Download Khóa luận Tìm hiểu ý nghĩa của bài tập điện phân trong giảng dạy ở trường THPT miễn phí
Dạng 4: Điện phân dung dịch chỉ có nước đện phân ở catot
• Đặc điểm: Đây là bài toán điện phân của dung dịch kim loại kiềm,kiềm thổ nhôm.
• Cách làm: ở catot luôn xảy ra quá trình điện phân của nứơc
-Ở anot:các anion gôc axit không chứa oxi điện phân đối với muối MXn,hay H2O điện phân thay cho gốc axit chứa oxi,hiđroxit Cuối cùng là H2O điện phân ở cả hai điện cực
Bài 1:Cho dòng điện một chiều đi qua bình điện phân chứa 500ml dung dịch NaOH 4,6%(d=1,05g/ml).Sau vài giờ nồng độ dung dịch NaOH trong bình là 10%.Xác định thể tích các khí bay ra ở các điện cực
/tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-36618/
Để tải bản DOC Đầy Đủ thì Trả lời bài viết này, mình sẽ gửi Link download choTóm tắt nội dung:
n(k) = ne nhường(A)
2nA + 0,02 = 0.056 nA = 0,018 (mol)
Mặt khác nASO.5HO = nASO =nA = 0,018(mol)
Khối lượng tinh thể:
0,018(MA + 96 +90) = 4,5 MA = 64 → A là Cu
b,I = 1,93A
Áp dụng Faraday cho O2
Có mO = → t = = = 1400(s)
Bài tập 2:Hòa tan hỗn hợp A gồm kim loại M và oxit MO của kim loại ấy(M chỉ có một hóa trị) trong 2lit HNO3 1M thì có 4,48lit ở đktc NO bay ra và dung dịch B.Để trung hòa lượng axit dư trong dung dịch B thu được 2lit dung dịch NaOH 0,5M.Khi đó ta thu được dung dịch C.
a,Tính số mol M và MO trong hỗn hợp A
b,Điện phân dung dịch C với điện cực trơ trong 48phút 15giây ta thu được 11,52gam kim loại M bên catot và 2,016(l) khí ở đktc bên anot.Xác định kim loại M và cường độ dòng điện
c,Tính thời gian để điện phân hết M2+ trong dung dịch ,Cường độ dòng điện vẫn như câu b.
Lời giải:
a,Gọi số mol của M và MO lần lượt là a,b mol trong hỗn hợp A
Hỗn hợp A tác dụng với HNO3:
3M + 8HNO3 → 3M(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Mol 3a a a a (1)
MO + 2HNO3 → M(NO3)2 + 4H2O
Mol b 2b b (2)
Có nNO = a = = 0,2 a = 0,3 (mol)
HNO3 dư + NaOH → NaNO3 + H2O
nHNO = nNaOH = 1(mol) nHNO = a + 2b = 2 -1 = 1(mol)
a= 0,3 mol b= 0,1 mol
b, t = 48phút 15giây = 2895giây.
Sau khi trung hòa dung dịch B bằng NaOH,dung dịch C thu được chứa M(NO3)2 a + b = 0.4 mol và NaNO3 1mol
Khi điện phân C:
K(-) M(NO3)2, NaNO3 A(+)
M2+,Na+,H2O H2O NO-3, H2O
Phương trình điện phân:
M(NO3)2 + H2O M + O2 + 2HNO3
nO= = 0,09 (mol)
nM = 0,18 (mol) M = = 64 M là Cu
Áp dụng công thức Faraday mCu = I = = 12A
c,Để điện phân hết 0,4 mol Cu2+ thì cần thời gian là:
Cách 1:0,18 mol Cu t = 2895s
0,40 mol Cu t = = 6433s
Cách 2: Áp dụng định luật Faraday
m= t = = 6433s
Bài tập 3:Điện phân(điện cực trơ pt) 200ml dung dịch CuNO3)2 (đến khi bắt đầu có khí thoát ra ở catot thì dừng lại.Để yên dung dịch cho đến khi kim loại của catot không đổi,thấy khối lượng catot tăng 3,2g so với lúc chưa điện phân.Tính nồng đọ mol của dung dịch CuNO3)2 trước khi điện phân.
Lời giải:
Gọi số mol CuNO3)2 bắt đầu là a(trong 200ml dung dịch)
Phương trinhf điện phân:
2CuNO3)2 + 2H2O 2Cu + O2 + 4HNO3
(mol) a a 2a
Bắt đầu có khí thoát ra ở catot thì dừng lại có nghĩa là toàn bộ Cu2+ bị điện phân hết Cu bám vào catot và nước bắt đầu điện phân.Khi để yên dung dich trong một thời gian thì Cu tác dụng với HNO3 cho khí NO bay ra:
3Cu + 8HNO3 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Khối lượng catot tăng 3,2g so với lúc chưa điện phân chứng tỏ Cu không tan hết trong HNO3 tức HNO3 hết
3Cu + 8HNO3 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Trước p/ư: a 2a
P/ư :a 2a a
Sau p/ư : a
Ta có khối lượng Cu bám vào catot: a 64 = 3,2 a = 0,2(mol)
CM CuSObđ = = 1M
*Đặc điểm lưu ý:
+ Khi điện phân dung dịch muối của kim loại M(trung bình hay yếu),sau điện phân sinh ra axit ,không xảy ra phản ứng axit trong dung dịch với kim loại bám trên catot khi đang điện phân.Nhưng khi ngừng điện phân thì phản ứng xảy ra bình thường.
+ Số mol trong chất tạo thành tỷ lệ thuận với thời gian t
+ Trong quá trình điện phân sau cùng vẫn luôn là H2O(khi các chất điện phân đã hết)
Một số bài tập tự giải:
Bài 1:Sau một thời gian điện phân 200ml dung dịch CuSO4 với điện cực graphit khối lượng dung dịch giảm 8g.Để làm kết tủa hết ion Cu2+ còn lại trong dung dịch sau điện phân,càn dùng 100ml dung dịch H2SO4 0,5M.Hãy xác đinh nồng độ mol và nồng độ % của dung dịch CuSO4 trước điện phân.Biết dung dịch CuSO4 ban đầu có khối lượng riêng là 1,25g/ml
Bài 2:Điện phân(dùng điện cực trở)dung dịch muối sunfat kim loại hóa trị II với cường độ dòng 3A.Sau 1930s thấy khối lượng catot tăng 1,92g
1,Viết phương trình phản ứng xảy ra tại mỗi điện cực và phương trình điện phân
2,Cho biết tên kim loại trong muối sunfat
3,Hãy tính thể tích của khối khí tạo thành tại anot ở 25oC và 770mlHg
Bài 3:Điện phân dung dịch AgNO3 với điện cực bằng Ag lúc đầu 2 điện cực có khối lượng bằng nhau.Sau một thời giann điện phân đem hai điện cực ra cân lại thấy kém nhau 27g
a,tính thời gian điện phân biết I =2,68A
b,Nếu thay dung dịch AgNO3 ở trên bằng 12,25g KNO3 6%,thay cực Ag bằng điện cực than chì cũng điện phân với dòng điện có cường độ và thời gian như trên.Tính nồng độ % của dung dịch sau điện phân
Bài 4:a,Viết sơ đồ điện phân CuSO4 với điện cực graphit
b,Cho biết dung dịch sau điện phân có PH = 2 hiệu suất của quá trình bằng 80% .Thể tích dung dịch sau điện phân không đổi bằng 1lít.hãy tìm nồng độ mol của các chất sau điện phân và khối lượng CuSO4 trong dung dịch ban đầu
Bài 5:Nung m gam hỗn hợp A gồm CuCO3 và MCO3 một thời gian thu được m1 gam chất rắn A1 và V lít khí CO2 bay ra ở đktc.Cho V lít CO2 này hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch chứa 0,4 mol NaOH sau đó cho thêm CaCl2 dư vào thấy tạo thành 15 gam kết tủa.Mặt khác đem tan A1 bằng dung dịch HCl dư thu được dung dịch B và 1,568 lít CO2 ở (đktc).Tiến hành điện phân (với điện cực trơ) được dung dịch B tới khi catot bắt đầu thoát ra khí thì dừng lại,thấy ở anot thoát ra 2,688 lít khí (ở đktc).Cô cạn dung dịch sau điện phân rồi lấy muối khan đem điện phân nóng chảy thì thu được 4 gam kim loại ở catot.
1,Tính khối lượng nguyên tử của M
2,Tính khối lượng của M1 và M.
Dạng 3:Điện phân dung dịch chứa nhiều chất điện phân
Đặc điểm:Có ít nhất hai cation bị khử bên catot và tuân theo quy tắc anpha(a):Khi điện phân một hỗn hợp nhiều ion thì cation nào dễ bị khử và anion dễ bị oxi hóa sẽ được điện phân trước.Hay thế khử của cặp nào lớn sẽ điện phân trước
Cách làm:giả sử điện phân dung dịch chứa hai ion kim loại Xn+,Ym+ biết rằng Ym+ có tính oxi hóa mạnh hơn Xn+ chứa lần lượt xảy ra cá giai đoạn sau
+Giai đoạn 2:Ym+ bị khử ở catot
Ym+ + me Y (1)
+Giai đoạn 1:khi trong dung dịch hết ion Ym+ đến lượt Xn+ bị khử (nếu vẫn tiếp tục điện phân) ở catot
Xn+ + ne X (2)
Để xác định (1) đã kết thúc hay chưa phải tính thời gian t1 cần để điện phân hết Ym+,rồi so sánh với thời gian điện phân t bài cho
Nếu t1 > t Ym+ chưa hết,đang xảy ra giai đoạn 1
t1 = t Ym+ vùa hết,giai đoạn 1 kết thúc,ngừng điện phân
Nếu t1 < t Ym+ đã hết,giai đoạn 1 kết thúc,chuyển giai đoạn 2
Nếu anot làm bằng kim loại thường ( M) anot tan và số mol M tan tuân theo định luật Faraday
Bài tập 1:Hòa tan 1g AgNO3 vào nước được dung dịch A.Đem điện phân dung dịch A bằng dòng điện I = 2,68A thời gian 30phút thì trên catot thu được 5g Ag
1,Tính hiệu suất của quá trình điện phân.
2,Thêm vào dung dịch sau điện phân 16g CuSO4 rồi tiếp tục điện phân với dòng điện như trên trong 3h.Tính phần trăm khối lượng đã bám trên catot(cho hiệu suất là 100%)
Lời giải:
Phương trình điện phân dung dịch AgNO3
4AgNO3 + H2O 4Ag + O2 + 4HNO3
Áp dụng định luật Faraday
nAg = = = 0,05 (mol)mAg = 0,05 108 = 5,4g
Thực tế trên catot chỉ thu được 5gam Ag vậy hiệu suất của quá trình là
H% = 100% = 92,6%
2,có nAg = = 0,05 nAgNOđp = 0,05 (mol)
nAgNO chưa đp = - 0,05 = 0,05 mol
Có nCuSOthêm = = 0,1 mol
Thứ tự điện phân các chất trong dung dịch hỗn hợp trên như sau
4AgNO3 + H2O 4Ag + O2 + 4HNO3 (1)
2CuSO4 + 2H2O 2Cu + O2 + 2H2SO4 (2)
Ta có nAg = nAgNO = 0,05 mol
Giả sử Ag+ bị điện phân hết ,thời gian để để điện phân hết Ag+ là:
t1= = = 0,5 (giờ)
t1 < t (= 3h) theo bài cho Ag+ bị điện phân hết.giả sử Cu2+ bị điện phân hết
Ta có nCu = nCuSO 0,1 mol
t2 = = 2 (giờ)
Sau khi điện phân hết Ag+ thời gian tiếp tục là 3 – 0,5 = 2,5h >t2 đ
