Chuyên đề điện phân (tiết 1)

 hai điện cực đều có nước.
2. ở catôt (cực âm) xảy ra sự khử các cation thành kim loại hoặc nước thành H2 và OH-.
ở anôt xảy ra sự ôxi hóa các anion hoặc nước.
3. Các sản phẩm thoát ra có thể tương tác với nhau theo các phản ứng phụ
III. Điện phân chất điện ly nóng chảy: ôxit ; hiđrôxit ; muối (thường là muối halogenua)
+ Điện phân ôxit nóng chảy: M2Ox 4M + xO2
+ Điện phân nóng chảy hiđrôxit 4M(OH)x4M + 2xH2O + xO2
+ Điện phân nóng chảy muối halogen : 2MXx 2M + xX2
Các phản ứng phụ thường xảy ra : 
 O2 + C = CO2 (hoặc CO)
IV. Điện phân dung dịch chất điện ly .
Thứ tự điện phân ở các điện cực:
ở catôt : cation của kim loại yếu đ cation của kim loại trung bình đ H2O 
ở anot : X- ; S2 - ; CH3COO- ; OH- ; H2O..
(:) Phản ứng ôxi hóa – khử ở các điện cực xảy ra theo đúng quy luật của phản ứng ôxi hóa – khử : chất khử mạnh bị ôxi hóa trước ; chất ôxi hóa mạnh bị khử trước.
2.Điện phân có màng ngăn chỉ đặt ra trong trường hợp điện phân dung dịch muối halogenua . Vai trò của màng ngăn là ngăn cản không cho các sản phẩm ở khu vực anot phản ứng với các chất ở khu vực catot.
3.Trong trường hợp anot làm bằng kim loại cùng tên với một trong những cation có mặt trong dung dịch thì xảy ra hiện tượng anot tan . ở anot kim loại bị tan ra còn ở catôt các phản ứng diễn ra như bình thường.
 V. Cách tính sản phẩm của phản ứng điện phân:
1/ Theo công thức Faraday áp dụng cho từng bán phản ứng trong thời gian xảy ra bán phản ứng đó :
m = 
Trong đó : A là KLPT hoặc KLNT của chất .
I là cường độ dòng điện (A)
t là thời gian điện phân (s)
n là số e trao đổi trong bán phản ứng tương ứng với A
F là hằng số Faraday = 96500.
2.Tính số mol e tham gia trao đổi = It/F rồi áp dụng định luật bảo toàn điện tích hay dựa vào bán phản ứng liên quan.
Trong trường hợp các bình điện phân mắc nối tiếp thì số mol e trao đổi ở các điện cực là bằng nhau.
B. Bài tập điện phân 
I. Các bài tập lý thuyết :
Viết sơ đồ điện phân , phương trình điện phân nóng chảy của các chất sau với điện cực trơ : Al2O3 ; Ca(OH)2 ; CuCl2 . Nếu điện phân các chất trên với điện cực than chì hoặc điện cực sắt thì có gì khác
Viết sơ đồ điện phân và phương trình điện phân xảy ra khi điện phân các dung dịch sau : NaCl ; KOH ; HCl ; H2SO4 ; CuCl2và KNO3.
Viết sơ đồ điện phân dung dịch KCl khi có màng ngăn ; khi không có màng ngăn .
Giải thích quá trình điện phân xảy ra khi điện phân dung dịch CuSO4 với anot bằng Cu.
Viết sơ đồ điện phân ; phương trình điện phân dung dịch hỗn hợp chứa a mol CuSO4 và b mol HCl trong các trường hợp b = 2a ; b 2a.
Viết các quá trình điện phân lần lượt xảy ra ở các điện cực khi điện phân dung dịch hỗn hợp chứa FeCl3 ; CuCl2 và HCl .
Viết phương trình phản ứng có thể xảy ra khi điện phân dung dịch hỗn hợp gồm NaCl ; CuCl2 ; HCl với điện cực trơ màng ngăn xốp . Cho biết pH của dung dịch thay đổi như thế nào.
Cho các chất ACln ; RxOy ; MOH ở trạng thái nóng chảy . Viết phương trình điện phân từng chất . 
(đ66)Hãy nêu sự giống và khác nhau giữa hai quá trình cho Cu tác dụng với dung dịch AgNO3 và điện phân dung dịch AgNO3 với anôt bằng Cu
 Dung dịch A gồm các muối NaNO3 ; Fe(NO3)3 ; Cu(NO3)2 ; AgNO3 . Điện phân dung dịch A cho đến khi catôt có bọt khí thoát ra . Viết phương trình phản ứng mô tả thí nghiệm.
II.Bài toán điện phân
Bài 1: Sau khi điện phân 20 ml dung dịch AgNO3 thu được dung dịch X, thử dung dịch X bằng dung dịch có chứa Cl- không có kết tủa xuất hiện. Sau khi điện phân thấy khối lượng catot thay đổi 2,16 gam.
Tính nồng độ mol của dung dịch AgNO3 và nồng mol của dung dịch X.
Tính thời gian điện phân, biết I = 3 A.
Tính thể tích khí thoát ra ở anot tại đktc.
Bài 2: Cho dòng điện I = 5 A qua 2 lít dung dịch KOH 10% ( d= 1,15), khi dừng điện phân ở anot thu được 3,36 lít khí ở đktc và dung dịch Y.
Viết các PTHH xảy ra ở các điện cực và phản ứng điện phân.
Tính thời gian điện phân.
Tính nồng độ của dung dịch Y.
Bài 3:Dẫn dòng điện qua 2 lít dung dịch KOH 6% ( d=1,05) sau một thời gian thấy nồng độ dung dịch thay đổi 2% .
Tìm lượng chất thoát ra trên điện cực sau điện phân.
Nếu I = 5A thì điện phân bao lâu. 
Bài 4: Điện phân dung dịch chứa 10 gam hỗn hợp KCl & KOH với dòng điện 5 A thì hết 6 phút 25 giây.
Tính thành phần của hỗn hợp đầu.
Phải dùng bao nhiêu ml dung dịch HCl 10% ( d=1,1) mới đủ trung hoà dung dịch ban đầu và dung dịch sau khi điện phân.
Bài 5: Điện phân 1 lít dung dịch NaCl ( d= 1,2 ), trong quá trình điện phân chỉ có duy nhất một khí thoát ra khỏi bình điện phân. Cô cạn dung dịch sau điện phân thu được 125 gam chất rắn khan. Nhiệt phân chất rắn này thì khối lượng chất rắn giảm 8 gam .
Tính hiệu suất của quá trình điện phân.
Tính nồng độ của dung dịch NaCl.
Tính khối lượng dung dịch sau điện phân.
Bài 6: Điện phân với điện cực trơ 200 ml dung dịch Cu(NO3)2 đến khi bắt đầu có khí thoát ra ở catot thì dừng lại, để yên dung dịch cho đến khi khối lượng của catot không thay đổi, thấy khối lượng catot tăng 3,2 gam so với lúc chưa điện phân.Tính nồng độ mol của dung dịch Cu(NO3)2 trước khi điện phân.
Bài 7: Những quá trình nào đã xảy ra trên bề mặt của điện cực Pt khi điện phân 1 lít dung dịch AgNO3 . Viết sơ đồ điện phân và phương trình dạng tổng quát.
 Nếu môi ttrường của dung dịch sau điện phân có pH = 3 với hiệu suất điện phân là 80%, thể tích dung dịch coi như không đổi thì nồng độ các chất trong dung dịch sau điện phân là bao nhiêu? Khối lượng AgNO3 trong dung dịch ban đầu là bao nhiêu. 
Bài 8: Tính thể tích dung dịch NaOH 0,01 M cần để tác dụng vừa hết với 10 ml dung dịch A chứa H2SO4 0,1M và CuSO4 0,05M. Tính thời gian điện phân 100 ml dung dịch A với dòng điện 0,05A để thu được 0,016 gam Cu. Biết hiệu suất điện phân là 80%.
Bài 9: Trộn 200 ml dung dịch AgNO3 với 350ml dung dịch Cu(NO3)2 được 550 ml dung dịch A. Điện phân 250 ml dung dịch A bằng điện cực trơ với hiệu suất dòng điện 80%, cường độ 0,429A thì sau 6 giờ 15 phút ở catot bắt đầu xuất hiện khí, khi đó khối lượng catot tăng thêm 6,36 gam . Viết sơ đồ điện phân và Tính nồng độ mol của các chất trước khi trộn.
Bài 10:Hoà tan 14,9 gam KClvà 54,6 gam Cu(NO3)2 vào nước rồi điện phân dung dịch thu được với các điện cực trơ có màng ngăn cho đến khí khối lượng của dung dịch giảm đi 21,5 gam thì nhắt mạch điện, dung dịch sau điện phân có thể tích 500 ml. 
Xác định nồng độ mol của từng chất trong dung dịch sau điện phân.
Tính thời gian điện phân nếu cường độ dòng là 5 A.
Bài 11: Khi điện phân 100 ml dung dịch chứa NaCl và HCl người ta thu được ở catot 0,0448 lít khí ở đktc, sau khi trung hoà hoàn toàn dung dịch thu được sau điện phân bằng 30 ml dung dịch NaOH 0,015M,. người ta thêm tiếp 40 ml dung dịch AgNO3 0,1M vào hỗn hợp thu được. Lượng AgNO3 dư sau phản ứng tác dụng vứa đủ với 10 ml dung dịch NaCl 0,28 M.
Giải thích quá trình thí nghiệm và viết phương trình phản ứng .
Tính nồng độ mol của dung dịch NaCl và HCl trước điện phân.
Cho I = 0,15A. Tính thời gian điện phân.
Bài 12: Điện phân 500 ml dung dịch chứa đồng thời CuSO4 và HCl với cường độ dòng điện I = 3,86 A, thấy ở catot có 1,28 gam Cu được tạo ra và còn lại dung dịch A.
Tính thời gian điện phân. 
Dung dịch A tác dụng vừa đủ với 1,08 gam Mg, sinh ra 0,784 lít khí H2 ở đktc. Tính nồng độ mol của CuSO4 và HCl trong dung dịch ban đầu.
Bài 13: Điện phân có màng ngăn với điện cực trơ một dung dịch chứa m gam hỗn hợp CuSO4 và NaCl ở anot thu được 0,448 lit khí ở đktc. Dung dịch sau điện phân có thể hòa tan tối đa 0,68 gam bột Al 2O3 .Biết rằng quá trình điện phân được tiến hành đến khi nước bắt đầu bị điện phân ở cả hai điện cực thì dừng lại . Tính m . Sau khi điện phân khối lượng catôt tăng bao nhiêu gam , khối lượng dung dịch giảm bao nhiêu gam (giả sử nước bay hơi không đáng kể)
Bài 14: Điện phân với điện cực trơ dung dịch muối sunfat kim loại hóa trị hai với I = 3A . Sau 1930s thấy khối lượng catôt tăng 1,92g . Viết sơ đồ và phương trình điện phân . Tìm kim loại trong muối sunfat đó . Tính thể tích khí sinh ra ở anôt ở 25oC và 770mmHg. Nếu khí thu được có lẫn hơi nước hãy tìm 3 hóa chất để làm khô khí đó.(trong dung dịch vẫn còn muối dư)
Bài 15: Điện phân 500ml dung dịch hỗn hợp CuSO4 và HCl với I = 3,86A thấy ở catôt tách ra 1,28g Cu và còn lại dung dịch A . Tính thời gian điện phân .Dung dịch A tác dụng vừa đủ với 1,08g Mg sinh ra 0,784 lit H2 ở đktc . Tính nồng độ mol/l của các chất trong dung dịch ban đầu .
Bài 16: Điện phân hai lit dung dịch CuSO4 0,5M với điện cực trơ . Sau một thời gian ngừng điện phân và cho đi qua dung dịch sau điện phân một luồng khí A lấy dư thu được 72g kết tủa đen . Biết rằng khi đốt khí A trong O2 dư thu được hơi nước và khí B có khả năng làm mất màu nước Br2 .Xác định A ; B .Tính thể tích khí thoát ra ở đktc ở anot . Tính thể tích dung dịch HNO360% d = 1,37 cần thiết để hòa tan lượng kim loại kết tủa trên catot giả sử khí thoát ra là NO2 .
Câu 17: Mắc nối tiếp 3 bình điện phân . Bình I chứa dung dịch CuSO4 . Bình II chứa dung dịch KCl có màng ngăn xốp , bình III chứa dung dịch AgNO3 . Hỏi sau khi catôt ở bình I thoát ra 3,2g kim loại thì ở các điện cực còn lại thoát ra chất gì ? bao nhiêu gam ? bao nhiêu lit . Biết rằng sau điện phân các dung dịch vẫn còn muối (không được dùng công thức Faraday).
Câu 18: Hòa tan 2,8 gam BaCl2.4H2O thu được 500ml dung dịch A . Tính nồng độ mol/l của dung dịch A . Lấy 1/10 dung dịch A đem điện phân có màng ngăn trong 16’5” với I = 0,1A . Tính % BaCl2 bị điện phân . Lấy 1/10 dung dịch A đem điện phân có màng ngăn trong 24’ với I = 0,268A . Tính số gam mỗi chất thoát ra ở các điện cực . 
Câu 19 : Dung dịch A chứa 0.5 mol CuSO4 và x mol KCl. Điện phân dung dịch A đến khi khí bắt đầu thoát ra ở cả hai điện cực thì ngừng lại thu được dung dịch B và có y gam chất rắn bám vào catốt. Dung dịch B vào đủ hòa tan 0,1 mol Zn(OH)2. Tính x, y và thể tích khí thoát ra ở mỗi điện cực ở đktc.
Cõu 20:(Trớch đề thi TS ĐH 2011) Điện phõn dung dịch gồm 7,45 gam KCl và 28,2 gam Cu(NO3)2 (điện cực trơ, màng ngăn xốp) đến khi khối lượng dung dịch giảm đi 10,75 gam thỡ ngừng điện phõn (giả thiết lượng nước bay