Đang tải... (xem toàn văn)
Học sinh tuyển sinh đầu vào có nhận thức chậm, đa phần là học sinh trung bình và trung bình khá, nên đa phần các em mất gốc hóa học THCS. Do đó việc dạy bồi dưỡng học sinh có kiến thức để thi THPT Quốc gia là một thách thức không nhỏ đối với GV của nhà trường.Làm thế nào để học sinh có kĩ năng giải bài tập hóa học nói chung và phần phương pháp giải bài tập phần điện phân nói riêng là vấn đề chúng tôi luôn chăn trở suy nghĩ để có cách thức giảng dạy tốt nhất: trong chương trình hóa học lớp 12 Chương 5 “chương đại cương kim loại” bài 21 “điều chế kim loại”, toàn bộ bài dạy trong 1 tiết là không đủ thời gian giúp học sinh nắm chắc kiến thức cơ bản để các em tham gia thi THPT Quốc gia. Trong khi đó, trong bộ đề thi tuyển sinh ĐH, CĐ các năm trước đây và đề thi THPT Quốc gia năm 2015 tần suất xuất hiện trong các đề thi là khá lớn. Đó là những lí do chúng tôi chọn đề tài “Chuyên đề điện phân” để giảng dạy.
Chun đề mơn Hóa: Phương pháp giải tập điện phân Người viết: ……… – GV Trường THPT……… Đối tượng: Chuyên đề sử dụng để bồi dưỡng học sinh lớp 12 ôn thi TN THPT Quốc gia Dự kiến thời gian bồi dưỡng: tiết A ĐẶT VẤN ĐỀ Thực nhiệm vụ năm học 2015- 2016 với nội dung tiếp tục đổi quản lý nâng cao chất lượng giáo dục Các nhà trường tiếp tục thực đổi phương pháp giảng dạy, đổi kiểm tra đánh giá theo hình thức thi trắc nghiệm hai kì thi tốt nghiệp Đại học, Cao đẳng kì thi THPT Quốc gia Như vậy, thách thức đặt cho thầy trò trường THPT làm để nâng cao chất lượng học tập học sinh Làm để trang bị cho em hành trang kiến thức tốt để em bước vào kì thi THPT Quốc gia cách tự tin, có hiệu cao Trong cơng tác giảng dạy giáo viên phải hình dung, xây dựng nội dung kiến thức dạy học cho tiết học, cho chuyên đề hay chương, chương trình cấp học đem lại hiệu cao Xây dựng chuyên đề ôn thi Đại học, Cao đẳng tạo khung xương cho người dạy Qua trình giảng dạy qua nắm bắt cấu trúc đề thi, nội dung đề thi ĐH, CĐ năm trước đề thi THPT Quốc gia năm 2015 GV xây dựng chuyên đề hay hiệu cho đối tượng giảng dạy B THỰC TRẠNG Học sinh tuyển sinh đầu vào có nhận thức chậm, đa phần học sinh trung bình trung bình khá, nên đa phần em gốc hóa học THCS Do việc dạy bồi dưỡng học sinh có kiến thức để thi THPT Quốc gia thách thức không nhỏ GV nhà trường Làm để học sinh có kĩ giải tập hóa học nói chung phần phương pháp giải tập phần điện phân nói riêng vấn đề chăn trở suy nghĩ để có cách thức giảng dạy tốt nhất: chương trình hóa học lớp 12 Chương “chương đại cương kim loại” - 21 “điều chế kim loại”, tồn dạy tiết khơng đủ thời gian giúp học sinh nắm kiến thức để em tham gia thi THPT Quốc gia Trong đó, đề thi tuyển sinh ĐH, CĐ năm trước đề thi THPT Quốc gia năm 2015 tần suất xuất đề thi lớn Đó lí chọn đề tài “Chuyên đề điện phân” để giảng dạy C NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ I Hệ thống kiến thức sử dụng chuyên đề Nguyên tắc điều chế kim loại Khử ion kim loại thành nguyên tử Mn+ + ne � M Phương pháp điều chế kim loại điện phân (Trình bày phần II.2) Định luật bảo toàn electron Trong phản ứng oxi hóa khử tổng số electron nhường ln tổng số electron nhận Tổng số mol electron nhường tổng số mol electron nhận Công thức định luật Fraday m= A Q A It × = n F n 96500 Trong đó: + m: số gam dạng sảm phẩm sinh điện cực + n: số electron trao đổi + Q = It: điện lợng qua dung dịch với cờng độ dũng điện I, thời gian t có đơn vị culong; I (A); t (gi©y) + F: h»ng sè Faraday; F = 96487 C 96500C A + : gọi đơng lợng điện hoá, gọi tắt đơng lợng, kí hiệu n A + Cơng thức tính số mol e trao đổi biết cường độ dòng điện (I) thời gian (t) Dãy điện hóa kim loại Dãy điện hoá kim loại dãy cặp oxi hoá - khử kim loại, xếp theo thứ tự tăng dần tính oxi hố ion kim loại giảm dần tính khử nguyên tử kim loại: II Tóm tắt kiến thức điện phân §ịnh nghĩa Điện phân q trình oxi hóa - khử xảy bề mặt điện cực tác dụng dòng điện chiều qua chất điện li nóng chảy hay dung dịch chất điện li + Tại catot (cực âm) xảy trình khử (nhận e) + Tại Anot (cực dương) xảy q trình oxi hố (cho e) Khác với phản ứng oxi hố khử thơng thường, phản ứng điện phân tác dụng điện chất môi trường điện phân không trực tiếp cho e m phi truyn qua dõy dn Các trờng hợp ®iƯn ph©n 2.1 Điện phân nóng chảy Phương pháp điện phân nóng chảy áp dụng điều chế kim loại hoạt động mạnh như: Na, K, Mg, Ca, Ba, Al a) Điện phân nóng chảy oxit: thườngdùng điều chế Al NaAlF6 2Al2 O3 ��� � 4Al+3O2 * Tác dụng Na3AlF6 (Criolit): + Hạ nhiệt cho phản ứng + Tạo dung dịch có khả dẫn điện tốt + Ngăn chặn tiếp xúc oxi khơng khí với Al Quá trình điện phân: + Catot (-): 2Al3+ +6e � 2Al + Anot (+): 2O2- → O2 + 4e Để đơn giản ngời ta thờng NaAlF 2Al2 O3 4Al+3O2 xét phơng trình: b) Điện phân nóng chảy hiđroxit (Chỉ áp dụng để điều chế kim loại kiềm: Na, K) dpnc � 2M+ O �+H O � (M=Na, K, ) Tỉng qu¸t: 2MOH ��� Catot (-): 2M+ + 2e � 2M Anot (+): 2OH- � O +H 2O + 2e c) Điện phân nóng chảy muối clorua (Chỉ áp dụng để điều chế kim loại kiềm kiềm thổ) Tổng quát: MCl2 2M + xCl2 (x = 1, 2) 2.2 Điện phân dung dịch - p dụng để điều chế kim loại trung bình, yếu - Trong điện phân dung dịch nớc giữ vai trò quan trọng + Là môi trờng để cation anion di chuyển cực Về chất nớc nguyên chất không bị điện phân điện trở lớn ( I=0) Do muỗn điện phân nớc cần hoà thêm chất điện ly mạnh nh: muối tan, axit mạnh, bazơ mạnh xỏc định thứ tự phản ứng ion nm vng quy lut sau: Quy tắc 1: Quá trình khử xảy catot (quy tc catot) + Cỏc ion kim loại từ Al trở đầu dãy th in húa thực tế không bị khử thành ion kim loại điện phân dung dịch + Ti catot có cation xảy q trình khử (nhận e) thứ tự nhận e theo trình tự cation có tính oxi hóa mạnh nhận e trước + Nếu catot có ion dương sau : Fe3+, Ag+, Cu2+, H+ thứ tự điện phân : - Ag+ +1e → Ag - Fe3+ + 1e → Fe2+ - Cu2+ + 2e → Cu - 2H+ + 2e → H2 - Fe2+ + 2e → Fe - 2H2O + 2e → H2 + 2OH- (H2O tham gia điện phõn cỏc cation ht) Quy tắc 2: Quá trình oxi ho¸ ë anot (quy tắc anot) Các anion cho e theo thứ tự sau đây: S2- >I- >Br - >Cl- >OH Chẳng hạn anot có đồng thời ion sau: S2-, Cl-, I-, OHThứ tự nhường e sau: S2- → S +2e 2I- → I2 + 2e 2Cl- → Cl2 + 2e 2OH- → 1/2O2 + 2e + H2O 2H2O → O2 ↑ + 4H+ + 4e (H2O tham gia điện phân cation hết) - C¸c anion chứa oxi nh: NO3- ;SO4 2- ;CO3 2- ;SO3 2- ;PO43- ;ClO4- …không tham gia điện phân mà thay vào điện phân H2O theo phương trình điện phân sau đây: 2H2O → O2 ↑ + 4H+ + 4e ng dụng phơng pháp điện phân: - Điều chế kim loại - Điều chế sè phi kim: H2; O2; F2; Cl2 - §iỊu chÕ mét sè hỵp chÊt: NaOH; H2O2, níc Javen… - Tinh chÕ mét sè kim lo¹i: Cu, Pb, Zn, Fe, Ag, Au - Mạ điện: Điện phân với anot tan đợc dùng kĩ thuật mạ điện, nhằm bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn tạo vẻ đẹp cho vật mạ Trong mạ điện, anot kim loại dùng để mạ nh: Cu, Ag, Au, Cr, Ni catot vật cần đợc mạ Lớp mạ mỏng thờng có độ dày từ: 5.10-5 đến 1.10-3 cm III Cỏc bước giải tập điện phân Bước 1: Viết phương trình điện li tất chất điện phân; Xác định ion điện cực Ở cực dương (anot) có anion Ở cực âm (catot) có cation Bước 2: Viết PTHH bán phản ứng oxi hóa khử (Viết phương trình cho, nhận e ion điện cực) Trong ta cần nhớ quy tắc anot quy tắc catot; cần ý : - Tại cực âm ion có tính oxi hóa mạnh ưu tiên phản ứng trước - Tại cực dương ion có tính khử mạnh ưu tiên phản ứng trước Bước 3: Viết phương trình điện phân (đối với tập yêu cầu viết phản ứng điện phân) Cộng gộp bán phản ứng (kèm theo hệ số để e nhường e nhận) ta thu phương trình điện phân Bước 4: Xét phản ứng phụ xảy tùy thuộc vào kiện đề bài, vật liệu chất điện phân - Ví dụ điện dd NaCl: + Nếu có màng ngăn xốp ta thu NaOH, Cl2 H2 + Còn điện dd NaCl khơng có màng ngăn xốp ta thu nước Javen (NaOH, NaClO H2O) A Q n F A It n 96500 Bước 5: Tính lượng sản phẩm thu vận dụng m= × = Chú ý: Trong nhiều trường hợp, dùng định luật bảo toàn mol electron (số mol electron thu catot số mol electron nhường anot) để giải cho nhanh tập IV Bài tập vận dụng: Điện phân dung dịch muối có cation kim loại đứng trước Al dãy điện hóa Ví dụ 1:Viết PTHH xảy điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn NaCl → Na+ + ClCatot (-) Anot (+) Na+ không bị điện phân 2Cl- → Cl2 + 2e 2H2O + 2e → H2 + 2OHPhương trình : 2NaCl + 2H2O 2NaOH + Cl2 + H2 Xảy tương tự điện phân dung dịch : NaCl , CaCl , MgCl2 , BaCl2 , AlCl3 → Không thể điều chế kim loại từ : Na → Al phương pháp điện phân dung dịch Ví dụ : Viết PTHH xảy điện phân dung dịch Na2SO4 : Na2SO4 → 2Na+ + SO42- Catot (-) Anot (+) Na+ không bị điện phân SO42- không bị điện phân 2H2O + 2e → H2 + 2OH- 2H2O → O2 + 4H+ + 4e → Phương trình điện phân: 2H2O → 2H2 + O2 Xảy tương tự điện phân dung dịch: NaNO3, K2SO4 , Na2CO3 , MgSO4 , Al2(SO4)3 Ví dụ (CĐ 2007) Trong công nghiệp, natri hiđroxit sản xuất phương pháp A Điện phân dung dịch NaNO3, khơng có màng ngăn điện cực B Điện phân dung dịch NaCl, có màng ngăn điện cực C Điện phân dung dịch NaCl, khơng có màng ngăn điện cực D Điện phân NaCl nóng chảy Trả lời: đáp án B Ví dụ 4: (ĐHKA 2008): Khi điện phân NaCl nóng chảy (điện cực trơ), catôt xảy A khử ion Cl- B oxi hoá ion Cl- C oxi hoá ion Na+ D khử ion Na+ Trả lời: đáp án D Vì catot xảy trình khử: Na+ + 1e � Na Ví dụ 5: Điện phân 100ml dung dịch chứa NaCl với điện cực trơ ,có màng ngăn, cường độ dòng điện I 1.93A Tính thời gian điện phân để dung dịch pH = 12, thể tích dung dịch xem khơng thay đổi, hiệu suất điện phân 100% A 50s B 100s C 150s D 200s Hướng dẫn giải Vì dung dịch có pH = 12 → Mơi trường kiềm pH = 12 → [H+] = 10-12 → [OH-] = 0,01 → Số mol OH- = 0,001 mol NaCl → Na+ + ClCatot (-) Anot (+) 2H2O + 2e → H2 + 2OH0,001 Cl- → Cl2 + 2e 0,001 Na+ không bị điện phân → Số mol e trao đổi : n = 0,001 mol Áp dụng cơng thức tính số e trao đổi : Ta có t = 50s Chọn đáp án A Điện phân dung dịch muối kim loại đứng sau Al dãy điện hóa Ví dụ : Viết PTHH xảy điện phân dung dịch CuSO4 : PTĐL: Catot(-) Cu2+ + 2e → Cu CuSO4 → Cu2+ + SO42Anot (+) SO42- không bị điện phân 2H2O → 4H+ + O2+ 4e Phương trình điện phân : CuSO4 + H2O Cu + O2 ↑+ H2SO4 Xảy tương tự điện phân dung dịch muối kim loại từ Zn → Au với gốc axit NO3- , SO42- Ví dụ : Viết PTHH xảy điện phân dung dịch ZnCl2 : ZnCl2 → Zn2+ + 2Cl- PTĐL: Catot (-) Anot (+) Zn2+ + 2e → Zn 2Cl- → Cl2 + 2e → Phương trình điện phân: ZnCl2 Zn + Cl2 Ví dụ 8: Điện phân 100ml dung dịch CuSO4 0,1M với điện cực trơ vừa bắt đầu sủi bọt bên catot ngừng điện phân Tính pH dung dịch với hiệu suất 100% Thể tích dung dịch xem 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 vừa bắt đầu sủi bọt khí bên catot Cu2+ vừa hết Điện phân dung dịch : CuSO4 : PTĐL: CuSO4 → Cu2+ + SO42- Catot(-) Cu2+ + 2e → Anot (+) SO42- không bị điện phân Cu 2H2O → 4H+ + O2 + 4e 0,01→0,02 0,02 → 0,02 → Số mol e cho anot = số mol e nhận catot → n H+ = 0,02 mol → [H+] = 0,02/0,1 = 0,2 → pH = -lg0,2 = 0,7 → Chọn đáp án B Điện phân hỗn hợp dung dịch muối Ví dụ 9: Viết PTHH xảy điện phân dung dịch hỗn hợp NaCl Cu(NO3)2 : PTĐL: → Na+ + Cl- NaCl Cu(NO3)2 → Cu2+ + 2NO3 Catot(-) Anot (+) (Na+, Cu2+, H2O) (Cl-, NO3-, H2O) Na+ không bị điện phân NO3- không bị điện phân Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 2H2O + 2e → H2 + 2OH- 2H2O → 4H+ + O2 + 4e Phương trình điện phân dung dịch: 2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 ↑ + Cl2 ↑ Cu(NO3)2 + H2O Cu + ½ O2↑ + 2HNO3↑ Ví dụ 10: (Trích Đại học khối A - 2010) Điện phân (với điện cực trơ) dung dịch gồm NaCl CuSO4 có số mol, đến catot xuất bọt khí dừng điện phân Trong trình điện phân trên, sản phẩm thu anot A khí Cl2 O2 B khí H2 O2 C có khí Cl2 D khí Cl H2 → Chọn đáp án: A Ví dụ 11 (Trích Đại học khối A- 2010) Điện phân (điện cực trơ) dung dịch X chứa 0,2 mol CuSO4 0,12 mol NaCl dòng điện có cường độ 2A Thể tích khí (đktc) anot sau 9650 giây điện phân A 2,240 lít B 2,912 lít C 1,792 lít D 1,344 lít Hướng dẫn giải PTĐL: NaCl → Na+ + Cl- CuSO4 → Cu2+ + SO42Catot (-) (Cu2+; Na+, H2O) Anot (+) (SO42-, Cl-, H2O) Na+ không điện phân SO42- không điện phân Cu2+ + 2e → 2Cl- → Cl2 Cu 0,12 + 2e 0,12 2H2O → 4H+ +O2 + 4e 0,02 → 0,08 Vận dụng cơng thức tính số mol electron trao đổi Vkhí = (0,06 + 0,02) 22,4 = 1,792 lít → Đáp án C Ví dụ 12: Điện phân 100 ml dung dịch CuSO4 0,2M AgNO3 0.1M với cường độ dòng điện I = 3.86A Tính thời gian điện phân để khối lượng kim loại bám bên catot 1.72g ? A 250s B 1000s C 500s D 750s Hướng dẫn giải Số gam kim loại Ag tối đa tạo thành : 0,01.108 = 1,08 gam Số gam Cu tối đa tạo thành : 0,02.64 = 1,28 gam Vì mAg < m thực tế < m lí thuyết (mAg + mCu) → 1,08 < 1,72 < 1,08 + 1,28 Điện phân hết AgNO3 , dư phần CuSO4 → Khối lượng Cu tạo thành : 1,72 – 1,08 = 0,64 gam → nCu = 0,01 mol Áp dụng công thức Faraday : Cho Ag : 0,01 = 3,86.t1 / 96500.1 → t1 = 250s Cho Cu : 0,01 = 3,86.t2 / 96500.2 → t2 = 500 s → Tổng thời gian : 250 + 500 = 750 s → Chọn Đáp án D Ví dụ 13: (Trích Đại học khối B – 2009) Điện phân có màng ngăn 500 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm CuCl 0,1M NaCl 0,5M (điện cực trơ, hiệu suất điện phân 100%) với cường độ dòng điện 5A 3860 giây Dung dịch thu sau điện phân có khả hồ tan m gam Al Giá trị lớn m A 4,05 B 2,70 C 1,35 D 5,40 Hướng dẫn giải 10 Số mol e trao đổi điện phân : vận dụng cơng thức tính số mol e trao đổi = 0,2 mol nCuCl2 = 0,1.0,5 = 0,05 mol ; n NaCl = 0,5.0,5 = 0,25 mol → n Cu2+ = 0,05 mol , n Cl- = 0,25 + 0,05.2 = 0,35 mol → Vậy Cl - dư , Cu2+ hết , nên catot có phản ứng điện phân nước (sao cho đủ số mol e nhận catot 0,2) Tại catot : Tại anot : (Na+, Cu2+, H2O) Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e 0,05→0,1 0,2 → 0,2 2H2O + 2e → H2 + 2OH0,1→ (0,2-0,1) → 0,1 Dung dịch sau điện phân có 0,1 mol OH- có khả phản ứng với Al theo phương trình ion thu gọn : Al + OH- + H2O → AlO2- + 3/2 H2 ↑ 0,1 →0,1 mAl max = 0,1.27= 2,7 (g) → Chọn Đáp án B Điện phân dung dịch axit Ví dụ 14: Viết PTHH xảy điện phân dung dich HCl: PTĐL: HCl → Catot(-) Anot (+) 2H+ + 2e → H2 Phương trình điện phân: HCl H+ + Cl2Cl- → Cl2 + 2e H2 + Cl2 Ví dụ 15: Viết PTHH xảy điện phân dung dịch H2SO4 PTĐL: H2SO4 → 2H+ + SO42- Catot(-) 2H+ + 2e → H2 Anot (+) SO42- không điện phân 2H2O → 4H+ + O2 + 4e Phương trình điện phân: H2O H2 ↑+ ½ O2 ↑ Điện phân dung dịch bazơ 11 Ví dụ 16: Viết PTHH xảy điện phân dung dịch NaOH: NaOH → Na+ + OH- Catot(-) Anot (+) Na+ không bị điện phân 4OH- → 2H2O + O2 + 4e 2H2O + 2e → H2 + 2OH– Phương trình điện phân: H2O H2 ↑+ ½ O2 ↑ Ví dụ 17: Tiến hành điện phân (với điện cực Pt) 200 gam dung dịch NaOH 10 % đến dung dịch NaOH bình có nồng độ 25 % ngừng điện phân Thể tích khí (ở đktc) thoát anot catot là: A 149,3 lít 74,7 lít B 156,8 lít 78,4 lít C 78,4 lít 156,8 lít D 74,7 lít 149,3 lít Hướng dẫn giải: mNaOH (trước điện phân) = 20 gam Điện phân dung dịch NaOH thực chất điện phân nước Phương trình điện phân: : H2O 1/2 O2↑ (anot) + H2↑ (catot) → mNaOH không đổi → mdd sau điện phân = 80 gam → mH2O bị điện phân = 200 – 80 = 120 gam → nH2O điện phân = mol → VO2 = 74,7 lít VH2 = 149,3 lít → Chọn đáp án D Điện phân hỗn hợp dung dịch chất điện li (dd muối, dd axit) Ở catot: Ví dụ 18: Điện phân hỗn hợp dung dịch: HCl, CuCl 2, NaCl với điện cực trơ, có màng ngăn Giá trị pH dung dịch thay đổi trình điện phân: A Tăng B Giảm C Tăng giảm D Giảm tăng → Chọn đáp án A (vì thực chất điện phân tao NaOH làm giá trị pH tăng lên) 12 Ví dụ 19 : Điện phân 200 ml dung dịch hỗn hợp gồm HCl 0,1M CuSO 0,5M điện cực trơ Khi catot có 3,2 gam Cu thể tích khí Anot A.0,56 lít B.0,84 lít C.0,672 lít D.0,448 lít Hướng dẫn giải → Cu2+ + SO420,1 → H+ + Cl0,02 PTĐL: CuSO4 0,1 HCl 0,02 Catot(-) Anot (+) SO4 không bị điện phân 2Cl- → Cl2 + 2e 2- Cu2+ + 2e → Cu 0,1 ← 0,05 0,02 → 0,02 2H2O → 4H++ O2 + 4e 0,02 ←0,08 mol Khi catot thoát 3,2 gam Cu tức 0,05 mol → Số mol e nhận Cu2+ nhận 0,1 mol , mà Cl- cho tối đa 0,02 mol → 0,08 mol lại H2O cho → Từ sơ đồ điện phân khí anot : Cl2 0,01mol ; O2 0,02 mol → Tổng thể tích : 0,03.22,4 = 0,672 lít → Chọn đáp án C Ví dụ 20: Điện phân 100 ml hỗn hợp dung dịch gồm FeCl3 1M , FeCl2 2M , CuCl2 1M HCl 2M với điện cực trơ có màng ngăn xốp cường độ dòng điện 5A 40 phút 50 giây catot thu được: A.5,6 g Fe B.2,8 g Fe C.6,4 g Cu D.4,6 g Cu Hướng dẫn giải Theo : n Fe3+ = 0,1 mol ; n Fe2+ = 0,2 mol ; n Cu2+ = 0,1 mol ; n HCl = 0,2 mol Sắp xếp tính oxi hóa ion theo chiều tăng dần : Fe2+ < H+ < Cu2+ < Fe3+ → Thứ tự bị điện phân catot (-) : Fe3+ + 1e → Fe2+ (1) 0,1 → 0,1→ 0,1 13 Cu2+ + 2e → Cu (2) 0,1 → 0,2→ 0,1 H+ + 1e → H2 (3) 0,2→ 0,2 Fe2+ + 2e → Fe (4) 0,2 → 0,4→ 0,2 Theo công thức Faraday số mol e trao đổi hai điện cực : Vì số mol e trao đổi 0,5 mol → Khơng có phản ứng (4) , kim loại thu phản ứng (2) → Khối lượng kim loại thu catot : 0,1.64 = 6,4 gam → Chọn đáp án C Điện phân với điện cực hòa tan …… V Bài tập tự giải Phần trắc nghiệm Câu 1: Điện phân dung dịch NaCl, điện cực trơ, khơng có vách ngăn Sản phẩm thu gồm A H2, Cl2, NaOH B H2, Cl2, NaOH, nước Javen C H2, Cl2, nước Javen D H2, nước Javen Câu 2: Khi điện phân dung dịch muối A giá trị pH khu vực gần catot tăng lên Muối A là: A NaCl B CuCl2 C ZnSO4 D NaNO3: Câu 3: Ion sau bị điện phân trạng thái dung dịch: SO 42-, Cl-, NO3-, Cu2+, Fe3+, Ca2+, H+ A SO42-, Cl-; Ca2+, H+ C SO42-, NO3-, Cu2+, H+ B SO42-, NO3-, Ca2+, H+ D Cu2+, Fe3+, Cl-, H+ Câu 4: Trong trình điện phân, muối X- (X: Cl-, Br-) di chuyển về: A Cực dương bị oxi hóa B Cực âm bị oxi hóa C Cực dương bị khử D Cực âm bị khử 14 Câu 5: Khối lượng Cu catot thu điện phân dung dịch CuSO (điện cực trơ) sau 30 phút với cường độ dòng điện 0.5A A 0.3 gam B 0.45 gam C 1.29 gam D 0.4 gam Câu 6: Tiến hành điện phân 400 ml dung dịch CuSO 0.5M với cường độ dòng điện 1.34A vòng 24 phút Hiệu suất phản ứng điện phân 100% Khối lượng kim loại bám vào catot thể tích khí (ở đktc) anot là: A 0.64 gam Cu 0.224 lít O2 B 0.64 gam Cu 0.112 lít O2 C 0.32 gam Cu 0.224 lít O2 D 0.32gam Cu 0.112 lít O2 Câu 7: Nếu muốn điện phân hoàn toàn (mất màu xanh) 400 ml dung dịch CuSO 0.5M với cường độ dòng điện I = 1.34A (hiệu suất điện phân 100%) cần thời gian A B C D Câu 8: Điện phân dung dịch muối CuSO4 dư thời gian 1930 giây, thu 1.92 gam Cu catot Cường độ dòng điện q trình điện phân giá trị đây: A 3A B 4.5A C 1.5A D 6A Câu 9: Điện phân dung dịch Cu(NO3)2 với cường độ dòng điện 9.56A đến bắt đầu có khí catot ngừng lại, thời gian điện phân 40 phút Khối lượng Cu sinh catot là: A 7.68 gam B 8.67 gam C 7.86 gam D 8.76 gam Câu 10: Có 200 ml dung dịch hỗn hợp Cu(NO 3)2 AgNO3, để điện phân hết ion kim loại dung dịch cần dùng cường độ dòng điện 0,402A Sau điện phân xong thấy có 3,44 gam kim loại bám catot Nồng độ mol Cu(NO3)2 A 0,2 AgNO3 M C 0,2 M 0,2 M 0,1 M hỗn hợp đầu B 0,1 lần M lượt 0,2 là: M D 0,1 M 0,1 M Phần tự luận 15 Câu 1: Hòa tan 50 gam tinh thể CuSO4.5H2O vào 200 ml dung dịch HCl 0,6 M thu dung dịch X Đem điện phân dung dịch X (các điện cực trơ) với cường độ dòng điện 1,34A Tính khối lượng kim loại catot thể tích khí anot (ở đktc) lần lượtlà (Biết hiệu suất điện phân 100 %): ĐA: 6,4 gam 2,24 lít Câu 2: Điện phân 200 ml dung dịch hỗn hợp AgNO3 0,1 M Cu(NO3)2 0,2 M với điện cực trơ cường độ dòng điện 5A Sau 19 phút 18 giây dừng điện phân, lấy catot sấy khơ thấy tăng m gam Tính giá trị m bao nhiêu? ĐA: m = 3,44 gam Câu 3: Điện phân 100 ml dung dịch CuSO4 0,2 M với cường độ dòng điện 9,65A Tính khối lượng Cu bám vào catot thời gian điện phân t = 200 s t2 = 500 s (Biết hiệu suất điện phân 100 %) ĐA: với t = 200s mCu = 0,64 gam Với t = 500s mCu = 1,6 gam Câu : (ĐHKB 2007) Điện phân dung dịch chứa a mol CuSO b mol NaCl (với điện cực trơ, có màng ngăn xốp) Để dung dịch sau điện phân làm phenolphtalein chuyển sang màu hồng tỉ lệ a b nào? (biết ion SO42- không bị điện phân dung dịch) ĐA: b > 2a Câu 5: Điện phân dung dịch hỗn hợp gồm 0,1 mol FeCl 3, 0,2 mol CuCl2 0,1 mol HCl (điện cực trơ) Khi catot bắt đầu khí anot thu V lít khí (đktc) Biết hiệu suất q trình điện phân 100% Tính giá trị V ? Câu 6: Điện phân dung dịch X có chứa muối sau đây: CaCl 2, FeCl3, ZnCl2, CuCl2 Ion bị khử catot ion nào? Vì sao? ĐA: Fe3+ theo thứ tự nhận e theo quy tắc catot Câu 7: Điện phân dung dịch X có chứa muối sau đây: CaCl 2, FeCl3, ZnCl2, CuCl2 Kim loại bị thu catot kim loại nào? Giải thích sao? ĐA: Kim loại bị thu Cu Vì theo quy tắc catot Fe 3+ nhận e trước nhận 1e để trở thành Fe2+ điện phân tiếp tục xảy theo liệu 16 Câu 8: Điện phân dung dịch hỗn hợp chứa 0,15 mol FeCl3; 0,3 mol CuCl2; 0,1mol NaCl đến catot bắt đầu sủi bọt khí ngừng điện phân Tại thời điểm này, catot tăng lên gam? ĐA: 27,6 gam Câu 9: Viết phương trình điện phân dung dịch hỗn hợp CuSO4 a mol; NaCl b mol trường hợp xảy ra? HD: biện luận với trường hợp khác như: a b = 2a b b > 2a c b < 2a Câu 10: (Trích đề thi đại học khối A năm 2012) Điện phân 150 ml dung dịch AgNO3 1M với điện cực trơ t giờ, cường độ dòng điện khơng đổi 2,68A (hiệu suất q trình điện phân 100%), thu chất rắn X, dung dịch Y khí Z Cho 12,6 gam Fe vào Y, sau phản ứng kết thúc thu 14,5 gam hỗn hợp kim loại khí NO (sản phẩm khử N+5) Giá trị t ĐA: t = 1,0 VI MỘT SỐ CHÚ Ý KHI GIẢI BÀI TẬP VỀ ĐIỆN PHÂN Chất tham gia điện phân dung dịch phải chất điện li mạnh tan hồn tồn Khối lượng catot tăng 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) - Độ giảm khối lượng dung dịch: Δm = (m kết tủa + m khí) Khi điện phân dung dịch: + Hiđroxit kim loại hoạt động hóa học mạnh (KOH, NaOH, Ba(OH) 2,…) + + Axit Muối có tạo oxi axit có (HNO3, oxi bazơ H2SO4, kiềm HClO4,…) (KNO 3, Na2SO4,…) → Thực tế điện phân H2O H2 (ở catot) O2 (ở anot) Khi điện phân dung dịch với anot kim loại không trơ (khơng phải Pt hay điện cực than chì) anot xảy q trình oxi hóa điện cực Có thể có phản ứng phụ xảy cặp: chất tạo thành điện cực, chất tan dung dịch, chất dùng làm điện cực Ví dụ: + Điện phân nóng chảy Al2O3 (có Na3AlF6) với anot làm than chì điện cực bị ăn mòn dần chúng cháy oxi sinh + Điện phân dung dịch NaCl không màng ngăn tạo nước Javen có khí 17 H2 catot + Phản ứng axit dung dịch với kim loại bám catot Từ công thức Faraday → số mol chất thu điện cực - Nếu đề cho I t trước hết tính số mol electron trao đổi điện cực (n e) theo công thức: (với F = 96500 t = giây F = 26,8 t = giờ) Sau dựa vào thứ tự điện phân, so sánh tổng số mol electron nhường nhận với ne để biết mức độ điện phân xảy Ví dụ để dự đốn xem cation kim loại có bị khử hết khơng hay nước có bị điện phân khơng H 2O có bị điện phân điện cực nào… Nếu đề cho lượng khí điện cực thay đổi khối lượng dung dịch, khối lượng điện cực, pH,…thì dựa vào bán phản ứng để tính số mol A Q n F A It n 96500 electron thu nhường điện cực thay vào công thức ( m= × = ) để tính I t - Nếu đề yêu cầu tính điên lượng cần cho q trình điện phân áp dụng cơng thức:Q=I.t=ne.F - Trong nhiều trường hợp dùng định luật bảo toàn mol electron (số mol electron thu catot = số mol electron nhường anot) để giải cho nhanh dựa vào thứ tự điện phân, so sánh tổng số mol electron nhường nhận với số mol e trao đổi để biết mức độ điện phân xảy C KẾT LUẬN Qua thực tế giảng áp dụng phương pháp trên, tơi thấy để giúp học sinh chủ động trình lĩnh hội kiến thức giải nhanh tập điện phân vai trò chủ yếu thuộc giáo viên Do vậy, giáo viên cần phải: - Nghiên cứu, tìm tòi tài liệu liên quan đến tập điện phân, hệ thống nội dung phân loại dạng tập, đặc biệt tìm phương pháp giải phù hợp để truyền thụ cho học sinh cách có hiệu 18 - Trong trình giảng dạy tiết liên quan đến kim loại cần lồng ghép tập điện phân để rèn luyện kỹ giải tập điện phân cho học sinh * Đối với học sinh: - Cần nắm chất trình điện phân - Có kỹ nhận dạng tập, biết cách vận dụng linh hoạt phương pháp giải, cơng thức tính phù hợp toán điện phân thực chất phản ứng oxi hóa khử học sinh cần nắm phương pháp giải tốn phương pháp bảo tồn electron Chuyên đề điện phân chuyên đề quạn trọng q trình ơn thi THPT Quốc gia Trong q trình biện soạn, trình bày khơng tránh sai sót, tơi mong đồng nghiệp góp ý để chuyên đề điện phân thu kết cao giảng dạy D TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Xuân Trọng (chủ biên), Sgk Hóa học 12 (nâng cao)- NXB giáo dục, Hà nội 2008 Đề thi Đại học – Cao đẳng năm 2007, 2008, 2009, 2010, 2011,2012, 2013, 2014 Đề thi THPT Quốc gia năm 2015 Hồng Nhâm, Hóa học vơ – Tập – NXB giáo dục, 2003 Ngô Ngọc An, Phản ứng oxi hóa- khử điện phân- NXB giáo dục, Hà nội 2006 Nguyễn Xuân Trường, Bài tập Hóa học trường phổ thơng - NXB sư phạm, 2003 Nguyễn Xuân Trường, Ôn luyện kiến thức hóa học đại cương vơ trung học phổ thông – NXB Giáo dục, Hà Nội 2008 Bài giảng trực tuyến miễn phí chuyên đề “điện phân” thầy Nguyễn Khắc Ngọc trung tâm “Học mãi” giảng Bài giảng trực tuyến miễn phí chuyên đề “điện phân” thầy Huỳnh Ngọc Sơn trung tâm “Học mãi” giảng 19 Bộ đề mẫu Bộ giáo dục đào tạo hàng năm 20 ... thường, phản ứng điện phân tác dụng điện chất môi trường điện phân không trực tiếp cho e mà phải truyn qua dõy dn Các trờng hợp điện phân 2.1 Điện phân nóng chảy Phương pháp điện phân nóng chảy... trình điện phân - Có kỹ nhận dạng tập, biết cách vận dụng linh hoạt phương pháp giải, cơng thức tính phù hợp tốn điện phân thực chất phản ứng oxi hóa khử học sinh cần nắm phương pháp giải tốn phương. .. GIẢI BÀI TẬP VỀ ĐIỆN PHÂN Chất tham gia điện phân dung dịch phải chất điện li mạnh tan hoàn toàn Khối lượng catot tăng khối lượng kim loại tạo thành sau điện phân bám vào - m (dung dịch sau điện