Lý thuyết Điện phân (Hóa 12 Cánh diều 2024)

Nguyễn Mạnh Tài Ngày: 26-12-2024 Lớp 12

1 K

Với tóm tắt lý thuyết Hóa học lớp 12 Bài 12: Điện phân sách Cánh diều hay, chi tiết cùng với 10 bài tập trắc nghiệm chọn lọc có đáp án giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn Hóa học 12.

Lý thuyết Hóa học 12 Bài 12: Điện phân

A. Lý thuyết Điện phân

I. Khái niệm và thứ tự điện phân

1. Khái niệm điện phân

Trong pin điện hóa, điện năng được sinh ra từ phản ứng oxi hóa – khử tự diễn biến. Đối với phản ứng oxi hóa – khử không tự diễn biến, về nguyên tắc có thể làm cho phản ứng xảy ra bằng cách sử dụng dòng điện. Phản ứng này gọi là phản ứng điện phân

Điện phân là quá trình oxi hóa – khử xảy ra trên bề mặt các điện cực dưới tác dụng của dòng điện một chiều đi qua dung dịch chất điện li hoặc chất điện li nóng chảy.

2. Thứ tự điện phân

Nguyên tắc

+ Ở cực âm, chất có tính oxi hóa mạnh hơn (dễ nhận electron hơn) được ưu tiên điện phân trước.

+ Ở cực dương, chất có tính khử mạnh hơn (dễ nhường electron hơn) được ưu tiên điện phân trước.

II. Ứng dụng của điện phân trong thực tiễn

Điện phân có nhiều ứng dụng quan trọng trong thực tiễn, như sản xuất kim loại mạnh (Na, Al,…), mạ điện, tinh chế kim loại.

Sơ đồ tư duy Điện phân

B. Trắc nghiệm Điện phân

Phần I. Câu trắc nghiệm nhiều phương án lựa chọn. Mỗi câu hỏi chỉ chọn một phương án trả lời.

Câu 1: Phản ứng hóa học chính xảy ra trong quá trình điện phân nóng chảy Al₂O₃ trong 3NaF.AlF₃ là

A. 2AlF₃ → 2Al + 3F₂.

B. 2NaF → Na + F₂.

C. 2H₂O → 2H₂ + O.

D. 2Al₂O₃ → 4Al + 3O₂.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Phản ứng hóa học chính xảy ra trong quá trình điện phân nóng chảy Al₂O₃ trong 3NaF.AlF₃ là: 2Al₂O₃ → 4Al + 3O₂.

Câu 2

C. Fe.

D. Mg.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Trong công nghiệp, phương pháp điện phân dung dịch được dùng để sản xuất các kim loại hoạt động trung bình và yếu.

Vậy Zn được sản xuất bằng phương pháp điện phân dung dịch.

Câu 3: Trong công nghiệp, việc tinh chế đồng từ đồng thô được thực hiện bằng phương pháp điện phân dung dịch với anode làm bằng

A. graphite.

B. platinum.

C. thép.

D. đồng thô.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Quá trình tinh chế kim loại được thực hiện bằng cách điện phân dung dịch chất tan (muối hoặc phức chất) của kim loại đó với anode làm bằng kim loại thô tương ứng.

Câu 4: Điện phân dung dịch chất nào sau đây (dùng điện cực trơ), thu được dung dịch có khả năng làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ?

A. NaBr.

B. NaCl.

C. CuSO₄.

D. CuCl₂.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

$C u S O_{4}^{} + H_{2} O \overset{d p d d}{\to} C u + H_{2} S O_{4} + \frac{1}{2} O_{2}$

Dung dịch H₂SO₄ làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ.

Câu 5: Trong quá trình mạ bạc cho một chiếc vòng bằng thép thì ở anode xảy ra quá trình

A. Ag → ${Ag}^{+}$ + 1e.

B. Fe → ${Fe}^{2+}$ + 2e.

C. 2H₂O → 4 $H^{+}$ + O₂ + 4e.

D. C → $C^{4+}$ + 4e.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Phương pháp điện phân được dùng trong mạ điện, trong đó ion kim loại bị khử, tạo thành lớp kim loại rắn bao phủ trên bề mặt cần mạ.

Trong quá trình mạ bạc cho một chiếc vòng bằng thép thì ở anode xảy ra quá trình Ag → ${Ag}^{+}$ + 1e.

Câu 6: Ion halide hầu như không bị điện phân trong dung dịch là

A. ${Br}^{-}$ .

B. $I^{-}$ .

C. $F^{-}$ .

D. ${Cl}^{-}$ .

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Ion F^- hầu như không bị điện phân trong dung dịch.

Câu 7: Trong công nghiệp, quá trình điện phân dung dịch NaCl bão hòa (điện cực trơ, có màng ngăn xốp) tạo ra khí nào sau đây ở cathode?

A. Hydrogen.

B. Chlorine.

C. Oxygen.

D. Hydrogen chloride.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

$2 N a C l + 2 H_{2} O \overset{d p d d}{\to} \underset{c a t h o d e}{\underset{⏟}{2 N a O H + H_{2}}} + \underset{a n o d e}{\underset{⏟}{C l_{2}}}$

Câu 8: Khi điện phân dung dịch gồm NaCl 1 M và NaBr 1 M, quá trình oxi hóa đầu tiên xảy ra ở anode là

A. 2H₂O → 4 $H^{+}$ + O₂ + 4e.

B. 2 ${Cl}^{-}$ → Cl₂ + 2e.

C. 2 ${Br}^{-}$ → Br₂ + 2e.

D. Na → ${Na}^{+}$ + 1e.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Tại anode có thể xảy ra phản ứng oxi hóa: Br^-, Cl^-, H₂O.

Do Br^- dễ bị oxi hóa hơn nên bị oxi hóa trước.

Câu 9: Trong quá trình điện phân dung dịch CuSO₄ với anode bằng graphite, ở anode xảy ra quá trình

A. 2H₂O → 4 $H^{+}$ + O₂ + 4e.

B. 2H₂O → 4 $H^{+}$ + O₂ + 4e.

C. ${Cu}^{2+}$ + 2e → Cu.

D. Cu → ${Cu}^{2+}$ + 2e.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Ở anode có thể xảy ra sự oxi hóa SO₄^2- hoặc H₂O. Tuy nhiên H₂O dễ bị oxi hóa hơn nên bị oxi hóa trước tạo thành O₂.

2H₂O → 4 $H^{+}$ + O₂ + 4e

Câu 10: Khi điện phân dung dịch gồm Cu(NO₃)₂ 0,1 M và AgNO₃ 0,1 M, quá trình khử đầu tiên xảy ra ở cathode là

A. ${Ag}^{+}$ + 1e → Ag.

B. ${Cu}^{2+}$ + 2e → Cu.

C. 2H₂O + 2e → H₂+ 2 ${OH}^{-}$ .

D. 2 $H^{+}$ + 2e → H₂.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Tại cathode xảy ra các quá trình khử Ag⁺, Cu²⁺ và H₂O.

Vì Ag⁺ dễ bị khử hơn, nên quá trình khử đầu tiên xảy ra ở cathode là:

Ag⁺+ 1e → Ag

Phần II. Câu trắc nghiệm đúng sai. Trong mỗi ý a, b, c, d mỗi câu, hãy chọn đúng hoặc sai.

Câu 11: Trong quá trình điện phân dung dịch CuSO₄ với anode bằng đồng.

a) Ở anode xảy ra quá trình oxi hóa nước.

b) Khối lượng anode không thay đổi.

c) Nồng độ CuSO₄ trong dung dịch giảm dần.

d) Khối lượng cathode tăng.

Hướng dẫn giải

a) Sai. Ở anode xảy ra quá trình oxi hóa kim loại đồng: Cu → Cu²⁺ + 2e

b) Sai. Khối lượng anode giảm.

c) Sai. Nồng độ dung dịch CuSO₄ không đổi.

d) Đúng. Vì ở cathode xảy ra quá trình khử ion Cu²⁺ + 2e → Cu nên khối lượng cathode tăng.

Câu 12: Điện phân dung dịch NaCl bão hòa (với điện cực trơ, màng ngăn xốp) đến khi nồng độ NaCl giảm đi một nửa thì dừng điện phân.

a) Dung dịch sau điện phân làm phenolphthalein chuyển màu hồng.

b) Ở cathode chỉ xảy ra quá trình khử ion Na⁺.

c) Số mol khí Cl₂ thoát ra ở anode bằng số mol H₂ thoát ra ở cathode.

d) Thứ tự điện phân ở anode là H₂O, ${Cl}^{-}$ .

Hướng dẫn giải

a) Đúng. Ở cathode xảy ra quá trình điện phân nước: 2H₂O + 2e → H₂+ 2 ${OH}^{-}$ , dung dịch môi trường base, làm phenolphthalein chuyển màu hồng.

b) Sai. Ở cathode xảy ra quá trình điện phân nước.

c) Đúng. Vì số electron trao đổi ở cả hai phản ứng đều bằng nhau, bằng 2.

d) Sai. ${Cl}^{-}$ điện phân trước.

Phần III: Câu hỏi trắc nghiệm yêu cầu trả lời ngắn.

Câu 13: Để mạ 5,0 g bạc lên một đĩa sắt khi điện phân dung dịch chứa ${{[Ag(NH}_{3})_{2}]}^{+}$ với dòng điện có cường độ 1,5 A không đổi cần thời gian t phút.

Cho biết:

- Quá trình khử tại cathode: ${{[Ag(NH}_{3})_{2}]}^{+}$ + 1e → Ag + 2NH₃.

- Điện lượng q = It = n_e. F, F = 96 500 C/mol.

Giá trị của t là bao nhiêu? (Làm tròn kết quả đến phần mười).

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: 49,6

Giải thích:

Số mol electron: n_e = 1. n_Ag = 0,0463 mol

Điện lượng q = n_e . F = 4468 C

$\Rightarrow t = \frac{q}{I} = \frac{4468}{1,5} = 2078s = 49,6 min$

Câu 14: Tiến hành điện phân dung dịch CuSO₄ với anode bằng đồng. Để hòa tan 100 g đồng ở anode trong 8 giờ thì cần cường độ dòng điện bằng bao nhiêu ampe? (Làm tròn kết quả đến phần mười).

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: 10,5 A

Giải thích:

Quá trình oxi hóa ở anode: Cu → Cu²⁺ + 2e

Số mol electron: n_e = 2. n_Cu = 3,125 mol

Điện lượng q = n_e . F = 301563 C

$\Rightarrow I = \frac{q}{t} = \frac{301 563}{28 800} = 10,5 A$

Câu 15: Điện phân dung dịch M(NO₃)_n (điện cực trơ, cường độ dòng điện không đổi), ở cathode chỉ thu được 5,4 g kim loại M và ở anode thu được 0,31 lít khí (đkc). Kim loại M là?

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: Ag

Giải thích:

$\overset{B T e}{\to} n . n_{K L} = 4 n_{O_{2}} \Leftrightarrow \frac{5, 4}{M} . n = 4. \frac{0, 31}{24, 79} \Rightarrow M = 108 n \overset{n = 1}{\to} M = 108 (A g)$