại hoạt động hóa học mạnh (KOH, NaOH, Ba(OH) 2,…)
+
+

Axit
Muối

có

tạo

bởi

oxi
axit

có

(HNO3,

oxi

và

bazơ

H2SO4,
kiềm

HClO4,…)

(KNO 3,

Na2SO4,…)

→ Thực tế là điện phân H2O để cho H2 (ở catot) và O2 (ở anot)
4. Khi điện phân dung dịch với anot là một kim loại không trơ (không phải Pt hay
điện cực than chì) thì tại anot chỉ xảy ra quá trình oxi hóa điện cực
5. Có thể có các phản ứng phụ xảy ra giữa từng cặp: chất tạo thành ở điện cực, chất
tan

trong

dung

dịch,

chất

dùng

làm

điện

cực.

Ví

dụ:

+ Điện phân nóng chảy Al2O3 (có Na3AlF6) với anot làm bằng than chì thì điện
cực

bị

ăn

mòn

dần

do

chúng

cháy

trong

oxi

mới

sinh

+ Điện phân dung dịch NaCl không màng ngăn tạo ra nước Javen và có khí
17


H2 thoát

ra

ở

catot

+ Phản ứng giữa axit trong dung dịch với kim loại bám trên catot
6. Từ

công

thức

Faraday

→

số

mol

chất

thu

được

ở

điện

cực.

- Nếu đề bài cho I và t thì trước hết tính số mol electron trao đổi ở từng điện cực (n e)
theo công thức:

(với F = 96500 khi t = giây và F = 26,8 khi t = giờ).

Sau đó dựa vào thứ tự điện phân, so sánh tổng số mol electron nhường hoặc nhận với
ne để biết mức độ điện phân xảy ra. Ví dụ để dự đoán xem cation kim loại có bị khử
hết không hay nước có bị điện phân không và H 2O có bị điện phân thì ở điện cực
nào…
7. Nếu đề bài cho lượng khí thoát ra ở điện cực hoặc sự thay đổi về khối lượng dung
dịch, khối lượng điện cực, pH,…thì dựa vào các bán phản ứng để tính số mol
A Q
n F

A It

n 96500

electron thu hoặc nhường ở mỗi điện cực rồi thay vào công thức ( m= × = .
)

để

tính

I

hoặc

t.

- Nếu đề bài yêu cầu tính điên lượng cần cho quá trình điện phân thì áp dụng công
thức:Q=I.t=ne.F
- Trong nhiều trường hợp có thể dùng định luật bảo toàn mol electron (số mol
electron thu được ở catot = số mol electron nhường ở anot) để giải cho nhanh dựa
vào thứ tự điện phân, so sánh tổng số mol electron nhường hoặc nhận với số mol e
trao đổi để biết mức độ điện phân xảy ra.
C. KẾT LUẬN
Qua thực tế giảng khi áp dụng các phương pháp trên, tôi thấy rằng để có thể giúp học
sinh chủ động hơn trong quá trình lĩnh hội kiến thức và giải nhanh các bài tập điện
phân thì vai trò chủ yếu thuộc về giáo viên. Do vậy, giáo viên cần phải:
- Nghiên cứu, tìm tòi các tài liệu liên quan đến bài tập điện phân, hệ thống các
nội dung cơ bản và phân loại các dạng bài tập, đặc biệt tìm ra được phương pháp giải
phù hợp nhất để truyền thụ cho học sinh một cách có hiệu quả.
18

- Trong quá trình giảng dạy các tiết liên quan đến kim loại cần lồng ghép các bài
tập điện phân để rèn luyện kỹ năng giải bài tập điện phân cho học sinh.
* Đối với học sinh:
- Cần nắm được bản chất của các quá trình điện phân.
- Có kỹ năng nhận dạng bài tập, biết cách vận dụng linh hoạt các phương pháp
giải, công thức tính phù hợp. toán điện phân thực chất là phản ứng oxi hóa khử do
vậy học sinh cần nắm chắc phương pháp giải toán bằng phương pháp bảo toàn
electron.
Chuyên đề điện phân là một chuyên đề quạn trọng trong quá trình ôn thi
THPT Quốc gia. Trong quá trình biện soạn, trình bày sẽ không tránh được sai sót,
tôi rất mong các đồng nghiệp góp ý để chuyên đề của điện phân thu được kết quả
cao hơn nữa trong giảng dạy.
D. TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lê Xuân Trọng (chủ biên), Sgk Hóa học 12 (nâng cao)- NXB giáo dục, Hà nội
2008.
2. Đề thi Đại học – Cao đẳng các năm 2007, 2008, 2009, 2010, 2011,2012, 2013,
2014. Đề thi THPT Quốc gia năm 2015
3. Hoàng Nhâm, Hóa học vô cơ – Tập 1 – NXB giáo dục, 2003.
4. Ngô Ngọc An, Phản ứng oxi hóa- khử và điện phân- NXB giáo dục, Hà nội 2006.
5. Nguyễn Xuân Trường, Bài tập Hóa học ở trường phổ thông - NXB sư phạm,
2003.
6. Nguyễn Xuân Trường, Ôn luyện kiến thức hóa học đại cương và vô cơ trung học
phổ thông – NXB Giáo dục, Hà Nội 2008.
7. Bài giảng trực tuyến miễn phí chuyên đề “điện phân” do thầy Nguyễn Khắc
Ngọc trung tâm “Học mãi” giảng.
8. Bài giảng trực tuyến miễn phí chuyên đề “điện phân” do thầy Huỳnh Ngọc Sơn
trung tâm “Học mãi” giảng.
19

9. Bộ đề mẫu của Bộ giáo dục và đào tạo hàng năm.

20