Lý thuyết về điện phân và phương pháp giải bài tập điện phân

Tổng hợp Lý thuyết về điện phân và phương pháp giải bài tập điện phân rất hay và bổ ích giúp bạn đạt điểm cao. Các bạn tham khảo và ôn tập để chuẩn bị thật tốt cho kỳ thi tốt nghiệp sắp đến nhé. Mời bạn đọc đón xem.

48 24 lượt tải Tải xuống
Chia sẻ Báo cáo tài liệu

Chủ đề: Chương 5: Đại cương về kim loại

Môn: Hóa Học 12

Thông tin:

23 trang 8 tháng trước

Tác giả:

Profile Minh Thư
Trang 1
LÝ THUYẾT VỀ ĐIỆN PHÂN VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐIỆN PHÂN
1.2. Sự điện phân các chất điện li
1.2.1. 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
a. Điện phân nóng chảy muối clorua (Chỉ áp dụng để điều chế kim loại kiềm và
kiềm thổ)
Tổng quát:
Catot (-): M
n+
+ ne → M
Anot (+): 2Cl
-
→ Cl
2
+ 2e
Ví dụ 1: Điện phân NaCl nóng chảy
Sơ đồ điện phân:

nongchay
-
NaCl Na + Cl
Catot ( – ) Anot ( + )
Na
+
+ 1e → Na 2Cl
-
→ Cl
2
+ 2e
Phương trình điện phân :

dpnc
2
2NaCl 2Na + Cl
.
Trong quá trình điện phân cần dùng màng ngăn để không cho Cl
2
tác dụng trở lại với Na ở
trạng thái nóng chảy làm giảm hiệu suất của quá trình điện phân. Bên cạnh đó cần thêm một
số chất phụ gia như NaF, KCl giúp làm giảm nhiệt độ nóng chảy của hệ…
b. Điện phân nóng chảy hiđroxit (Chỉ áp dụng để điều chế các kim loại kiềm: Na,
K)
Tổng quát:
Catot (-): M
+
+1e→1M
Anot (+): 4OH
-
→ O
2
+ 2H
2
O + 4e
Ví dụ 2: Điện phân NaOH nóng chảy có thể biểu diễn bằng sơ đồ:
nongchay
-
NaOH Na + OH
Catot ( – ) Anot ( + )
Na
+
+ 1e → Na 4OH
-
→ O
2
+ 2H
2
O + 4e
Phương trình điện phân là:

dpnc
22
4NaOH 4Na + O 2H O
c. Điện phân nóng chảy oxit: (Chỉ dụng điều chế Al)
Ví dụ 3: Điện phân Al
2
O
3
nóng chảy trong thực tế cần thêm criolit (Na
3
AlF
6
)
Trang 2
Sơ đồ điện phân:

nongchay
3 2-
23
Al O Al + O
Catot ( – ) Anot ( + )
Al
3+
+ 3e → Al 2O
2-
→ O
2
+ 4e
Phương trình điện phân là:

2
dpnc
23
2Al O 4Al + 3O
* Vai trò của criolit (Na
3
AlF
6
):
+ Criolit (Na
3
AlF
6
) có vai trò quan trọng nhất là làm giảm nhiệt độ nóng chảy của
Al
2
O
3
từ 2050
o
C xuống khoảng 900
o
C.
+ Làm tăng độ dẫn điện của hệ.
+ Tạo lớp ngăn cách giữa các sản phẩm điện phân và môi trường ngoài.
* Chú ý nếu anot làm bằng than chì:
Nếu điện cực làm bằng graphit (than chì) thì sẽ bị khí sinh ra ở anot ăn mòn.
Khí ở anot sinh ra thường là hỗn hợp khí CO, CO
2
và O
2
.
1.2.2. Điện phân dung dịch chất điện li trong nước
Trong quá trình 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 dung dịch điện phân mà ta thu được
những sản phẩm khác nhau.
Ví dụ: khi điện phân dung dịch NaCl, các ion Na
+
, H
+
(H
2
O) di chuyển về catot còn các
ion Cl
-
, OH
-
(H
2
O) di chuyển về anot cần xét xem ion nào sẽ phóng điện ở các điện cực.
Cơ sở để giải quyết vấn đề này là dựa vào tính oxi hóa và tính khử của các cặp oxi hóa -
khử . Chú ý thứ tự cho và nhận electron:
+ Cực âm (-): Chất có tính oxi hóa mạnh hơn thì nhận electron trước.
+ Cực dương (+): Chất có tính khử mạnh hơn thì cho electron trước.
a. Khả năng oxi hóa của các cation ở catot (cực âm):
Ở catot 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
-
* Khả năng bị khử của các ion kim loại như sau:
+ Các cation từ Zn
2+
đến cuối dãy Hg
2+
, Cu
2+
, Fe
3+
, Ag
+
… dễ bị khử nhất và thứ tự tăng
dần
Trang 3
+ Từ Al
3+
đến các ion đầu dãy Na
+
, Ca
2+
, K
+
không bị khử trong dung dịch
+ Các ion H
+
của axit dễ bị khử hơn các ion H
+
của nước
+ Ví dụ khi điện phân dung dịch hỗn hợp chứa FeCl
3
, CuCl
2
và HCl thì thứ tự các ion bị
khử là: Fe
3+
+ 1e → Fe
2+
; Cu
2+
+ 2e → Cu ; 2H
+
+ 2e → H
2
; Fe
2+
+ 2e → Fe
b. Khả năng khử của các anion ở anot ( cực dương):
* Với anot trơ: Ở anot có thể xảy ra các quá trình khử sau đây:
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
Khả năng bị oxi hóa của các anion như sau:
+ Các anion gốc axit không chứa oxi dễ bị oxi hóa nhất theo thứ tự :
S
2–
> I
–
> Br
–
> Cl
–
> RCOO
–
> OH
–
> H
2
O.
+ Các anion gốc axit như NO
3
-
, SO
4
2-
, PO
4
3-
, CO
3
2-
, ClO
4
-
…không bị oxi hóa.
* Với anot tan: Nếu khi điện phân dùng các kim loại như Ni, Cu, Ag… ( trừ Pt) làm anot
thì các kim loại này dễ bị oxi hóa hơn các anion do đó chúng tan vào dung dịch (anot tan)
theo sơ đồ: M (anot) → M
n+
(dd)
+ ne.
c. Một số ví dụ:
Ví dụ 1: Điện phân dung dịch CuCl
2
với anot trơ
PT điện li: CuCl
2 (dd)
→ Cu
2+
+ 2Cl
-
Catot ( – ) Anot ( + )
Cu
2
,H
2
O Cl
-
, H
2
O
Cu
2+
+ 2e → Cu 2Cl
-
→ Cl
2
+ 2e
Phương trình điện phân :

®pdd
22
CuCl Cu + Cl
Ví dụ 2: Điện phân dung dịch NaCl bão hòa với điện cực trơ có màng ngăn
PT điện li: NaCl
(dd)
→ Na
+
+ Cl
-
Catot ( – ) Anot ( + )
H
2
O, Na
+
Cl
-
, H
2
O
2H
2
O + 2e →H
2
+ 2OH
-
2Cl
-
→ Cl
2
+ 2e
Trang 4
Phương trình điện phân :
Nếu không có màng ngăn thì: Cl
2
+ 2NaOH → NaCl + NaClO + H
2
O nên phương trình
điện phân là: NaCl + H
2
O
dddp

NaClO + H
2
Ví dụ 3: Điện phân dung dịch NiSO
4
với anot trơ
PT điện li: NiSO
4
(dd)
→ Ni
2+
+ SO
4
2-
Catot ( – ) Anot ( + )
Ni
2+
, H
2
O H
2
O, SO
4
2-
Ni
2+
+ 2e → Ni 2H
2
O→ O
2
+ 4H
+
+ 4e

®pdd
4 2 2 4 2
2NiSO + 2H O 2Ni + 2H SO + O
Ví dụ 4: Điện phân dung dịch hỗn hợp chứa FeCl
3
, CuCl
2
và HCl với anot trơ
Catot ( – ) FeCl
3
, CuCl
2
, HCl Anot ( + )
Fe
3+
, Cu
2+
, H
+
, H
2
O
Cl
-
, H
2
O
Fe
3+
+ 1e → Fe
2+
Cu
2+
+ 2e → Cu 2Cl
-
→ Cl
2
+ 2e
2H
+
+ 2e → H
2
2H
2
O→ O
2
+ 4H
+
+ 4e
Fe
2+
+ 2e → Fe.
2H
2
O + 2e →H
2
+ 2OH
-
1.3. Định lượng trong quá trình điện phân
* Muốn tính khối lượng các chất giải phóng ở các điện cực ta có thể tính theo
phương trình điện phân.
Ví dụ:

®pdd
4 2 2 4 2
2CuSO + 2H O 2Cu + 2H SO + O
160(g ) 64(g) →11,2(lit) →1(mol)
a(g) x (g) → y (lit) →z(mol)
Khi biết cường độ dòng điện ( I) và thời gian điện phân (t) ta có thể tính theo
công thức Faraday:
AIt
m
nF
(*)
Trong đó:
m : khối lượng chất thu được ở điện cực( gam)
A: Khối lượng nguyên tử (đối với kim loại) hoặc khối lượng phân tử (đối với chất khí)
thu được ở điện cực
n: Số electron mà nguyên tử hoặc ion cho hoặc nhận
Trang 5
I : Cường độ dòng điện (ampe)
t : Thời gian điện phân (giây)
F : Hằng số Faraday (F = 96500)
- Số mol electron nhường hoặc nhận ở mỗi điện cực :
e
It
n
F
1.4. Ứng dụng của điện phân
Sự điện phân có nhiều ứng dụng trong công nghiệp
1. Điều chế các kim loại
+ Điện phân nóng chảy điều chế các kim loại hoạt động rất mạnh như các kim loiạ
kiềm(Na,K...), kim loại nhóm IIA( Mg,Ca,Ba...) và Al.
+ Điện phân dung dịch điều chế các kim loại kém Al (đứng sau nhôm): Cu, Pb, Zn. Fe.
Ag, Au…
2. Điều chế một số phi kim như: H
2,
O
2
, F
2
, Cl
2
.
3. Điều chế một số hợp chất như: NaOH, H
2
O
2
, nước Gia – ven.
4. Tinh chế kim loại và tách riêng từng kim loại ra khỏi hợp kim
5. Ứng dụng quan trọng của điện phân trong công nghiệp là mạ điện.
Điện phân với anot tan được dùng trong mạ điện, nhằm bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn
và tạo vẻ đẹp cho vật mạ. Anot là kim loại dùng để mạ (như mạ vàng) còn catot là vật cần
mạ (cái thìa). Lớp mạ thường rất mỏng, có độ dày từ 5.10
-5
÷ 1.10
-3
cm.
1.5. Một số cơ sở để giải bài tập về điện phân
1.5.1. Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:
+ Khối lượng catot tăng chính là khối lượng kim loại tạo thành sau điện phân bám vào.
+ m
(dung dịch sau điện phân)
= m
(dung dịch trước điện phân)
– (m
kết tủa
+ m
khí
)
Vậy độ giảm khối lượng của dung dịch: Δm = (m
kết tủa
+ m
khí
)
1.5.2. Khi điện phân các dung dịch:
+ 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
,…)
→ Thực tế là điện phân H
2
O để cho H
2
(ở catot) và O
2
(ở anot)
* H
2
O 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.
Trang 6
+ 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 chất tiếp tục điện phân là H
2
O .
1.5.3. Khi điện phân dung dịch với anot các kim loại như Ni, Cu, Ag…thì tại anot chỉ
xảy ra quá trình oxi hóa điện cực.
1.5.4. Trong quá trình điện phân 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 Al
2
O
3
(có Na
3
AlF
6
) 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 Gia–ven và có khí
H
2
thoát ra ở catot.
+ Phản ứng giữa axit trong dung dịch với kim loại bám trên catot
1.5.5. Viết phương trình điện phân tổng quát (như những phương trình hóa học thông
thường) để tính toán khi cần thiết (thường trong những bài toán không liên quan tới I,t )
1.5.6. Có thể tính toán hay biện luận theo số mol e nhường hoặc nhân.Bài toán điện
phân thường xoay quanh 3 yếu tố: cường độ dòng điện I, thời gian điện phân t và lượng đơn
chất thoát ra ở điện cực. Đề sẽ cho 2 trong 3 dữ kiện và yêu cầu xác định dữ kiện còn lại.
Trong các bài toán này,có thể chỉ cần tính số mol e nhường hoặc nhận mà không cần viết
phương trình phản ứng điện phân.
Từ công thức Farađây: (*)
+ n
e
chính là số mol e mà nguyên tử hoặc ion cho hoặc nhận.
+ F = 96500 nếu t tính theo giây và 26,8 nếu t tính theo giờ.
Sau đó dựa vào thứ tự điện phân, so sánh tổng số mol electron nhường hoặc nhận
(n
e
) 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
2
O có bị điện phân thì ở điện cực nào…
- 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.
1.5.7. Bài toán điện phân hỗn hợp nhiều ion: 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 đã bị điện phân hết còn nếu t’ > t thì lượng ion đó chưa bị điện phân hết
Trang 7
1.5.8. 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.
2. Phương pháp chung giải bài tập điện phân:
2.1. Khái quát chung:
- Công thức tính khối lượng sản phẩm tạo thành ở điện cực:
Công thức Farađây : m =
AIt
nF
. Ta có n
e
=
It
F
.
Xét một chất X cụ thể tạo thành ở điện cực : m
X
=
..
.
X
M I t
nF
=
.
X
e
M
n
n
= M
X
.n
X
(
e
n
n
: số mol X ).
- Nếu đề bài cho số liệu về I và t → đổi thành n
e
- Nếu đề bài không cho số liệu về I và t → giải như bài toán oxh-khử thông thường.
* Bảo toàn e : n
e
nhường = n
e
nhận
2.2. Các bước thông thường để giải một bài tập điện phân
Bước 1: Viết phương trình điện li của tất cả các chất điện phân; Xác định các ion ở
mỗi điện cực.
- Cực dương (+): anot (các anion di chuyển về).
- Cực âm (-) : catot (các cation di chuyển về).
Bước 2: Viết các PTHH của các bán phản ứng oxi hóa hoặc khử (Viết phương trình
cho, nhận e của các ion tại các điện cực);
Tính số e nhường hoặc nhận ở mỗi điện cực (Nếu giả thiết cho cường độ dòng điện
và thời gian điện phân) : n
e
(nhường ở anot) = n
e
(nhận ở catot).
Bước 3: Biểu diễn các đại lượng theo các bán phản ứng hoặc theo phương trình điện
phân chung.
Bước 4: Tính theo yêu cầu của bài toán
+ Trong nhiều trường hợp, có thể dùng định luật bảo toàn mol electron (số mol electron
nhận ở catot bằng số mol electron nhường ở anot) để giải cho nhanh.
3. Phân loại một số dạng bài tập điện phân:
3.1. Bài toán không cho biết I và t ( giải như bài toán oxh-khử thông thường).
VD : Điện phân dd CuSO
4
ở catot có 3,2g Cu. Tính thể tích khí thoát ra ở anot (đktc) ?
Trang 8
Hướng dẫn giải:
CuSO
4
+ H
2
O
dddp

Cu + H
2
SO
4
+ 1/2O
2
(-) (+)
V
O2
= ½ n
Cu
= ½ . 3,2/64 . 22,4 = 0,56 lít
3.2. Bài toán điện phân dung dịch chỉ có H
2
O tham gia điện phân ở 2 cực
- Kim loại từ K → Al trong dãy điện hóa, gốc axit có oxi
Dd gồm : + muối của kim loại từ K → Al
+ axit có oxi.
+ kiềm
Bản chất : H
2
O
dp

H
2
+ 1/2O
2
(-) (+)
Nước bị điện phân → nước giảm →nồng độ dung dịch tăng theo thời gian.
Muốn giải bài toán : Tính H
2
O tham gia điện phân là bao nhiêu ?
VD: Điện phân 200g dd NaOH 10% đến khi dd NaOH 25% thì dừng điện phân. Tính thể
tích khí (đktc) thoát ra ở 2 điện cực?
Hướng dẫn giải:
m chất tan = 200.10/100=20g( ban đầu ) cũng là cuối cùng vì không thay đổi
→ mdd sau đp =
%
ct
m
C
100% =
20
100% 80
25%
g
m dd đầu 200g → m dd sau 80g suy ra m H
2
O
đã điện phân = 200 – 80 = 120 g
→ n H
2
O
H
2
O
dp

H
2
+ 1/2O
2
2
O
V
= 22,4. ½ .
120
74,66
18
lit
2
H
V
= 2. 74,66 = 149,33 lít.
3.3. Bài toán biết I và t ( đổi I,t → n
e
)
Ví dụ : Điện phân 200ml dung dịch CuSO
4
, I = 1,93A cho tới khi catot xuất hiện bọt khí
cần t = 250s. Tính nồng độ mol CuSO
4
ban đầu ? Tính thể tích khí ( đktc) thoát ra ở anot?
Hướng dẫn giải:
n
e
=
It
F
=
1,93.250
0,005
96500
mol
2
Cu
n
= ½ .n
e
= 0,0025 mol. C
M
= 0,0025/0,2 = 0,0125 M
( Đến khi có bọt khí
H
2
O
đp
PƯ vừa đủ)
2
O
V
= 22,4.
2
O
n
= 22,4 . ¼ . n
e
= 22,4 . ¼ .0,005 = 0,028 lít ( ¼ n
e
vì trong nước
Trang 9
2O
2-
→ O
2
+ 4
e ).
3.4. Mắc nối tiếp các bình điện phân :
(I = const q = const n
e
= nhau giữa các bình điện phân trong cùng thời gian)
+ Mắc nối tiếp thì cường độ dòng điện I bằng nhau
+ Nếu cùng thời gian → q bằng nhau → n
e
bằng nhau.
VD : Cho 2 bình điện phân mắc nối tiếp trong đó bình 1 chứa MCl
2
, bình 2 chứa AgNO
3
điện phân trong 3 phút 3 giây thấy bình 1 có 1,6 g kim loại bám ở catot, bình 2 có 5,4 g
kim loại bám ở catot. Biết cả 2 bình chưa có khí thoát ra ở catot. M là
A. Zn. B. Ni. C. Cu. D. Pb.
Hướng dẫn giải:
Bảo toàn e, cho n
e
các bình = nhau
(Chú ý : bài toán cho thời gian t nhưng không cho I nên không tính theo công thức n
e
=
It
F
.).
Ta có thể giải nhanh như sau:
n
e
= n
KL
. điện tích ion KL
n
e
=
1,6
.2
M
5,4
.1
108
M =
108.1,6.2
64
5,4
( Cu )
3.5. Điện phân dung dịch hỗn hợp ( điện phân dung dịch nhiều giai đoạn)
* Nguyên tắc:
- Xác định đúng thứ tự nhường nhận electron ở các điện cực.
- Áp dụng bảo toàn electron, phân phối e lần lượt vào các bán phản ứng (trong trường hợp
phản ứng không vừa đủ tức không xảy ra hoàn toàn).
VD1: Cho 200ml dung dịch hỗn hợp Cu(NO
3
)
2
và AgNO
3
để điện phân (điện cực trơ) hết
các ion kim loại trong hỗn hợp cần dùng I = 0,402A, t = 4h (cần vừa đủ) có 3,44g kim loại
bám vào catot. C
M
của dung dịch Cu(NO
3
)
2
và AgNO
3
lần lượt là:
A. 0,2M; 0,2M. B. 0,1M; 0,1M. C. 0,2M; 0,1M. D. 0,1M; 0,2M.
Hướng dẫn giải:
Đổi I, t ra n
e
( m
KL
= 3,44g; n
e
: ion kim loại nhận → 2 số liệu tuyệt đối nên đặt ẩn là số
mol 2 chất → giải hệ PT 2 ẩn) .
Gọi
32
()Cu NO
n
= a mol ;
3
AgNO
n
= b mol
Theo giả thiết : m
KL
= 64a + 108b = 3,44 g
n
e
= 2n
Cu
+ n
Ag
=
It
F
=
4.3600.0,402
0,06
96500
Trang 10
(n
e nhận
= điện tích ion KL . n
KL
)
Ta có Hệ PT :
64 108 3,44
2 0,06
ab
ab


0,02
0,02
a
b
Vậy C
M
32
()Cu NO
= C
M
3
AgNO
= 0,1M.
VD2: Điện phân 0,8 lít dung dịch hỗn hợp gồm HCl và Cu(NO
3
)
2
điện cực trơ, I = 2,5A.
Sau thời gian t thu được 1 khí duy nhất ở anot có V = 3,136 lít ( đktc) và dung dịch X. Biết
X phản ứng vừa đủ với 550 ml dung dịch NaOH 0,8M thu được 1,96g kết tủa. Tính C
M
các
chất trong dung dịch ban đầu, và giá trị t ?
Hướng dẫn giải :
Khí duy nhất là Cl
2
n Cl
2
= 3,136/22,4 = 0,14 mol
Dung dịch X sau điện phân còn NO
3
-
, Cl
-
dư hay không chưa biết ?
Còn cation : Cu
2+
nhận e trước rồi H
+
vì theo đề bài thu được kết tủa nên suy ra sản phẩm
có Cu(OH)
2
vậy
Cu
2+
còn dư
2
()Cu OH
n
= 1,96/98 = 0,02 mol
Có thể gộp chất : Cu
2+
với Cl
-
( NO
3
-
, H
+
chưa đp)
Ta có CuCl
2
dddp

Cu + Cl
2
0,14 ← 0,14
n Cu(NO
3
)
2
= 0,14 + 0,02 (dư) = 0,16 mol.
C
M
Cu(NO
3
)
2
= 0,16/0,8 =0,2M.
Dung dịch X ngoài PƯ :
Cu
2+
+ 2OH
-
→ Cu(OH)
2
còn có PƯ : H
+
+ OH
-
→ H
2
O.
Vì PƯ cần 550 ml NaOH
PƯ vừa đủ
H
n
= 0,55 . 0,8 – 0,02.2 ( đã PƯ với Cu
2+
) = 0,4 mol.
C
M
HCl = 0,4/0,8 = 0,5M.
t =
q
I
=
.96500
2,5
e
n
0,14.2.96500
2,5
=10,808s.
VD 3: Cho 200ml dung dịch hỗn hợp Cu(NO
3
)
2
0,2M và AgNO
3
0,1M. Điện phân dung
dịch với điện cực trơ bằng cường độ dòng điện I = 5A. Sau 19 phút 18 giây dừng điện phân
thấy khối lượng catot tăng m gam . Giá trị m = ?
Hướng dẫn giải :
Cho I, t n
e
Phân phối e và xét thư tự nhận e ở catot (chỉ xét catot)
n
e
=
It
F
=
5.(19.60 18)
0,06
96500
mol e
Trang 11
Thứ tự nhận e ở catot: Ag
+
, Cu
2+
Ag
+
+ e → Ag
0,02→0,02→0,02 < 0,06 còn n
e
Cu
2+
tiếp tục PƯ
Cu
2+
+ 2e → Cu
n Cu
2+
ban đầu = 0,04 > 0,02 ← 0,04→ 0,02 Cu
2+
dư : 0,02 mol.
m
KL
( catot) = (108+64).0,02 = 3,44 g
VD 4. Điện phân có màng ngăn 500ml dung dịch hỗn hợp CuCl
2
0,1M và NaCl 0,5M bằng
dòng điện I = 5A, trong thời gian t = 3860s dung dịch thu được sau điện phân hòa tan được
m g Al. Giá trị lớn nhất của m là:
A. 2,7g. B. 5,4g. C. 1,35g. D. 10,8g.
Hướng dẫn giải :
Nhận xét đề: 2 muối có chung anion Cl
-
nên không dùng phương pháp kết hợp bằng cách
giản ước các ion không tham gia điện phân
Chú ý : Đề cho I, t dùng công thức n
e
=
It
F
sau đó phân phối e vào các bán phản ứng
khử để xác định được thành phần của dung dịch
giá trị lớn nhất.
Giải : n
e
=
It
F
=
5.3860
0,2
96500
mol electron. Phân phối 0,2 mol e vào các bán phản ứng .
CuCl
2
, NaCl , H
2
O
PT điện li: CuCl
2
→ Cu
2+
+ 2Cl
-
NaCl → Na
+
+ Cl
-
Catot (-) Anot(+)
Na
+
, Cu
2+
, H
2
O Cl
-
, H
2
O
Cu
2+
+2e → Cu 2Cl
-
→ Cl
2
+2e
0,05→0,1 0,35 0,35 > 0,2
2H
2
O + 2e → H
2
+ 2OH
-
clo chưa điện phân hết
0,1 0,1
Phân tích : Để hòa tan Al có thể là kiềm hoặc axit (có thể ở cực âm hay dương) . Nhưng
thấy Cl nằm ở 2 chất và NaCl nồng độ lớn 0,5M. Khả năng lớn là Clo hết sau Cu hết trước
nên có phản ứng H
2
O
ở cực(-). Kiểm tra bằng cách tính n
e
.
Trang 12
K(-) ta có 0,2 mol e nhưng CuCl
2
→ Cu 0,1 . 0,5 = 0,05 mol.
Vì
e
n
= 0,2 n
e
( PƯ của H
2
O) = 0,1
CuCl
2
0,1M Cl
-
: 0,1.2 = 0,2 M
NaCl 0,5M Cl
-
: 0,5 M
Cl
n
: 0,7 M n
Cl
-
= 0,7 .0,5 = 0,35 mol.
dung dịch sau PƯ chứa Na
+
, Cl
-
chưa điện phân hết (dư), OH
-
sinh ra : 0,1 mol
* Al + dd sau PƯ xảy ra phản ứng sau
Al + OH
-
+ H
2
O →
2
AlO
+ 3/2 H
2
0,1mol 0,1 mol.
m
Al
= 27. 0,1 = 2,7 g. ĐA : A
4. Phương pháp cụ thể giải bài tập điện phân trong dung dịch
4.1. Điện phân các dung dịch muối
4.1.1 Điện phân các dung dịch muối của kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm
a. 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 H
2
O; H
2
O bị điện phân theo phương trình:
2H
2
O + 2e → H
2
+ 2OH
–
.
b. Ở anot (cực dương):
- Nếu là S
2-
, Cl
-
, Br
-
, I
-
thì chúng bị điện phân trước H
2
O theo thứ tự tính khử:
S
2-
>I
-
> Br
-
> Cl
-
> H
2
O (F
-
không bị điện phân )
Phương trình điện phân tổng quát: S
2-
→ S + 2e; 2X
-
→ X
2
+ 2e
Sau khi hết các ion đó, nếu tiếp tục điện phân thì H
2
O sẽ điện phân theo phương trình:
2H
2
O → O
2
+ 4H
+
+ 4e
- Nếu là các ion: NO
3
-
, SO
4
2-
, CO
3
2-
, PO
4
3-
...thì chúng không bị điện phân mà H
2
O bị
điện phân.
Ví dụ 1:Viết PTHH xảy ra khi điện phân dung dịch NaCl :
NaCl → Na
+
+ Cl
-
Catot (-): Na
+
, H
2
O Anot (+) : Cl
-
, H
2
O
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
-
Trang 13

®pdd, mn
2 2 2
2NaCl + 2H O 2NaOH + H + Cl
* Xảy ra tương tự khi điện phân các dung dịch : NaCl , CaCl
2
, MgCl
2
, BaCl
2
, AlCl
3
→ 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 Na
2
SO
4
:
Na
2
SO
4
→ 2Na
+
+ SO
4
2-
Catot(-): Na
+
, H
2
O Anot (+): SO
4
2-
,
H
2
O
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
* Xảy ra tương tự khi điện phân các dung dịch: NaNO
3
, K
2
SO
4
, Na
2
CO
3
, MgSO
4
,
Al
2
(SO
4
)
3
....
Ví dụ 3: 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 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
+
+ Cl
-
Catot (-) Anot (+)
Na
+
không bị điện phân
2H
2
O + 2e → H
2
+ 2OH
-
Cl
-
→ Cl
2
+ 2e
0,001 ← 0,001
→ Số mol e nhường hoặc nhận là : n = 0,001 mol
Áp dụng công thức Faraday : n = It / F → t= n F /I → Chọn đáp án A
4.1.2. Điện phân các dung dịch muối của các kim loại đứng sau Al trong dãy điện
hóa
a. Ở catot (cực âm):
- Các cation kim loại bị khử theo phương trình: M
n+
+ ne → M
Sau khi hết các ion đó, nếu tiếp tục điện phân thì H
2
O sẽ điện phân theo phương trình:
2H
2
O + 2e → H
2
+ 2OH
–
.
Trang 14
b. Ở anot (cực dương): (Xảy ra tương tự mục 4.1.1b)
Ví dụ 1 : Viết PTHH xảy ra điện phân dung dịch CuSO
4
:
CuSO
4
→ Cu
2+
+ SO
4
2-
Catot(-) Anot (+)
Cu
2+
, H
2
O SO
4
2-
, H
2
O
SO
4
2-
không bị điện phân .
Cu
2+
+ 2e → Cu 2H
2
O → 4H
+
+ O
2
+ 4e
→ Phương trình điện phân :

®pdd
4 2 2 4 2
2CuSO + 2H O 2Cu + 2H SO + O
* 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-
: Cu(NO
3
)
2
+ H
2
O → Cu + 2HNO
3
+ ½ O
2
Ví dụ 2 : Viết PTHH xảy ra điện phân dung dịch ZnCl
2
:
ZnCl
2
→ Zn
2+
+ 2Cl
-
Catot (-) Anot (+)
Zn
2+
,H
2
O Cl
-
,H
2
O
Zn
2+
+ 2e → Zn 2Cl
-
→ Cl
2
+ 2e
Phương trình điện phân: ZnCl
2
dddp

Zn + Cl
2
Ví dụ 3: Điện phân 100ml dung dịch CuSO
4
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 Cu
2+
vừa hết .
Điện phân dung dịch CuSO
4
:
CuSO
4
→ Cu
2+
+ SO
4
2-
Catot(-) Anot (+)
Cu
2+
, H
2
O SO
4
2-
, H
2
O
SO
4
2-
không bị điện phân
Cu
2+
+ 2e → Cu 2H
2
O → 4H
+
+ O
2
+ 4e
0,01→ 0,02 0,02 ← 0,02
→ Số mol e nhường 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
Trang 15
4.1.3. Điện phân hỗn hợp các dung dịch muối
* Ở catot: Các cation kim loại bị khử theo thứ tự trong dãy điện hóa của kim loại
(ion có tính oxi hóa mạnh hơn bị khử trước): M
n+
+ ne → M
* Ở anot : (Xảy ra tương tự mục 4.1.1b)
Ví dụ 1: Viết PTHH xảy ra điện phân dung dịch hỗn hợp NaCl và Cu(NO
3
)
2
:
NaCl → Na
+
+ Cl
-
Cu(NO
3
)
2
→ Cu
2+
+ 2NO
3
-
Catot(-) Anot(+)
Na
+
, Cu
2+
, H
2
O NO
3
-
,
Cl
-
, H
2
O
Na
+
không bị điện phân NO
3
-
không bị điện phân
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 tổng quát: 2NaCl + Cu(NO
3
)
2
dddp

Cu + Cl
2
+ 2NaNO
3
Ví dụ 2: 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
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
Trang 16
→ Dung dịch thu được có axit nên có phản ứng với Al
2
O
3
Nếu dư Cl
-
sau (1) : a < b/2 ( b > 2a)
→ có phản ứng : 2H
2
O + 2Cl
-
→ 2OH
-
+ H
2
+ Cl
2
→ Dung dịch thu được có môi trường bazơ
→ Có phản ứng với Al
2
O
3
: 2NaOH + Al
2
O
3
→ 2NaAlO
2
+ H
2
O → Chọn đáp án D .
Ví dụ 3: Điện phân (điện cực trơ) dung dịch X chứa 0,2 mol CuSO
4
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
NaCl → Na
+
+ Cl
-
CuSO
4
→ Cu
2+
+ SO
4
2-
n
e
= It/F= 0,2 mol
Catot (-) Anot (+)
Cu
2+
, Na
+
, H
2
O SO
4
2-
, Cl
-
, H
2
O
Na
+
không điện phân SO
4
2-
không điện phân
Cu
2+
+ 2e → Cu 2Cl
-
→ Cl
2
+ 2e
0,02 0,12 0,06 ← 0,12
2H
2
O → 4H
+
+O
2
+ 4e
0,02 ←0,08
V
khí
= (0,06 + 0,02). 22,4 = 1,792 lít → Đáp án C
Ví dụ 4: Điện phân (điện cực trơ)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
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 AgNO
3
, và còn dư một phần CuSO
4
→ Khối lượng Cu được tạo thành : 1,72 – 1,08 = 0,64 gam → n
Cu
= 0,01 mol
Áp dụng công thức Farađây :
Cho Ag : 0,01 = 3,86.t
1
/ 96500.1 → t
1
= 250s
Trang 17
Cho Cu : 0,01 = 3,86.t
2
/ 96500.2 → t
2
= 500 s
→ Tổng thời gian : 250 + 500 = 750 s → Chọn Đáp án D .
4.2. Điện phân các dung dịch axit
*Ở catot: Các ion H
+
(axit) dễ bị khử hơn các ion H
+
(H
2
O):
2H
+
+ 2e → H
2
Khi ion H
+
(axit) hết , nếu tiếp tục điện phân thì H
2
O sẽ điện phân theo phương trình:
2H
2
O + 2e → H
2
+ 2OH
–
.
* Ở anot: (Xảy ra tương tự mục 4.1.1b)
Ví dụ 1: Viết PTHH xảy ra điện phân dung dich HCl:
PT điện li: HCl → H
+
+ Cl
-
Catot(-) Anot (+)
H
+
,H
2
O Cl
-
,H
2
O
2H
+
+ 2e → H
2
2Cl
-
→ Cl
2
+ 2e
Phương trình điện phân: 2HCl
dddp

H
2
+ Cl
2
Ví dụ 2: Viết PTHH xảy ra điện phân dung dịch H
2
SO
4
H
2
SO
4
→ 2H
+
+ SO
4
2-
Catot(-) Anot (+)
H
+
,H
2
O SO
4
2-
,H
2
O
2H
+
+ 2e → H
2
SO
4
2-
Không điện phân
2H
2
O → 4H
+
+ O
2
+ 4e
Phương trình điện phân: H
2
O
dddp

H
2
+ ½ O
2
4.3. Điện phân các dung dịch bazơ
* Ở catot:
- Nếu tạo bởi các ion kim loại từ Li
+
→ Al
3+
thì H
2
O sẽ bị điện phân :
2H
2
O + 2e → H
2
+ 2OH
–
- Nếu tạo bởi các ion kim loại sau Al trong dãy điện hóa : đó là các bazơ không tan → điện
li yếu → không xét quá trình điện phân.
* Ở anot: ion OH
-
điện phân theo phương trình sau:
4OH
-
→ 2H
2
O + O
2
+ 4e
Nếu tiếp tục điện phân thì H
2
O sẽ điện phân: 2H
2
O → 4H
+
+ O
2
+ 4e
Trang 18
Ví dụ 1 : Viết PTHH xảy ra điện phân dung dịch NaOH:
NaOH → Na
+
+ OH
-
Catot(-) Anot (+)
Na
+
,H
2
O OH
-
,H
2
O
Na
+
không bị điện phân
2H
2
O + 2e → H
2
+ 2OH
–
4OH
-
→ 2H
2
O + O
2
+ 4e
Phương trình điện phân: H
2
O
dddp

H
2
+ ½ O
2
Ví dụ 2: 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:
m
NaOH
(trước điện phân) = 20 gam
Điện phân dung dịch NaOH thực chất là điện phân nước
Phương trình điện phân: : H
2
O
dddp

H
2
(catot) + ½ O
2
(anot)
→ m
NaOH
không đổi → m
dd sau điện phân
= 80 gam →
2
OH
m
bị điện phân
= 200 – 80 = 120 gam
→
2
OH
n
điện phân
= 20/3 mol →
2
O
V
= 74,7 lít và
2
H
V
= 149,3 lít → Chọn đáp án D
4.4. Điện phân hỗn hợp các dung dịch điện li (dd muối, axit, bazơ)
* Ở catot: Thứ tự điện phân: ion có tính oxi hóa mạnh hơn bị điện phân trước:
* Ở anot: Thứ tự điện phân: S
2-
> I
-
> Br
-
> Cl
-
> OH
-
> H
2
O theo các phương trình
sau:
S
2-
→ S + 2e
2X
-
→ X
2
+ 2e
4OH
-
→ 2H
2
O + O
2
+ 4e
2H
2
O → O
2
+ 4H
+
+ 4e
Trang 19
Ví dụ 1 : 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
CuSO
4
→ Cu
2+
+ SO
4
2-
0,1 0,1
HCl → H
+
+ Cl
-
0,02 0,02
Catot(-) Anot (+)
Cu
2+
, H
+
, H
2
O SO
4
2-
,Cl
-
, H
2
O
SO
4
2-
không bị điện phân .
Cu
2+
+ 2e → Cu 2Cl
-
→ Cl
2
+ 2e
0,1 ← 0,05 0,02 → 0,01 → 0,02
2H
2
O → 4H
+
+ O
2
+ 4e
0,02 ←0,08 mol
Khi ở catot thoát ra 3,2 gam Cu tức là 0,05 mol → Số mol electron Cu
2+
nhận 0,1
mol , mà số mol electron Cl
-
nhường tối đa 0,02 mol → 0,08 mol còn lại là H
2
O nhường
→ Từ sơ đồ điện phân khí thoát ra tại anot là : Cl
2
0,01mol ; O
2
0,02 mol
→ Tổng thể tích : 0,03.22,4 = 0,672 lít → Chọn đáp án C .
Ví dụ 2: 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 kim loại nào, khối lượng bao nhiêu?
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
Fe
3+
= 0,1 mol ; n
Fe
2+
= 0,2 mol ; n
Cu
2+
= 0,1 mol ;
n
HCl
= 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 (-) :
Fe
3+
+ 1e → Fe
2+
(1)
0,1 → 0,1→ 0,1
Cu
2+
+ 2e → Cu (2)
0,1 → 0,2→ 0,1
Trang 20
H
+
+ 1e → H
o
(3)
0,2→ 0,2
Fe
2+
+ 2e → Fe (4)
Theo công thức Farađây số mol electron ở hai điện cực :
n
e
= It/96500 = 5.9650/96500 = 0,5 mol
Vì n
e
chỉ là 0,5 mol → Không có phản ứng (4) , kim loại thu được chỉ ở phản ứng (2) →
Kim loại thu được catot là Cu và có khối lượng là: m
Cu
= 0,1.64 = 6,4 gam
→ Chọn đáp án C.
* Lưu ý:
- Môi trường dung dịch sau điện phân:
+ Dung dịch sau điện phân có môi trường axit nếu điện phân muối tạo bởi kim loại
sau Al (trong dãy điện hóa) và gốc axit có oxi như: CuSO
4
, FeSO
4
, Cu(NO
3
)
2
.....
+ Dung dịch sau điện phân có môi trường bazơ nếu điện phân muối tạo bởi kim loại
đứng trước Al (Al, Kim loại kiềm, kiềm thổ) và gốc axit không có oxi như: NaCl, KBr....
+ Dung dịch sau điện phân có môi trường trung tính: điện phân các dung dịch điện li
còn lại như : HCl, Na
2
SO
4
....
- Các loại điện cực:
* Điện cực trơ: (ví dụ : platin...)
* Điện cực tan: ( ví dụ: bạc, đồng...)
4.5. Điện phân với điện cực anot tan: ( ví dụ: bạc, đồng...) thì chính anot bị oxi
hóa, ăn mòn dần (tan dần). Các ion khác có mặt trong dung dịch hầu như còn nguyên vẹn,
không bị oxi hóa.
Ví dụ 1 : Điện phân dung dịch NiSO
4
với anot bằng Cu
PT điện li: NiSO
4
(dd)
→ Ni
2+
+ SO
4
2-
Catot ( – ) Anot Cu ( + )
Ni
2+
, H
2
O H
2
O, SO
4
2-
Ni
2+
+ 2e →Ni Cu → Cu
2+
+ 2e
Phương trình điện phân:

®pdd
44
NiSO + Cu CuSO + Ni
Ví dụ 2: Điện phân dung dịch CuSO
4
với anot làm bằng kim loại Cu.
PT điện li: CuSO
4
(dd)
→ Cu
2+
+ SO
4
2-
Catot ( – ) Anot Cu (+)
Trang 21
Cu
2+
, H
2
O H
2
O, SO
4
2-
Cu
2+
+ 2e →Ni Cu → Cu
2+
+ 2e
Phương trình điện phân: Cu
2+
+ Cu
dddp

Cu
(r)
+ Cu
2+
Như vậy ở catot Cu sinh ra bao nhiêu thì ở anot Cu bị tan ra bấy nhiêu. Trước và sau
điện phân lượng CuSO
4
trong dung dịch không đổi. Quá trình này dùng để mạ và tinh chế
kim loại tạo ra kim loại nguyên chất.
- Ý nghĩa sự điện phân: phương pháp điện phân được ứng dụng rộng rãi trong thực
tế sản xuất và trong phòng thí nghiệm nghiên cứu như dùng để điều chế kim loại tinh khiết;
điều chế một số phi kim và một số hợp chất; tinh chế một số kim loại hoặc trong lĩnh vực
mạ điện...
ĐỀ TRẮC NGHIỆM
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
2. 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
3. Điện phân 100ml dung dịch CuSO
4
0.2M với cường độ I = 9.65 A.Tính khối lượng Cu
bám bên catot khi thời gian điện phân t
1
= 200s và t
2
= 500s (với hiệu suất là 100%).
A. 0.32g ; 0.64g B. 0.64g ; 1.28g C. 0.64g ; 1.32g D. 0.32g ; 1.28g
4. 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 vn còn màu xanh, có khối 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
5. 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 (cho Cu = 64)
A. 0,15M. B. 0,2M. C. 0,1M. D. 0,05M.
Trang 22
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%
7. Điện phân 2 lít dung dịch hỗn hợp gồm NaCl và CuSO
4
đến khi H
2
O bị điện phân ở hai
cực thì dừng lại, tại catốt thu 1.28 gam kim loại và anôt thu 0.336 lít khí (ở điều kiện
chuẩn). Coi thể tích dung dịch không đổi thì pH của dung dịch thu được bằng
A. 2 B. 13 C. 12 D. 3
8. Điện phân 200 ml dung dịch hỗn hợp AgNO
3
0,1 M và Cu(NO
3
)
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. Giá trị của m là:
A. 5,16 gam B. 1,72 gam C. 2,58 gam D. 3,44 gam
9. 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
10. Mắc nối tiếp 3 bình điện phân A, B, C đựng 3 dung dịch tương ứng CuCl
2
, XSO
4
, và
Ag
2
SO
4
rồi tiến hành điện phân với điện cực trơ cường độ dòng điện là 5A. Sau thời gian
điện phân t thấy khối lượng kim loại thoát ra tại catot bình A ít hơn bình C là 0,76g, và
catot bình C nhiều hơn catot bình B và bình A là 0,485g. Khối lượng nguyên tử X và thời
gian t là:
A. 55 và 193s B.30 và133s C. 28 và 193s D. 55 và 965s
11. Điện phân dung dịch hỗn hợp chứa 0,15 mol FeCl
3
; 0,3 mol CuCl
2
; 0,1mol NaCl đến
khi catot bắt đầu sủi bọt khí thì ngừng điện phân. Tại thời điểm này, catot đã tăng:
A. 27,6 gam B. 8,4 gam C. 19,2 gam D. 29,9 gam
12. Hoà tan a mol Fe
3
O
4
bằng dung dịch H
2
SO
4
vừa đủ, thu được dung dịch X. Điện phân
X với 2 điện cực trơ bằng dòng điện cường độ 9,65A. Sau 1000 giây thì kết thúc điện phân
và khi đó trên catot bắt đầu thoát ra bọt khí. Giá trị của a là
A. 0,025. B. 0,050. C. 0,0125. D. 0,075.
13. Điện phân hòa toàn 2,22g muối clorua kim loại ở trạng thái nóng chảy thu được 448 ml
khí (ở đktc) ở anot. Kim loại trong muối là:
A. Na B. Ca C. K D. Mg
Trang 23
14. Điện phân 100 ml dung dịch CuSO
4
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 t
2
= 500 s. Biết hiệu suất điện
phân là 100 %
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
15. Sau một thời gian điện phân 200 ml dung dịch CuSO
4
(d = 1,25 g/ml) với điện cực
graphit (than chì) thấy khối lượng dung dịch giảm 8 gam. Để làm kết tủa hết ion Cu
2+
còn
lại trong dung dịch sau điện phân cần dùng 100 ml dung dịch H
2
S 0,5 M. Nồng độ phần
trăm của dung dịch CuSO
4
ban đầu là:
A. 12,8 % B. 9,6 % C. 10,6 % D. 11,8 %
| 1/23
| | Tải xuống

Có thể bạn quan tâm:

Preview text:


LÝ THUYẾT VỀ ĐIỆN PHÂN VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐIỆN PHÂN
1.2. Sự điện phân các chất điện li
1.2.1. 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
a. Điện phân nóng chảy muối clorua (Chỉ áp dụng để điều chế kim loại kiềm và kiềm thổ) Tổng quát: Catot (-): Mn+ + ne → M Anot (+): 2Cl- → Cl2 + 2e
Ví dụ 1: Điện phân NaCl nóng chảy Sơ đồ điện phân: nongchay    - NaCl Na + Cl Catot ( – ) Anot ( + )
Na+ + 1e → Na 2Cl- → Cl2 + 2e dpnc
Phương trình điện phân : 2NaCl   2Na + Cl . 2
Trong quá trình điện phân cần dùng màng ngăn để không cho Cl2 tác dụng trở lại với Na ở
trạng thái nóng chảy làm giảm hiệu suất của quá trình điện phân. Bên cạnh đó cần thêm một
số chất phụ gia như NaF, KCl giúp làm giảm nhiệt độ nóng chảy của hệ…
b. Điện phân nóng chảy hiđroxit (Chỉ áp dụng để điều chế các kim loại kiềm: Na, K) Tổng quát: Catot (-): M+ +1e→1M
Anot (+): 4OH- → O2 + 2H2O + 4e
Ví dụ 2: Điện phân NaOH nóng chảy có thể biểu diễn bằng sơ đồ: nongchay    - NaOH Na + OH Catot ( – ) Anot ( + ) Na+ + 1e → Na 4OH- → O2 + 2H2O + 4e
Phương trình điện phân là: 4NaOH  dp  n  c 4Na + O 2H O 2 2
c. Điện phân nóng chảy oxit: (Chỉ dụng điều chế Al)
Ví dụ 3: Điện phân Al2O3 nóng chảy trong thực tế cần thêm criolit (Na3AlF6) Trang 1 Sơ đồ điện phân: nongchay  Al O   3 2- Al + O 2 3 Catot ( – ) Anot ( + ) Al3+ + 3e → Al 2O2- → O2 + 4e
Phương trình điện phân là: 2Al O  dp  n  c 4Al + 3O 2 2 3
* Vai trò của criolit (Na3AlF6):
+ Criolit (Na3AlF6) có vai trò quan trọng nhất là làm giảm nhiệt độ nóng chảy của
Al2O3 từ 2050oC xuống khoảng 900oC.
+ Làm tăng độ dẫn điện của hệ.
+ Tạo lớp ngăn cách giữa các sản phẩm điện phân và môi trường ngoài.
* Chú ý nếu anot làm bằng than chì:
Nếu điện cực làm bằng graphit (than chì) thì sẽ bị khí sinh ra ở anot ăn mòn.
Khí ở anot sinh ra thường là hỗn hợp khí CO, CO2 và O2.
1.2.2. Điện phân dung dịch chất điện li trong nước
Trong quá trình 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 dung dịch điện phân mà ta thu được
những sản phẩm khác nhau.
Ví dụ: khi điện phân dung dịch NaCl, các ion Na+, H+ (H2O) di chuyển về catot còn các
ion Cl-, OH-(H2O) di chuyển về anot cần xét xem ion nào sẽ phóng điện ở các điện cực.
Cơ sở để giải quyết vấn đề này là dựa vào tính oxi hóa và tính khử của các cặp oxi hóa -
khử . Chú ý thứ tự cho và nhận electron:
+ Cực âm (-): Chất có tính oxi hóa mạnh hơn thì nhận electron trước.
+ Cực dương (+): Chất có tính khử mạnh hơn thì cho electron trước.
a. Khả năng oxi hóa của các cation ở catot (cực âm):
Ở catot có thể xảy ra các quá trình khử sau đây: Mn+ + ne → M 2H+(axit) + 2e → H2
Hoặc ion hiđro của nước bị khử: 2H O + 2e → H 2 2 + 2OH-
* Khả năng bị khử của các ion kim loại như sau:
+ Các cation từ Zn2+ đến cuối dãy Hg2+, Cu2+, Fe3+, Ag+… dễ bị khử nhất và thứ tự tăng dần Trang 2
+ Từ Al3+ đến các ion đầu dãy Na+, Ca2+, K+ không bị khử trong dung dịch
+ Các ion H+ của axit dễ bị khử hơn các ion H+ của nước
+ Ví dụ khi điện phân dung dịch hỗn hợp chứa FeCl3, CuCl2 và HCl thì thứ tự các ion bị
khử là: Fe3+ + 1e → Fe2+ ; Cu2+ + 2e → Cu ; 2H+ + 2e → H2 ; Fe2+ + 2e → Fe
b. Khả năng khử của các anion ở anot ( cực dương):
* Với anot trơ: Ở anot có thể xảy ra các quá trình khử sau đây: 2Cl- → Cl2 + 2e 4OH- → O2 + 2H2O + 4e
Hoặc ion OH- của nước bị oxi hóa: 2H O → O 2 2 + 4H+ + 4e
Khả năng bị oxi hóa của các anion như sau:
+ Các anion gốc axit không chứa oxi dễ bị oxi hóa nhất theo thứ tự :
S2– > I– > Br– > Cl– > RCOO– > OH– > H2O.
+ Các anion gốc axit như NO - 2- 3- 2- -…không bị 3 , SO4 , PO4 , CO3 , ClO4 oxi hóa.
* Với anot tan: Nếu khi điện phân dùng các kim loại như Ni, Cu, Ag… ( trừ Pt) làm anot
thì các kim loại này dễ bị oxi hóa hơn các anion do đó chúng tan vào dung dịch (anot tan)
theo sơ đồ: M (anot) → Mn+(dd) + ne.
c. Một số ví dụ:
Ví dụ 1: Điện phân dung dịch CuCl2 với anot trơ
PT điện li: CuCl2 (dd) → Cu2+ + 2Cl- Catot ( – ) Anot ( + ) Cu2,H2O Cl-, H2O
Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e ®pdd
Phương trình điện phân : CuCl  Cu + Cl 2 2
Ví dụ 2: Điện phân dung dịch NaCl bão hòa với điện cực trơ có màng ngăn
PT điện li: NaCl(dd) → Na+ + Cl- Catot ( – ) Anot ( + ) H2O, Na+ Cl-, H2O 2H O + 2e →H 2 2 + 2OH- 2Cl- → Cl2 + 2e Trang 3 ®pdd
Phương trình điện phân : 2NaCl + 2H O  2NaOH + H + Cl 2 2 2
Nếu không có màng ngăn thì: Cl O nên phương trình
2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2 điện phân là: NaCl + H dp   2O dd NaClO + H2
Ví dụ 3: Điện phân dung dịch NiSO4 với anot trơ PT điện li: NiSO 2- 4 (dd) → Ni2+ + SO4 Catot ( – ) Anot ( + ) Ni2+, H 2- 2O H2O, SO4
Ni2+ + 2e → Ni 2H2O→ O2 + 4H+ + 4e 2NiSO + 2H O  ®p  dd 2Ni + 2H SO + O 4 2 2 4 2
Ví dụ 4: Điện phân dung dịch hỗn hợp chứa FeCl3, CuCl2 và HCl với anot trơ
Catot ( – ) FeCl3, CuCl2, HCl Anot ( + ) Fe3+, Cu2+, H+, H2O Cl-, H2O Fe3+ + 1e → Fe2+
Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e
2H+ + 2e → H2 2H2O→ O2 + 4H+ + 4e Fe2+ + 2e → Fe. 2H O + 2e →H 2 2 + 2OH-
1.3. Định lượng trong quá trình điện phân
* Muốn tính khối lượng các chất giải phóng ở các điện cực ta có thể tính theo
phương trình điện phân. ®pdd
Ví dụ: 2CuSO + 2H O  2Cu + 2H SO + O 4 2 2 4 2
160(g ) 64(g) →11,2(lit) →1(mol)
a(g) x (g) → y (lit) →z(mol)
 Khi biết cường độ dòng điện ( I) và thời gian điện phân (t) ta có thể tính theo công thức Faraday: AIt m (*) nF Trong đó:
m : khối lượng chất thu được ở điện cực( gam)
A: Khối lượng nguyên tử (đối với kim loại) hoặc khối lượng phân tử (đối với chất khí)
thu được ở điện cực
n: Số electron mà nguyên tử hoặc ion cho hoặc nhận Trang 4
I : Cường độ dòng điện (ampe)
t : Thời gian điện phân (giây)
F : Hằng số Faraday (F = 96500) It
- Số mol electron nhường hoặc nhận ở mỗi điện cực : n e F
1.4. Ứng dụng của điện phân
Sự điện phân có nhiều ứng dụng trong công nghiệp
1. Điều chế các kim loại
+ Điện phân nóng chảy điều chế các kim loại hoạt động rất mạnh như các kim loiạ
kiềm(Na,K...), kim loại nhóm IIA( Mg,Ca,Ba...) và Al.
+ Điện phân dung dịch điều chế các kim loại kém Al (đứng sau nhôm): Cu, Pb, Zn. Fe. Ag, Au…
2. Điều chế một số phi kim như: H2, O2, F2, Cl2.
3. Điều chế một số hợp chất như: NaOH, H , nước Gia – 2O2 ven.
4. Tinh chế kim loại và tách riêng từng kim loại ra khỏi hợp kim
5. Ứng dụng quan trọng của điện phân trong công nghiệp là mạ điện.
Điện phân với anot tan được dùng trong mạ điện, nhằm bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn
và tạo vẻ đẹp cho vật mạ. Anot là kim loại dùng để mạ (như mạ vàng) còn catot là vật cần
mạ (cái thìa). Lớp mạ thường rất mỏng, có độ dày từ 5.10-5 ÷ 1.10-3 cm.
1.5. Một số cơ sở để giải bài tập về điện phân
1.5.1. Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:
+ Khối lượng catot tăng chính là khối lượng kim loại tạo thành sau điện phân bám vào.
+ m (dung dịch sau điện phân) = m (dung dịch trước điện phân) – (m kết tủa + m khí)
Vậy độ giảm khối lượng của dung dịch: Δm = (m kết tủa + m khí)
1.5.2. Khi điện phân các dung dịch:
+ Hiđroxit của kim loại hoạt động hóa học mạnh (KOH, NaOH, Ba(OH) ,…) 2 + Axit có oxi (HNO ,…) 3, H2SO4, HClO4
+ Muối tạo bởi axit có oxi và bazơ kiềm (KNO ,…) 3, Na2SO4
→ Thực tế là điện phân H O để 2
cho H2 (ở catot) và O2 (ở anot)
* 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. Trang 5
+ 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 chất tiếp tục điện phân là H2O .
1.5.3. Khi điện phân dung dịch với anot các kim loại như Ni, Cu, Ag…thì tại anot chỉ
xảy ra quá trình oxi hóa điện cực.
1.5.4. Trong quá trình điện phân 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 Gia–ven và có khí H2 thoát ra ở catot.
+ Phản ứng giữa axit trong dung dịch với kim loại bám trên catot
1.5.5. Viết phương trình điện phân tổng quát (như những phương trình hóa học thông
thường) để tính toán khi cần thiết (thường trong những bài toán không liên quan tới I,t )
1.5.6. Có thể tính toán hay biện luận theo số mol e nhường hoặc nhân.Bài toán điện
phân thường xoay quanh 3 yếu tố: cường độ dòng điện I, thời gian điện phân t và lượng đơn
chất thoát ra ở điện cực. Đề sẽ cho 2 trong 3 dữ kiện và yêu cầu xác định dữ kiện còn lại.
Trong các bài toán này,có thể chỉ cần tính số mol e nhường hoặc nhận mà không cần viết
phương trình phản ứng điện phân.
Từ công thức Farađây: (*)
+ ne chính là số mol e mà nguyên tử hoặc ion cho hoặc nhận.
+ F = 96500 nếu t tính theo giây và 26,8 nếu t tính theo giờ.
Sau đó dựa vào thứ tự điện phân, so sánh tổng số mol electron nhường hoặc nhận
(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 H2O có bị điện phân thì ở điện cực nào…
- 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.
1.5.7. Bài toán điện phân hỗn hợp nhiều ion: 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 đã bị điện phân hết còn nếu t’ > t thì lượng ion đó chưa bị điện phân hết Trang 6
1.5.8. 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.
2. Phương pháp chung giải bài tập điện phân:
2.1. Khái quát chung:
- Công thức tính khối lượng sản phẩm tạo thành ở điện cực: Công thức Farađâ AIt It y : m = . Ta có ne = . nF F M .I.t M
Xét một chất X cụ thể tạo thành ở điện cực : m X X X = = .n = MX.nX . n F e n n
( e : số mol X ). n
- Nếu đề bài cho số liệu về I và t → đổi thành ne
- Nếu đề bài không cho số liệu về I và t → giải như bài toán oxh-khử thông thường.
* Bảo toàn e : ne nhường = ne nhận
2.2. Các bước thông thường để giải một bài tập điện phân
Bước 1: Viết phương trình điện li của tất cả các chất điện phân; Xác định các ion ở mỗi điện cực.
- Cực dương (+): anot (các anion di chuyển về).
- Cực âm (-) : catot (các cation di chuyển về).
Bước 2: Viết các PTHH của các bán phản ứng oxi hóa hoặc khử (Viết phương trình
cho, nhận e của các ion tại các điện cực);
Tính số e nhường hoặc nhận ở mỗi điện cực (Nếu giả thiết cho cường độ dòng điện
và thời gian điện phân) : n (nhường ở anot) = n e e (nhận ở catot).
Bước 3: Biểu diễn các đại lượng theo các bán phản ứng hoặc theo phương trình điện phân chung.
Bước 4: Tính theo yêu cầu của bài toán
+ Trong nhiều trường hợp, có thể dùng định luật bảo toàn mol electron (số mol electron
nhận ở catot bằng số mol electron nhường ở anot) để giải cho nhanh.
3. Phân loại một số dạng bài tập điện phân:
3.1. Bài toán không cho biết I và t ( giải như bài toán oxh-khử thông thường).
VD : Điện phân dd CuSO4 ở catot có 3,2g Cu. Tính thể tích khí thoát ra ở anot (đktc) ? Trang 7
Hướng dẫn giải: CuSO dp   4 + H2O dd Cu + H2SO4 + 1/2O2 (-) (+)
VO2 = ½ nCu = ½ . 3,2/64 . 22,4 = 0,56 lít
3.2. Bài toán điện phân dung dịch chỉ có H2O tham gia điện phân ở 2 cực
- Kim loại từ K → Al trong dãy điện hóa, gốc axit có oxi
Dd gồm : + muối của kim loại từ K → Al + axit có oxi. + kiềm
Bản chất : H2O dp  H2 + 1/2O2 (-) (+)
Nước bị điện phân → nước giảm →nồng độ dung dịch tăng theo thời gian.
Muốn giải bài toán : Tính H O tham gia điện phân là ba 2 o nhiêu ?
VD: Điện phân 200g dd NaOH 10% đến khi dd NaOH 25% thì dừng điện phân. Tính thể
tích khí (đktc) thoát ra ở 2 điện cực?
Hướng dẫn giải:
m chất tan = 200.10/100=20g( ban đầu ) cũng là cuối cùng vì không thay đổi → mdd sau đp = m 20 ct 100% = 100%  80g C % 25%
m dd đầu 200g → m dd sau 80g suy ra m H
đã điện phân = 200 – 2O 80 = 120 g → n H2O 120 H2O dp
 H2 + 1/2O2 V = 22,4. ½ . 74, 66lit O2 18
V = 2. 74,66 = 149,33 lít. H 2
3.3. Bài toán biết I và t ( đổi I,t → ne)
Ví dụ : Điện phân 200ml dung dịch CuSO4 , I = 1,93A cho tới khi catot xuất hiện bọt khí
cần t = 250s. Tính nồng độ mol CuSO4 ban đầu ? Tính thể tích khí ( đktc) thoát ra ở anot?
Hướng dẫn giải: It 1, 93.250 n   e = = 0, 005mol
n 2 = ½ .ne = 0,0025 mol. CM = 0,0025/0,2 = 0,0125 M F 96500 Cu
( Đến khi có bọt khí H đp 2O PƯ vừa đủ)
V = 22,4. n = 22,4 . ¼ . n O O
e = 22,4 . ¼ .0,005 = 0,028 lít ( ¼ ne vì trong nước 2 2 Trang 8 2O2-→ O2 + 4 e ).
3.4. Mắc nối tiếp các bình điện phân :
(I = const  q = const  ne = nhau giữa các bình điện phân trong cùng thời gian)
+ Mắc nối tiếp thì cường độ dòng điện I bằng nhau
+ Nếu cùng thời gian → q bằng nhau → ne bằng nhau.
VD : Cho 2 bình điện phân mắc nối tiếp trong đó bình 1 chứa MCl , bình 2 chứa 2 AgNO3
điện phân trong 3 phút 3 giây thấy bình 1 có 1,6 g kim loại bám ở catot, bình 2 có 5,4 g
kim loại bám ở catot. Biết cả 2 bình chưa có khí thoát ra ở catot. M là A. Zn. B. Ni. C. Cu. D. Pb.
Hướng dẫn giải:
Bảo toàn e, cho ne các bình = nhau It
(Chú ý : bài toán cho thời gian t nhưng không cho I nên không tính theo công thức ne= .). F
Ta có thể giải nhanh như sau: 1, 6 108.1, 6.2 n  5, 4 
e = nKL . điện tích ion KL ne = .2 .1 M = 64 ( Cu ) M 108 5, 4
3.5. Điện phân dung dịch hỗn hợp ( điện phân dung dịch nhiều giai đoạn) * Nguyên tắc:
- Xác định đúng thứ tự nhường nhận electron ở các điện cực.
- Áp dụng bảo toàn electron, phân phối e lần lượt vào các bán phản ứng (trong trường hợp
phản ứng không vừa đủ tức không xảy ra hoàn toàn).
VD1: Cho 200ml dung dịch hỗn hợp Cu(NO3)2 và AgNO3 để điện phân (điện cực trơ) hết
các ion kim loại trong hỗn hợp cần dùng I = 0,402A, t = 4h (cần vừa đủ) có 3,44g kim loại
bám vào catot. CM của dung dịch Cu(NO3)2 và AgNO3 lần lượt là: A. 0,2M; 0,2M. B. 0,1M; 0,1M. C. 0,2M; 0,1M. D. 0,1M; 0,2M.
Hướng dẫn giải:
Đổi I, t ra ne ( mKL = 3,44g; ne : ion kim loại nhận → 2 số liệu tuyệt đối nên đặt ẩn là số
mol 2 chất → giải hệ PT 2 ẩn) . Gọi n = a mol ; n = b mol Cu( NO ) AgNO 3 2 3
Theo giả thiết : mKL = 64a + 108b = 3,44 g It 4.3600.0, 402 ne = 2nCu + nAg = = 0, 06 F 96500 Trang 9
(ne nhận = điện tích ion KL . nKL )
64a 108b  3, 44 a  0,02
Ta có Hệ PT :

2a b  0,06 b   0,02 Vậy CM = C = 0,1M. Cu ( N M 3 O )2 AgN 3 O
VD2: Điện phân 0,8 lít dung dịch hỗn hợp gồm HCl và Cu(NO3)2 điện cực trơ, I = 2,5A.
Sau thời gian t thu được 1 khí duy nhất ở anot có V = 3,136 lít ( đktc) và dung dịch X. Biết
X phản ứng vừa đủ với 550 ml dung dịch NaOH 0,8M thu được 1,96g kết tủa. Tính CM các
chất trong dung dịch ban đầu, và giá trị t ?
Hướng dẫn giải :
Khí duy nhất là Cl2 n Cl2 = 3,136/22,4 = 0,14 mol
Dung dịch X sau điện phân còn NO -3, Cl- dư hay không chưa biết ?
Còn cation : Cu2+ nhận e trước rồi H+ vì theo đề bài thu được kết tủa nên suy ra sản phẩm
có Cu(OH)2 vậy Cu2+ còn dư n = 1,96/98 = 0,02 mol Cu (OH )2
Có thể gộp chất : Cu2+ với Cl- ( NO -3 , H+ chưa đp) Ta có CuCl dp   2 dd Cu + Cl2 0,14 ← 0,14
n Cu(NO3)2 = 0,14 + 0,02 (dư) = 0,16 mol. CM Cu(NO3)2 = 0,16/0,8 =0,2M.
Dung dịch X ngoài PƯ :
Cu2+ + 2OH- → Cu(OH)2 còn có PƯ : H+ + OH- → H2O.
Vì PƯ cần 550 ml NaOH PƯ vừa đủ
n = 0,55 . 0,8 – 0,02.2 ( đã PƯ với Cu2+) = 0,4 mol. H
CM HCl = 0,4/0,8 = 0,5M. q n .96500 t = = e
 0,14.2.96500 =10,808s. I 2, 5 2, 5
VD 3: Cho 200ml dung dịch hỗn hợp Cu(NO3)2 0,2M và AgNO3 0,1M. Điện phân dung
dịch với điện cực trơ bằng cường độ dòng điện I = 5A. Sau 19 phút 18 giây dừng điện phân
thấy khối lượng catot tăng m gam . Giá trị m = ?
Hướng dẫn giải :
Cho I, t  ne Phân phối e và xét thư tự nhận e ở catot (chỉ xét catot) It 5.(19.60 18) ne = = 0, 06 mol e F 96500 Trang 10
Thứ tự nhận e ở catot: Ag+, Cu2+ Ag+ + e → Ag
0,02→0,02→0,02 < 0,06  còn ne  Cu2+ tiếp tục PƯ Cu2+ + 2e → Cu
n Cu2+ ban đầu = 0,04 > 0,02 ← 0,04→ 0,02  Cu2+ dư : 0,02 mol.
 mKL ( catot) = (108+64).0,02 = 3,44 g
VD 4. Điện phân có màng ngăn 500ml dung dịch hỗn hợp CuCl2 0,1M và NaCl 0,5M bằng
dòng điện I = 5A, trong thời gian t = 3860s dung dịch thu được sau điện phân hòa tan được
m g Al. Giá trị lớn nhất của m là: A. 2,7g. B. 5,4g. C. 1,35g. D. 10,8g.
Hướng dẫn giải :
Nhận xét đề: 2 muối có chung anion Cl- nên không dùng phương pháp kết hợp bằng cách
giản ước các ion không tham gia điện phân It
Chú ý : Đề cho I, t  dùng công thức ne =
sau đó phân phối e vào các bán phản ứng F
khử để xác định được thành phần của dung dịch giá trị lớn nhất. Giải : n It 5.3860  e = =
0, 2 mol electron. Phân phối 0,2 mol e vào các bán phản ứng . F 96500 CuCl2 , NaCl , H2O
PT điện li: CuCl2 → Cu2+ + 2Cl- NaCl → Na+ + Cl- Catot (-) Anot(+) Na+, Cu2+, H2O Cl-, H2O
Cu2+ +2e → Cu 2Cl- → Cl2 +2e 0,05→0,1 0,35 0,35 > 0,2
2H2O + 2e → H2 + 2OH-  clo chưa điện phân hết 0,1  0,1
Phân tích : Để hòa tan Al có thể là kiềm hoặc axit (có thể ở cực âm hay dương) . Nhưng
thấy Cl nằm ở 2 chất và NaCl nồng độ lớn 0,5M. Khả năng lớn là Clo hết sau Cu hết trước
nên có phản ứng H2O ở cực(-). Kiểm tra bằng cách tính ne. Trang 11
K(-) ta có 0,2 mol e nhưng CuCl2 → Cu 0,1 . 0,5 = 0,05 mol. Vì n = 0,2  n e e ( PƯ của H2O) = 0,1
CuCl2 0,1M  Cl- : 0,1.2 = 0,2 M NaCl 0,5M  Cl- : 0,5 M n -  
: 0,7 M  n = 0,7 .0,5 = 0,35 mol. Cl Cl
 dung dịch sau PƯ chứa Na+, Cl- chưa điện phân hết (dư), OH- sinh ra : 0,1 mol
* Al + dd sau PƯ xảy ra phản ứng sau Al + OH- + H O → 2 AlO  + 3/2 H 2 2 0,1mol  0,1 mol.
mAl = 27. 0,1 = 2,7 g. ĐA : A
4. Phương pháp cụ thể giải bài tập điện phân trong dung dịch
4.1. Điện phân các dung dịch muối
4.1.1 Điện phân các dung dịch muối của kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm
a. 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 H
O bị điện phân theo phương trìn 2O; H2 h: 2H O + 2e → H 2 2 + 2OH–.
b. Ở anot (cực dương):
- Nếu là S2-, Cl-, Br-, I- thì chúng bị điện phân trước H O theo thứ tự tính khử: 2
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 H O sẽ điện phân theo phương trình: 2 2H O → O 2 2 + 4H+ + 4e - Nếu là các ion: NO - 2- 2-
3-...thì chúng không bị điện phân mà H O bị 3 , SO4 , CO3 , PO4 2 điện phân.
Ví dụ 1:Viết PTHH xảy ra khi điện phân dung dịch NaCl :
NaCl → Na+ + Cl-
Catot (-): Na+, H2O Anot (+) : Cl- , H2O
Na+ không bị điện phân 2Cl- → Cl2 + 2e 2H O + 2e → 2 H2 + 2OH-
→ Phương trình : 2Cl- + 2H O → Cl 2 2 + H2 + 2OH- Trang 12 2NaCl + 2H O  ®p  dd,  m  n 2NaOH + H + Cl 2 2 2
* Xảy ra tương tự khi điện phân các dung dịch : NaCl , CaCl2 , 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 : Na 2- 2SO4 → 2Na+ + SO4 Catot(-): Na+, H 2- 2O Anot (+): SO4 , H2O
Na+ không bị điện phân SO 2-không bị điện phân 4 2H O + 2e → H O → O 2 2 + 2OH- 2H2 2 + 4H+ + 4e
→ Phương trình điện phân: 2H O→ 2H 2 2 + O2
* Xảy ra tương tự khi điện phân các dung dịch: NaNO3, K2SO4 , Na2CO3 , MgSO4 , Al2(SO4)3....
Ví dụ 3: 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 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+ + Cl-
Catot (-) Anot (+)
Na+ không bị điện phân 2H O + 2e → H 2
2 + 2OH- Cl- → Cl2 + 2e 0,001 ← 0,001
→ Số mol e nhường hoặc nhận là : n = 0,001 mol
Áp dụng công thức Faraday : n = It / F → t= n F /I → Chọn đáp án A
4.1.2. Điện phân các dung dịch muối của các kim loại đứng sau Al trong dãy điện hóa
a. 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 H O sẽ điện phân theo phương trình: 2 2H O + 2e → H 2 2 + 2OH–. Trang 13
b. Ở anot (cực dương): (Xảy ra tương tự mục 4.1.1b)
Ví dụ 1 : Viết PTHH xảy ra điện phân dung dịch CuSO4 : CuSO 2- 4 → Cu2+ + SO4 Catot(-) Anot (+) Cu2+ , H 2- 2O SO4 , H2O SO 2- 4 không bị điện phân . Cu2+ + 2e → Cu 2H O → 4H+ 2 + O2+ 4e
→ Phương trình điện phân : 2CuSO + 2H O  ®p  dd 2Cu + 2H SO + O 4 2 2 4 2
* Xảy ra tương tự khi điện phân các dung dịch muối của kim loại từ Zn → Hg với
các gốc axit NO - 2- 3 , SO4
: Cu(NO3)2 + H2O → Cu + 2HNO3 + ½ O2
Ví dụ 2 : Viết PTHH xảy ra điện phân dung dịch ZnCl2 :
ZnCl2 → Zn2+ + 2Cl- Catot (-) Anot (+) Zn2+,H2O Cl-,H2O
Zn2+ + 2e → Zn 2Cl- → Cl2 + 2e
Phương trình điện phân: ZnCl dp   2 dd Zn + Cl2
Ví dụ 3: 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 : CuSO 2- 4 → Cu2+ + SO4 Catot(-) Anot (+) Cu2+, H 2- 2O SO4 , H2O SO 2- 4 không bị điện phân Cu2+ + 2e → Cu 2H O → 4H+ 2 + O2 + 4e
0,01→ 0,02 0,02 ← 0,02
→ Số mol e nhường 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 Trang 14
4.1.3. Điện phân hỗn hợp các dung dịch muối
* Ở catot: Các cation kim loại bị khử theo thứ tự trong dãy điện hóa của kim loại
(ion có tính oxi hóa mạnh hơn bị khử trước): Mn+ + ne → M
* Ở anot : (Xảy ra tương tự mục 4.1.1b)
Ví dụ 1: Viết PTHH xảy ra điện phân dung dịch hỗn hợp NaCl và Cu(NO3)2 :
NaCl → Na+ + Cl- Cu(NO - 3)2 → Cu2+ + 2NO3 Catot(-) Anot(+) Na+, Cu2+, H - 2O NO3 , Cl-, H2O
Na+ không bị điện phân NO -
3 không bị điện phân
Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 2H O + 2e → H O → 4H+ 2 2 + 2OH- 2H2 + O2 + 4e
Phương trình điện phân tổng quát: 2NaCl + Cu(NO dp   3)2 dd Cu + Cl2 + 2NaNO3
Ví dụ 2: 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
D. b < 2a hoặc b>2a Hướng dẫn giải Cu(NO - 3)2 → Cu2+ + 2NO3 a a NaCl → Na+ + Cl- b b Catot(-) Anot (+)
Na+ không bị điện phân NO - 3 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+ + 2H O→ Cu + 4H+ 2 + O2 Trang 15
→ Dung dịch thu được có axit nên có phản ứng với Al2O3
Nếu dư Cl- sau (1) : a < b/2 ( b > 2a)
→ có phản ứng : 2H2O + 2Cl- → 2OH- + H2 + Cl2
→ Dung dịch thu được có môi trường bazơ → Có phản ứng với Al O → Chọn đáp án D .
2O3 : 2NaOH + Al2O3 → 2NaAlO2 + H2
Ví dụ 3: 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 NaCl → Na+ + Cl- CuSO 2- 4 → Cu2+ + SO4 n e = It/F= 0,2 mol Catot (-) Anot (+) Cu2+, Na+, H 2- 2O SO4 , Cl-, H2O
Na+ không điện phân SO 2- 4 không điện phân
Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 0,02 0,12 0,06 ← 0,12 2H O → 4H+ 2 +O2 + 4e 0,02 ←0,08 V
= (0,06 + 0,02). 22,4 = 1,792 lít → Đáp án C khí
Ví dụ 4: Điện phân (điện cực trơ)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 1,08 < 1,72 < 1,08 + 1,28 → Điện phân hết AgNO3 , và còn dư một phần CuSO4
→ Khối lượng Cu được tạo thành : 1,72 – 1,08 = 0,64 gam → n Cu = 0,01 mol
Áp dụng công thức Farađây :
Cho Ag : 0,01 = 3,86.t1 / 96500.1 → t1 = 250s Trang 16
Cho Cu : 0,01 = 3,86.t2 / 96500.2 → t2 = 500 s
→ Tổng thời gian : 250 + 500 = 750 s → Chọn Đáp án D .
4.2. Điện phân các dung dịch axit
*Ở catot: Các ion H+ (axit) dễ bị khử hơn các ion H+ (H2O):
2H+ + 2e → H2
Khi ion H+ (axit) hết , nếu tiếp tục điện phân thì H O sẽ điện phân theo phương trình: 2 2H O + 2e → H 2 2 + 2OH–.
* Ở anot: (Xảy ra tương tự mục 4.1.1b)
Ví dụ 1: Viết PTHH xảy ra điện phân dung dich HCl:
PT điện li: HCl → H+ + Cl- Catot(-) Anot (+) H+,H2O Cl-,H2O
2H+ + 2e → H2 2Cl- → Cl2 + 2e
Phương trình điện phân: 2HCl dpdd   H2 + Cl2
Ví dụ 2: Viết PTHH xảy ra điện phân dung dịch H2SO4 H 2- 2SO4 → 2H+ + SO4 Catot(-) Anot (+) H+,H 2- 2O SO4 ,H2O 2H+ + 2e → H 2- 2 SO4 Không điện phân 2H O → 4H+ 2 + O2 + 4e
Phương trình điện phân: H dp   2O dd H2 + ½ O2
4.3. Điện phân các dung dịch bazơ * Ở catot:
- Nếu tạo bởi các ion kim loại từ Li+ → Al3+ thì H O sẽ bị điện phân : 2 2H O + 2e → H 2 2 + 2OH–
- Nếu tạo bởi các ion kim loại sau Al trong dãy điện hóa : đó là các bazơ không tan → điện
li yếu → không xét quá trình điện phân.
* Ở anot: ion OH- điện phân theo phương trình sau:
4OH- → 2H2O + O2 + 4e
Nếu tiếp tục điện phân thì H O sẽ điện phân: 2H O → 4H+ 2 2 + O2 + 4e Trang 17
Ví dụ 1 : Viết PTHH xảy ra điện phân dung dịch NaOH: NaOH → Na+ + OH- Catot(-) Anot (+) Na+,H2O OH-,H2O
Na+ không bị điện phân 2H O + 2e → H 2
2 + 2OH– 4OH- → 2H2O + O2 + 4e
Phương trình điện phân: H dp   2O dd H2 + ½ O2
Ví dụ 2: 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: : H dp   2O dd H2(catot) + ½ O2 (anot)
→ mNaOH không đổi → mdd sau điện phân = 80 gam → mH bị điện phân = 200 – 80 = 120 gam 2O → n
V = 74,7 lít và V
= 149,3 lít → Chọn đáp án D H điện phân = 20/3 mol → 2O O H 2 2
4.4. Điện phân hỗn hợp các dung dịch điện li (dd muối, axit, bazơ)
* Ở catot: Thứ tự điện phân: ion có tính oxi hóa mạnh hơn bị điện phân trước:
* Ở anot: Thứ tự điện phân: S2-> I- > Br- > Cl- > OH- > H2O theo các phương trình sau: S2- → S + 2e 2X- → X2 + 2e 4OH- → 2H2O + O2 + 4e 2H O → O 2 2 + 4H+ + 4e Trang 18
Ví dụ 1 : Điện phân 200 ml dung dịch hỗn hợp gồm HCl 0,1M và CuSO4 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 CuSO 2- 4 → Cu2+ + SO4 0,1 0,1 HCl → H+ + Cl- 0,02 0,02 Catot(-) Anot (+) Cu2+, H+, H 2- 2O SO4 ,Cl- , H2O SO 2- 4 không bị điện phân .
Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e
0,1 ← 0,05 0,02 → 0,01 → 0,02 2H O → 4H+ 2 + O2 + 4e 0,02 ←0,08 mol
Khi ở catot thoát ra 3,2 gam Cu tức là 0,05 mol → Số mol electron Cu2+ nhận 0,1
mol , mà số mol electron Cl- nhường tối đa 0,02 mol → 0,08 mol còn lại là H O nhường 2
→ 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 2: 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 kim loại nào, khối lượng bao nhiêu? 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 3+ 2+ 2+
Fe = 0,1 mol ; n Fe = 0,2 mol ; n Cu = 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 Cu2+ + 2e → Cu (2) 0,1 → 0,2→ 0,1 Trang 19 H+ + 1e → Ho (3) 0,2→ 0,2 Fe2+ + 2e → Fe (4)
Theo công thức Farađây số mol electron ở hai điện cực :
ne = It/96500 = 5.9650/96500 = 0,5 mol
Vì ne chỉ là 0,5 mol → Không có phản ứng (4) , kim loại thu được chỉ ở phản ứng (2) →
Kim loại thu được catot là Cu và có khối lượng là: mCu = 0,1.64 = 6,4 gam → Chọn đáp án C. * Lưu ý:
- Môi trường dung dịch sau điện phân:
+ Dung dịch sau điện phân có môi trường axit nếu điện phân muối tạo bởi kim loại
sau Al (trong dãy điện hóa) và gốc axit có oxi như: CuSO4, FeSO4, Cu(NO3)2.....
+ Dung dịch sau điện phân có môi trường bazơ nếu điện phân muối tạo bởi kim loại
đứng trước Al (Al, Kim loại kiềm, kiềm thổ) và gốc axit không có oxi như: NaCl, KBr....
+ Dung dịch sau điện phân có môi trường trung tính: điện phân các dung dịch điện li
còn lại như : HCl, Na2SO4....
- Các loại điện cực:
* Điện cực trơ: (ví dụ : platin...)
* Điện cực tan: ( ví dụ: bạc, đồng...)
4.5. Điện phân với điện cực anot tan: ( ví dụ: bạc, đồng...) thì chính anot bị oxi
hóa, ăn mòn dần (tan dần). Các ion khác có mặt trong dung dịch hầu như còn nguyên vẹn, không bị oxi hóa.
Ví dụ 1 : Điện phân dung dịch NiSO4 với anot bằng Cu PT điện li: NiSO 2- 4 (dd) → Ni2+ + SO4 Catot ( – ) Anot Cu ( + ) Ni2+, H 2- 2O H2O, SO4
Ni2+ + 2e →Ni Cu → Cu2+ + 2e ®pdd
Phương trình điện phân: NiSO + Cu  CuSO + Ni 4 4
Ví dụ 2: Điện phân dung dịch CuSO4 với anot làm bằng kim loại Cu. PT điện li: CuSO 2- 4 (dd) → Cu2+ + SO4 Catot ( – ) Anot Cu (+) Trang 20 Cu2+, H 2- 2O H2O, SO4
Cu2+ + 2e →Ni Cu → Cu2+ + 2e
Phương trình điện phân: Cu2+ + Cu dpdd   Cu(r) + Cu2+
Như vậy ở catot Cu sinh ra bao nhiêu thì ở anot Cu bị tan ra bấy nhiêu. Trước và sau
điện phân lượng CuSO4 trong dung dịch không đổi. Quá trình này dùng để mạ và tinh chế
kim loại tạo ra kim loại nguyên chất.
- Ý nghĩa sự điện phân: phương pháp điện phân được ứng dụng rộng rãi trong thực
tế sản xuất và trong phòng thí nghiệm nghiên cứu như dùng để điều chế kim loại tinh khiết;
điều chế một số phi kim và một số hợp chất; tinh chế một số kim loại hoặc trong lĩnh vực mạ điện... ĐỀ TRẮC NGHIỆM
1. Khi điện phân các dung dịch: NaCl, KNO3, AgNO3, CuSO4 với điện cực trơ, màng ngăn
xốp. Dung dịch có pH tăng trong quá trình điện phân là:
A. NaCl B. KNO3 C. AgNO3 D. CuSO4
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. 2b = a C. b > 2a D. b < 2a
3. Điện phân 100ml dung dịch CuSO4 0.2M với cường độ I = 9.65 A.Tính khối lượng Cu
bám bên catot khi thời gian điện phân t1 = 200s và t2 = 500s (với hiệu suất là 100%).
A. 0.32g ; 0.64g B. 0.64g ; 1.28g C. 0.64g ; 1.32g D. 0.32g ; 1.28g
4. Điện phân (với điện cực trơ) 200 ml dung dịch CuSO4 nồng độ x mol/l, sau một thời gian
thu được dung dịch Y vẫn còn màu xanh, có khối 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
5. Điện phân dung dịch CuCl2 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 (cho Cu = 64) A. 0,15M. B. 0,2M. C. 0,1M. D. 0,05M. Trang 21
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%
7. Điện phân 2 lít dung dịch hỗn hợp gồm NaCl và CuSO O bị điện phân ở hai 4 đến khi H2
cực thì dừng lại, tại catốt thu 1.28 gam kim loại và anôt thu 0.336 lít khí (ở điều kiện
chuẩn). Coi thể tích dung dịch không đổi thì pH của dung dịch thu được bằng A. 2 B. 13 C. 12 D. 3
8. Điện phân 200 ml dung dịch hỗn hợp AgNO
0,2 M với điện cực trơ 3 0,1 M và Cu(NO3)2
và cường độ dòng điện bằng 5A. Sau 19 phút 18 giây dừng điện phân, lấy catot sấy khô
thấy tăng m gam. Giá trị của m là: A. 5,16 gam B. 1,72 gam C. 2,58 gam D. 3,44 gam
9. Có hai bình điện phân mắc nối tiếp nhau. Bình 1 chứa dung dịch CuCl , bình 2 chứa 2
dung dịch AgNO . Tiến hành điện phân điện cực trơ, kết thúc điện phân thấy trên ca 3 tot 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
10. Mắc nối tiếp 3 bình điện phân A, B, C đựng 3 dung dịch tương ứng CuCl2, XSO4, và
Ag2SO4 rồi tiến hành điện phân với điện cực trơ cường độ dòng điện là 5A. Sau thời gian
điện phân t thấy khối lượng kim loại thoát ra tại catot bình A ít hơn bình C là 0,76g, và
catot bình C nhiều hơn catot bình B và bình A là 0,485g. Khối lượng nguyên tử X và thời gian t là: A. 55 và 193s
B.30 và133s C. 28 và 193s D. 55 và 965s
11. Điện phân dung dịch hỗn hợp chứa 0,15 mol FeCl ; 0,1mol NaCl đến 3; 0,3 mol CuCl2
khi catot bắt đầu sủi bọt khí thì ngừng điện phân. Tại thời điểm này, catot đã tăng: A. 27,6 gam B. 8,4 gam C. 19,2 gam D. 29,9 gam
12. Hoà tan a mol Fe3O4 bằng dung dịch H2SO4 vừa đủ, thu được dung dịch X. Điện phân
X với 2 điện cực trơ bằng dòng điện cường độ 9,65A. Sau 1000 giây thì kết thúc điện phân
và khi đó trên catot bắt đầu thoát ra bọt khí. Giá trị của a là A. 0,025. B. 0,050. C. 0,0125. D. 0,075.
13. Điện phân hòa toàn 2,22g muối clorua kim loại ở trạng thái nóng chảy thu được 448 ml
khí (ở đktc) ở anot. Kim loại trong muối là:
A. Na B. Ca C. K D. Mg Trang 22
14. 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 t1 = 200 s và t2 = 500 s. Biết hiệu suất điện phân là 100 %
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
15. Sau một thời gian điện phân 200 ml dung dịch CuSO4 (d = 1,25 g/ml) với điện cực
graphit (than chì) thấy khối lượng dung dịch giảm 8 gam. Để làm kết tủa hết ion Cu2+ còn
lại trong dung dịch sau điện phân cần dùng 100 ml dung dịch H2S 0,5 M. Nồng độ phần
trăm của dung dịch CuSO4 ban đầu là:
A. 12,8 % B. 9,6 % C. 10,6 % D. 11,8 % Trang 23