SKKN Vận dụng lý thuyết giải các dạng bài tập điện phân dung dịch

SKKN Vận dụng lý thuyết giải các dạng bài tập điện phân dung dịch

Do sự đổi mới trong cách tuyển sinh Đại học của Bộ giáo dục và Đào tạo đã tạo ra những yêu cầu mới cho học sinh. Vì vậy để có kết quả thi tốt, học sinh cần phải nắm vững kiến thức và vận dụng kiến thức một cách linh hoạt trong khi đó nhiều phần kiến thức học sinh không tự lĩnh hội được. Do đó giáo viên cần phải có kỹ thuật giải nhanh bài tập trắc nghiệm, giúp học sinh tiết kiệm được thời gian làm bài và có kết quả như mong đợi .

 Trong quá trình giảng dạy môn Hóa học ở trường THPT, đặc biệt là trong quá trình ôn luyện cho học sinh thi ở các kì thi học sinh giỏi và các kì thi Đại học- Cao đẳng, THPT quốc gia chuyên đề điện phân dung dịch là một chuyên đề hay và khá quan trọng nên các bài tập về điện phân luôn có mặt trong các kì thi lớn .

 Thực tế trong giảng dạy thì học sinh lại rất yếu kém về chuyên đề này, qua quá trình tìm tòi, nghiên cứu trong nhiều năm tôi đã hệ thống hóa các dạng bài tập điện phân dung dịch và phương pháp giải các dạng bài tập đó cho học sinh một cách dễ hiểu, dễ vận dụng, tránh được những lúng túng, sai lầm và nâng cao kết quả trong các kỳ thi. Trên cơ sở đó, tôi mạnh dạn chọn đề tài “Vận dụng lý thuyết giải các dạng bài tập điện phân dung dịch” làm sáng kiến kinh nghiệm cho mình. Với hi vọng đề tài này sẽ là một tài liệu tham khảo phục vụ cho việc học tập của các em học sinh 12 và cho công tác giảng dạy của các bạn đồng nghiệp.

 

doc 21 trang thuychi01 6150
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "SKKN Vận dụng lý thuyết giải các dạng bài tập điện phân dung dịch", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
MỤC LỤC
Nội dung
Trang
1. MỞ ĐẦU
1
1.1. Lý do chọn đề tài
1
1.2. Mục đích nghiên cứu
1
1.3.Đối tượng nghiên cứu
1
1.4. Phương pháp nghiên cứu
1
2. NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
2
2.1.Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm
2
2.2. Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm.
2
2.3. Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề.
2
2.4. Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục, với bản thân, đồng nghiệp và nhà trường.
17
3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
18
1. MỞ ĐẦU
1.1.Lí do chọn đề tài.
 Do sự đổi mới trong cách tuyển sinh Đại học của Bộ giáo dục và Đào tạo đã tạo ra những yêu cầu mới cho học sinh. Vì vậy để có kết quả thi tốt, học sinh cần phải nắm vững kiến thức và vận dụng kiến thức một cách linh hoạt trong khi đó nhiều phần kiến thức học sinh không tự lĩnh hội được. Do đó giáo viên cần phải có kỹ thuật giải nhanh bài tập trắc nghiệm, giúp học sinh tiết kiệm được thời gian làm bài và có kết quả như mong đợi . 
 Trong quá trình giảng dạy môn Hóa học ở trường THPT, đặc biệt là trong quá trình ôn luyện cho học sinh thi ở các kì thi học sinh giỏi và các kì thi Đại học- Cao đẳng, THPT quốc gia chuyên đề điện phân dung dịch là một chuyên đề hay và khá quan trọng nên các bài tập về điện phân luôn có mặt trong các kì thi lớn .
 Thực tế trong giảng dạy thì học sinh lại rất yếu kém về chuyên đề này, qua quá trình tìm tòi, nghiên cứu trong nhiều năm tôi đã hệ thống hóa các dạng bài tập điện phân dung dịch và phương pháp giải các dạng bài tập đó cho học sinh một cách dễ hiểu, dễ vận dụng, tránh được những lúng túng, sai lầm và nâng cao kết quả trong các kỳ thi. Trên cơ sở đó, tôi mạnh dạn chọn đề tài “Vận dụng lý thuyết giải các dạng bài tập điện phân dung dịch” làm sáng kiến kinh nghiệm cho mình. Với hi vọng đề tài này sẽ là một tài liệu tham khảo phục vụ cho việc học tập của các em học sinh 12 và cho công tác giảng dạy của các bạn đồng nghiệp.
1.2.Mục đích nghiên cứu.
Thực hiện sáng kiến này nhằm mục đích
- Giúp hoc sinh viết được sự phân li của chất điện phân, viết được phương trình điện phân tổng quát và tính toán theo phương trình đó.
- Giúp học sinh viết được các bán phản ứng xảy ra ở các điện cực anot và catot.
- Giúp học sinh biết áp dụng công thức Faraday vào giải các bài tập điện phân .
- Giúp học sinh có được tư duy nhanh nhạy trong việc giải quyết bài toán trắc nghiệm để nâng cao kết quả cho học sinh trong các kỳ thi. 
1.3.Đối tượng nghiên cứu.
- Bài tập điện phân dung dịch muối của kim loại kiềm, kiềm thổ và nhôm.
- Điện phân dung dịch muối của kim loại đứng sau nhôm trong dãy điện hóa.
- Điện phân hỗn hợp các dung dịch muối. 
- Điện phân hỗn hợp các dung dung dịch axit vô cơ , hỗn hợp các bazơ.
1.4.Phương pháp nghiên cứu.
 Đề tài được thực hiện dựa trên các phương pháp cơ bản sau:
 - Phương pháp nghiên cứu xây dựng cơ sở lí thuyết bằng cách dựa vào các bài tập điển hình sgk, trong các sách nâng cao và tài liệu tham khảo khác.
 - Từ thực nghiệm giảng dạy cho học sinh ở nhiều năm học với nhiều lớp học sinh thông qua các bài kiểm tra qua các kỳ thi và quá trình ôn tập cho học sinh có dạng bài tập liên quan đến điện phân dung dịch.
2. NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
2.1.Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm.
 -Với hình thức thi trắc nghiệm như hiện nay thì việc giải nhanh các bài toán Hóa học là yêu cầu hàng đầu của người học cần phải nắm vững kiến thức, mới tìm ra được phương pháp giải toán một cách nhanh nhất, đi bằng con đường ngắn nhất không những giúp người học tiết kiệm được thời gian làm bài mà còn rèn luyện được tư duy và năng lực phát hiện vấn đề của người học.
 -Trên thực tế tài liệu viết về lí thuyết điện phân dung dịch còn ít nên nguồn tư liệu để giáo viên nghiên cứu còn hạn chế nội dung kiến thức và kĩ năng giải các bài tập điện phân cung cấp cho học sinh chưa được nhiều. Do đó, khi gặp các bài toán điện phân các em thường lúng túng không tìm ra cách giải. Vì thế ,tôi đã mạnh dạn đưa ra đề tài này giúp các em nắm vững những góc khuất về kiến thức lí thuyết và vận dụng để giải nhanh các bài toán về điện phân dung dịch để các em có được một kết quả cao nhất trong các kỳ thi.
2.2.Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm.
- Khi chưa áp dụng lí thuyết học sinh giải được rất ít các bài toán và còn vướng mắc nhiều hoặc làm mất quá nhiều thời gian.
 -Trên thực tế học sinh ít sử dụng công thức hệ quả của Faraday (ne trao đổi) để giải nhanh bài toán điện phân.
- Đa số các bài tập điện phân thường tính toán theo các bán phản ứng ở các điện cực nhưng học sinh thường chỉ viết phương trình điện phân tổng quát và giải theo nó.
- Học sinh nhầm lẫn quá trình xảy ra ở các điện cực anot và catot.
- Học sinh lúng túng khi xác định trường hợp H2O bắt đầu điện phân ở các điện cực (khi bắt đầu sủi bọt khí ở catot hoặc khi pH của dung dịch không đổi).
- Học sinh viết sai thứ tự các bán phản ứng xảy ra ở các điện cực →tính toán sai.
- Học sinh thường bỏ qua các phản ứng phụ có thể xảy ra giữa các sản phẩm tạo thành như: điện phân dung dịch NaCl không màng ngăn tạo ra nước Gia–ven và có khí H2 thoát ra ở catot ; Phản ứng giữa axit trong dung dịch với kim loại bám trên catot.Vì vậy ,tôi xin được đưa ra những kiến thức lí thuyết này nhằm giúp các em giải nhanh và chính xác các bài tập về điện phân dung dịch.
2.3.Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề
a.Khái niệm về sự điện phân
 Sự điện phân: Là quá trình oxi hóa-khử xảy ra ở bề mặt các điện cực khi cho dòng điện một chiều đi qua chất điện li nóng chảy, hoặc dung dịch chất điện li.[1]
Trong thiết bị điện phân:
 - Anot (A) được nối với cực dương của nguồn điện một chiều ở đây xảy ra sự oxi hóa. 
- Catot (K) được nối với cực âm của nguồn điện một chiều ở đây xảy ra sự khử. [2]
-Điện cực trơ là điện cực được làm bằng chất liệu trơ không có khả năng phản ứng hóa học trong quá trình điện phân như than chì hay Pt. [3]
b. Bản chất sự điện phân
+ Là một quá trình xảy ra trên bề mặt các điện cực. Năng lượng dùng cho phản ứng là điện năng dòng điện một chiều.
+ Sự cho và nhận electron không xảy ra trực tiếp giữa các ion tham gia phản ứng, phụ thuộc vào dây dẫn dòng điện.
+ Sự phát sinh dòng điện trong pin điên hóa và sự điện phân là hai quá trình ngược nhau (một quá trình tạo ra dòng điện, một quá trình nhờ tác dụng dòng điện nên dấu của các điện cực là ngược nhau).
+ Trong pin thì anôt là cực âm, catôt là cực dương còn trong bình điện phân thì ngược lại: anôt là cực dương, catôt là cực âm. [1]
c. Những nội dung quan trọng về lí thuyết điện phân
 **. H2O bắt đầu điện phân tại các điện cực khi:
 + Ở catot: bắt đầu xuất hiện bọt khí hoặc khối lượng catot không đổi nghĩa là các ion kim loại bị điện phân trong dung dịch đã bị điện phân hết.
 + Khi pH của dung dịch không đổi có nghĩa là các ion âm hoặc dương (hay cả hai loại) có thể bị điện phân đã bị điện phân hết. Khi đó tiếp tục điện phân sẽ là H2O bị điện phân. [4]
 **. Khi điện phân các dung dịch: 
 + Hiđroxit của kim loại hoạt động hóa học mạnh (KOH, NaOH, Ba(OH)2,) 
 + Axit có oxi (HNO3, H2SO4, HClO4,) 
 + Muối tạo bởi axit có oxi và bazơ kiềm (KNO3, 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 [4]. 
**. 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 như: Điện phân dung dịch NaCl không màng ngăn tạo ra nước Gia–ven và có khí H2 thoát ra ở catot; Phản ứng giữa axit trong dung dịch với kim loại bám trên catot. [4]
**. Khối lượng catot tăng chính là khối lượng kim loại tạo thành sau điện phân bám vào. [4]
**. Viết bán phản ứng (thu hoặc nhường electron) xảy ra ở các điện cực theo đúng thứ tự, không cần viết phương trình điện phân tổng quát và sử dụng CT: 
 n=It/F (*). [4]
**. Từ công thức Faraday 
Trong đó: 	- m là khối lượng chất thu được ở điện cực, tính bằng gam. 
	- A là khối lượng mol nguyên tử của chất thu được ở điện cực
	- n là số electron mà nguyên tử hoặc ion đã cho hoặc nhận
- I là cường độ dòng điện tính bằng ampe (A)
- t là thời gian điện phân tính bằng giây (s)
- F là hằng số Faraday (F = 96 500 culông/mol) [1]
Ta suy ra 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 (ne) 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 .
**.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 electron thu hoặc nhường ở mỗi điện cực rồi thay vào công thức (*) để tính I hoặc t. [3] 
**.Nếu đề bài yêu cầu tính điện lượng cần cho quá trình điện phân thì áp dụng công thức: Q = I.t = ne.F [4]
**. Có thể tính thời gian t’ cần điện phân hết một lượng ion mà đề bài đã cho rồi so sánh với thời gian t trong đề bài. Nếu t’ t thì lượng ion đó chưa bị điện phân hết .[3]
**. Khi điện phân các dung dịch trong các bình điện phân mắc nối tiếp thì cường độ dòng điện và thời gian điện phân ở mỗi bình là như nhau → sự thu hoặc nhường electron ở các điện cực cùng tên phải như nhau và các chất sinh ra ở các điện cực cùng tên tỉ lệ mol với nhau .[5]
**. 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 nhanh.
d. Vận dụng kiến thức lí thuyết để giải nhanh các dạng bài tập trắc nghiệm.
Dạng 1: Điện phân dung dịch muối.
 - Điện phân các dung dịch muối của kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm
* Ở catot (cực âm)
 Các ion kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ và ion Nhôm không bị điện phân vì chúng có tính oxi hóa yếu hơn H2O; H2O bị điện phân theo phương trình: 
 2H2O + 2e → H2 + 2OH–. [6].
* Ở anot (cực dương):
- Nếu là S2-, Cl-, Br-, I- thì chúng bị điện phân trước H2O theo thứ tự tính khử: 
 S2->I- > Br- > Cl- > H2O (F- không bị điện phân )
 Phương trình điện phân tổng quát: S2- → S + 2e; 2X- → X2 + 2e
Sau khi hết các ion đó, nếu tiếp tục điện phân thì H2O sẽ điện phân theo phương trình: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e . [6]
 - Nếu là các ion: NO3-, SO42-, CO32-, PO43-... thì chúng không bị điện phân mà H2O bị điện phân. [1]
Ví dụ 1 Điện phân dung dịch NaCl với anot làm bằng than chì. [7]
 NaCl → Na+ + Cl- 
 Catot (-) Anot (+) 
 Na+ không bị điện phân 2Cl- → Cl2 + 2e
 2H2O + 2e → H2 + 2OH- 
→ Phương trình điện phân: 
 2NaCl + 2H2O → 2NaOH + Cl2 + H2 [7].
 * Xảy ra tương tự khi điện phân các dd : CaCl2, MgCl2 , BaCl2, AlCl3
Không thể điều chế kim loại từ: Na→Al bằng pp điện phân dung dịch. [3]
Ví dụ 2:
 Viết PTHH xảy ra khi điện phân dung dịch Na2CO3.
 Na2CO3 → 2Na+ + CO32-
 Catot(-):Na+, H2O Anot (+):CO32-, H2O
 Na+ không bị điện phân CO32-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 dd:NaNO3, MgSO4, Al2(SO4)3
Bài tập vận dụng:
Bài 1. Hòa tan 2,34 gam NaCl vào nước rồi đem điện phân (điện cực trơ, có màng ngăn) thu được 2,4 lít dung dịch có pH = 12. Hiệu suất của quá trình điện phân là:
A. 45%.	B. 50%	 C. 60%	 D. 75%	 [6]
Hướng dẫn giải
	Ta có pt pư sự điện phân dung dịch:
Dung dịch có pH = 12 => pOH = 2
=> 
=> nNaCl = 0,024 mol, mặt khác theo giả thiết bài toán thì 
 nNaCl = 2,34:58,5 = 0,04 mol.
Vậy hiệu suất 
Bài 2. Khi điện phân 500ml dung dịch CaCl2 với điện cực platin có màng ngăn thu được 123ml khí (ở 27oC, 1atm) ở anốt (thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể). Giá trị pH sau điện phân là:
A. 2	 B. 12	 C. 1,7	 D. 12,3	 [6]
Hướng dẫn giải
	Ta có pt pư sự điện phân dung dịch:
, => nOH- =2.0,005=0,01mol
=> 
=> pH= 14- pOH=14-1,7=12,3 => D đúng.
Bài 3. Hòa tan 1,49g KCl vào nước rồi đem điện phân (điện cực trơ, có màng ngăn) thu được 500ml dung dịch có pH = 12. Hiệu suất của quá trình điện phân là:
A. 25%	 B. 35%	 C. 50%	 D. 75%	 [6]
 Hướng dẫn giải
	Ta có pt pư sự điện phân dung dịch:
Dung dịch có pH = 12 => pOH = 2
=> 
=> nKCl = 0,005mol, mặt khác theo giả thiết bài toán thì 
 nKC l= 1,49:74,5 = 0,02mol.
Vậy hiệu suất 
Bài 4. Điện phân 100ml dung dịch chứa NaCl với điện cực trơ, có màng ngăn, cường độ dòng điện I = 1,93A. Tính thời gian điện phân để được dung dịch có 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. [7]
 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+ + Cl- 
 Catot (-) Anot (+) 
Na+ không bị điện phân 
2H2O + 2e → H2 + 2OH- Cl- → Cl2 + 2e
 0,001 ← 0,001 
→ Số mol e trao đổi là: n = 0,001 mol.
Áp dụng công thức Faraday : n = It / F → t= n F /I. → Chọn đáp án A.
- Điện phân các dd muối của các kim loại đứng sau Al trong dãy điện hóa
 *. Ở catot (cực âm)
-Các cation kim loại bị khử theo phương trình: Mn+ + ne → M 
Sau khi hết các ion đó, nếu tiếp tục điện phân thì H2O sẽ điện phân theo phương trình: 2H2O + 2e → H2 + 2OH–. [2]
 *. Ở anot (cực dương): 
- Nếu là S2-, Cl-, Br-, I- thì chúng bị điện phân trước H2O theo thứ tự tính khử: 
 S2->I- > Br- > Cl- > H2O (F- không bị điện phân )
 Phương trình điện phân tổng quát: S2- → S + 2e; 2X- → X2 + 2e
Sau khi hết các ion đó, nếu tiếp tục điện phân thì H2O sẽ điện phân theo phương trình: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e . [6]
 - Nếu là các ion: NO3-, SO42-, CO32-, PO43-...thì chúng không bị điện phân mà H2O bị điện phân. [1].
Ví dụ 1 : Viết PTHH xảy ra điện phân dung dịch CuSO4 [1].
 CuSO4 → Cu2+ + SO42- 
 Catot(-):Cu2+ Anot (+):SO42-, H2O
 SO42- không bị điện phân .
 Cu2+ + 2e → Cu 2H2O → 4H+ + O2+ 4e 
→ Phương trình điện phân : 
 2CuSO4 + 2H2O → 2Cu + 2H2SO4 + O2
 Xảy ra tương tự khi điện phân các dung dịch muối của kim loại từ Zn → Hg với các gốc axit NO3- , SO42- .
 Ví dụ 2 : Viết PTHH xảy ra điện phân dung dịch CuCl2 [1]
 CuCl2 → Cu2+ + 2Cl- 
 Catot (-) Anot (+) 
 Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e
→ Phương trình điện phân: CuCl2 → Cu + Cl2 
Bài tập vận dụng:
Bài 1. Điện phân dung dịch CuCl2 với điện cực trơ, sau một thời gian thu được 0,32gam Cu ở catôt và một lượng khí X ở anôt. Hấp thu lượng khí X trên vào 200ml dung dịch NaOH (ở nhiệt độ thường). Sau phản ứng nồng độ NaOH còn lại là 0,05M (giả thiết dung dịch thay đổi không đáng kể). Nồng độ dung dịch NaOH ban đầu là:
A. 0,1 mol/lít	A. 0,15 mol/lít	A. 0,2 mol/lít	A. 0,05 mol/lít. [8]
Hướng dẫn giải
Ta có pt pư sự điện phân dung dịch:
Sau pư trên nồng độ NaOH còn lại là 0,05M, nghĩa là NaOH dư.
	nNaOH dư = 0,05 . 0,2 = 0,01 mol, nNaOH ban đầu = 0,01 + 0,01 = 0,02 mol
Bài 2. Đem điện phân 100 ml dung dịch CuSO4 dùng hai điện cực trơ và dòng điện một chiều cường độ 1A đến khi catôt thấy xuất hiện bọt khí thoát ra thì dừng lại. Dung dịch sau điện phân có pH = 1 (xem sự điện phân và các quá trình khác xảy ra với hiệu suất 100%). Thời gian điện phân và nồng độ mol của dung dịch CuSO4 lần lượt là:
A. 965 s và 0,1 M	B. 489 s và 0,5 M
C. 489 s và 0,4 M	D. 965 s và 0,05 M	 [6]
Hướng dẫn giải
	Do điện phân đến khi catô thấy xuất hiện bọt khí thoát ra nên Cu2+ đã điện phân xong. 
pH = 1 =>
Áp dụng công thức ta có: 
Vậy đáp án D đúng
Bài 3. Đem điện phân 100 ml dung dịch AgNO3 có nồng độ x mol/lít dùng điện cực trơ. Sau một thời gian thấy có kim loại bám vào catôt, ở catôt không thấy xuất hiện bọt khí và thu được 2,16 gam một kim loại. Xem điện phân và các quá trình khác xảy ra với hiệu suất 100%. Giá trị x là:
A. 0,2 mol/lít	A. 0,3 mol/lít	A. 0,4 mol/lít	A. 0,5 mol/lít [6]
Hướng dẫn giải
	Ta có pt pư sự điện phân dung dịch:
Sau điện phân thu được 100 ml dung dịch có pH = 1
=> 
Cô cạn dung dịch ta thu được AGNO3 dư, đem nung thu được kim loại Ag
. Vậy số mol AgNO3 ban đầu là:
Bài 4. Điện phân 200 ml dung dịch Cu(NO3)2 đến khi bắt đầu có khí thoát ra ở catôt thì dừng lại. Để yên dung dịch sau khi điện phân đến khi khối lượng của catôt không đổi thì thấy có 3,2 gam kim loại bám vào catôt. Nồng độ ban đầu của dung dịch Cu(NO3)2 là:
A. 2 mol/lít	B. 3 mol/lít	C. 1 mol/lít	D. 0,5 mol/lít [6]
Hướng dẫn giải
	Gọi x là số mol ban đầu của Cu(NO3)2
	Ta có pt pư điện phân dung dịch:
Để yên dung dịch sau điện phân đến khi khối lượng của catôt không đổi nên có pt pư sau:
Từ (2) => Cu dư còn HNO3 hết. 
Ta có nCu d­= x-0,75.x =0,25.x =3,2:64= 0,05 mol => x=0,2 mol
Vậy 
Bài 5. Đem điện phân 100 ml dung dịch muối sunfat của kim loại hóa trị II đến cực trơ và dòng điện một chiều cường độ 3A. Sau thời gian 1930 giây thấy khối lượng tăng 1,92 gam. (xem sự điện phân và các quá trình khác xảy ra với hiệu suất 100%). Kim loại hóa trị II với thể tích khí thoát ra ở anôt lần lượt là:
A. Cu và 0,336 lít	B. Cd và 0,224 lít
C. Fe và 0,896 lít	D. Zn và 1,344 lít [6]
Hướng dẫn giải
Ta có: 
.
 Vậy A đúng.
 - Điện phân hỗn hợp các dung dịch muối
 Ở catot: Các cation kim loại bị khử theo thứ tự trong dãy thế điện cực chuẩn (ion có tính oxi hóa mạnh hơn bị khử trước): Mn+ + ne → M [3]
*. Ở anot (cực dương): 
- Nếu là S2-, Cl-, Br-, I- thì chúng bị điện phân trước H2O theo thứ tự tính khử: 
 S2->I- > Br- > Cl- > H2O (F- không bị điện phân )
 Phương trình điện phân tổng quát: S2- → S + 2e; 2X- → X2 + 2e
Sau khi hết các ion đó, nếu tiếp tục điện phân thì H2O sẽ điện phân theo phương trình: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e . [6]
 - Nếu là các ion: NO3-, SO42-, CO32-, PO43-...thì chúng không bị điện phân mà H2O bị điện phân. [1].
Bài tập vận dụng
Bài 1 
 Viết PTHH xảy ra điện phân dung dịch hỗn hợp NaCl và Cu(NO3)2 .
 NaCl → Na+ + Cl-
 Cu(NO3)2 → Cu2+ + 2NO3-
 Catot(-):Na+, Cu2+, H2O Anot(+):NO3-, Cl-, 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: 2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2 + Cl2
 2Cu(NO3)2 + 2H2O → 2Cu + O2 + 4HNO3
Phương trình điện phân tổng quát: 
 2NaCl + Cu(NO3)2 → Cu + Cl2 + 2NaNO3.
Bài 2 Tiến hành với điện cực trơ, màng ngăn xốp dung dịch chứa a mol CúO4 và b mol NaCl. Để sau quá trình điện phân thu được dung dịch tác dụng được với phenolphtalein sang màu hồng thì mối quan hệ của a và b là:
A. 2a b	D. 2a = 2. [8]
Hướng dẫn giải 
Ta có pt pư sự điện phân dung dịch:
Sau quá trình điện phân thu được dung dịch tác dụng được với phenolphtalein sang màu hồng chứng tỏ phản ứng trên NaCl còn dư và tiếp tục điện phân tiếp tạo ra môi trường bazơ. Nên suy ra 2a > b. 
Vậy đáp án đúng là C
Bài 3 Cho chất rắn X gồm 1,92 gam Cu và 0,84 gam Fe tác dụng hết với clo dư, sau đó lấy sản phẩm hòa tan trong nước được dung dịch Y. Điện phân Y với điện cực trơ tới khi ở anôt thu được 504 ml khí (đktc). (Biết hiệu suất pư điện phân là 100%). Khối lượng catôt tăng lên là:
A. 1,08 gam	B. 0,84 gam	C. 1,12 gam	D. 0,96 gam [6]
Hướng dẫn giải
Dung dịch Y gồm 0,03 mol CuCl2 và 0,015 mol FeCl3.
Tại catôt: 	Fe3+ + 1e à Fe2+
	0,015.0,015..0,015 mol.
Cu2+ + 2e à Cu
	x..2x..x
	Tại catôt: 	2Cl- à Cl2 + 2e
	 0,0225..0,045 mol
Áp dụng ĐLBT E ta có: 0,015 + 2x = 0,045 => x = 0,015 mol < 0,03 mol nên Cu2+ chưa điện phân hết. Khối lượng catôt tăng lên là do Cu bám vào.
	mCu= 64. 0,015= 0,96 gamà Đáp án đúng là D.
Bài 4 Điện phân hoàn toàn dung dịch hỗn hợp gồm a mol Cu(NO3)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 Al2O3 thì 
 A. b = 2a B. b > 2a C. b 2a [6] 
Hướng dẫn giải 
 Cu(NO3)2 → Cu2+ + 2NO3- 
 a a
 NaCl → Na+ + Cl- 
 b b 
 Catot(-) Anot (+)
 Na+ không bị điện phân NO3- không bị điện phân.
 Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e
 → Phương trình : Cu2+ + 2Cl- → Cu + Cl2 (1) 
 a b
 Nếu dư Cu2+ sau (1) : a > b/2 ( 2a > b ) thì có phản ứng :
 Cu2+ + 2H2O→ Cu + 4H+ + O2
→ Dung dịch thu được có axit nên có phản ứng với Al2O3 
Nếu dư Cl

Tài liệu đính kèm:

  • docskkn_van_dung_ly_thuyet_giai_cac_dang_bai_tap_dien_phan_dung.doc