Tailieumoi.vn xin giới thiệu đến các quý thầy cô, các em học sinh đang trong quá trình ôn tập tài liệu Lý thuyết, bài tập về điện phân có đáp án môn hóa học lớp 12, tài liệu bao gồm 7 trang, đầy đủ lý thuyết, phương pháp giải chi tiết và bài tập có đáp án (có lời giải), giúp các em học sinh có thêm tài liệu tham khảo trong quá trình ôn tập, củng cố kiến thức và chuẩn bị cho bài thi môn Hóa học sắp tới. Chúc các em học sinh ôn tập thật hiệu quả và đạt được kết quả như mong đợi.

Mời các quý thầy cô và các em học sinh cùng tham khảo và tải về chi tiết tài liệu dưới đây:

BÀI TẬP ĐIỆN PHÂN

Bài giảng Hóa học 12 Bài 21: Điều chế kim loại

Phần I: Lý thuyết cần nắm:
1/ Quá trình điện phân: Là quá trình oxi hóa-khử xảy ra ở bề mặt các điện cực khi cho dòng điện một chiều đi qua hợp chất nóng chảy, hoặc dung dịch chất điện li.
2/ Quá trình xảy ra ở các điện cực:
    - Anod (cực dương): ở đây xảy ra sự oxi hóa.
Các ion âm sẽ bị hút về anod
+ Nếu là S2-, Cl-, Br-, I- thì chúng bị điện phân trước H2O theo thứ tự tính khử giảm dần như sau: 
 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 H2O sẽ điện phân theo phương trình:      
2H2O → O2 + 4H+ + 4e
+ Nếu là các ion: NO3-, SO42-, CO32-, PO43-...thì chúng không bị điện phân mà H2O bị điện phân.
- Catod (cực âm): ở đây xảy ra sự khử
Các cation kim loại và H+ bị hút về cực âm và chúng bị khử theo thứ tự trong dãy điện hóa (ion có tính oxi hóa mạnh hơn bị khử trước):  Mn+ + ne → M.
Chú ý: các cation của kim loại mạnh (IA, IIA, Al) không bị điện phân (đối với điện phân dung dịch). Cụ thể thứ tự như sau:
 
Nếu H2O điện phân sẽ điện phân theo phương trình:      
2H2O + 2e → H2 + 2OH- 
         Trên đây là các quá trình xảy ra ở các điện cực, nó vẫn khá dài, chúng ta chỉ cần cho học sinh ghi nhớ ngắn ngọn như sau:
    + Ở catod (cực -): sẽ thu được kim loại hoặc H2 (nếu điện phân dung dịch của kim loại mạnh).
    + Ở anod (cực +): sẽ thu được Cl2 hoặc O2 (nếu hết Cl2, không có Cl2).
3/ Điện phân với điều chế kim loại:
    - Đối với điện phân dung dịch: 
            + Dùng để điều chế kim loại trung bình và yếu (sau Al).
            + Kim loại cần điều chế thường ở dạng dung dịch muối: MCln, M(NO3)n, M2(SO4)n,…
    - Đối với điện phân nóng chảy: 
            + Dùng để điều chế kim loại mạnh (IA, IIA, Al).
            + Kim loại cần điều chế thường ở dạng: muối halogen MXn (đối với kim loại nhóm IA, IIA), bazơ mạnh ( NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2, …), Al2O3.
4/ Các công thức giải toán:
    Công thức Faraday (so với SGK, có thay đổi kí hiệu: thay A bằng M, thay n bằng e)
:            m = M.I.t/e.F     (1).
    Từ công thức Faraday ta chuyển thành 2 công thức sau (tùy mục đích sử dụng cho phù hợp)
    n = I.t/eF    (2)         ;     ne = I.t/F   (3)
Trong đó:     m(g): khối lượng chất sinh ra ở điện cực.
        n(mol): số mol.
        M(g/mol): khối lượng mol phân tử hoặc nguyên tử.
        I(A): cường độ dòng điện.
        t(s): thời gian điện phân.
        e: Số electron trao đổi.
        F = 96500: hằng số Faraday.

Phần II: Cách giải bài tập điện phân
    Một số lưu ý:
    - Khi thực hiện điện phân với 2 thời gian khác nhau với cùng cường độ dòng điện, chẳng hạn như thời gian t (thí nghiệm1) và thời gian 2t (thí nghiệm 2) thì lượng mol chất sinh ra ở thí nghiệm 2 chưa chắc đã gấp đôi ở thí nghiệm 1, nhưng lượng mol.e (ne) ở thí nghiệm 2 chắc chắn gấp đôi ở thí nghiệm 1.
    - Cần phải nắm rõ nội dung của câu “nước bắt đầu điện phân” trong từng trường hợp cụ thể để xác định đúng sản phẩm tạo thành ở 2 cực. Chẳng hạn:
    VD1: Điện phân 100ml dung dịch hỗn hợp gồm Cu(NO3)2 1M và AgNO3 1M đến khi nước bắt đầu điện phân ở 2 cực thì dừng lại. Xác định lượng chất tạo thành ở 2 cực?
        Phân tích: ở anod ta thu được O2 (H2O điện phân), ở catod có thể thu được sản phẩm theo thứ tự: Ag, Cu, H2. Nhưng do “nước bắt đầu điện phân ở 2 cực thì dừng lại”, nghĩa là chỉ mới bắt đầu thu được H2 từ H2O  sản phẩm được tạo thành gồm toàn bộ lượng Ag và Cu từ Ag+ và Cu2+.
    Bài giải:     Ở catod gồm: Ag 0,1mol và Cu 0,1 mol    (tổng ne = 0,3)
    Ở anod có 0,075mol O2 (do bảo toàn mol.e)
    VD2: Điện phân dung dịch hỗn hợp gồm Cu(NO3)2 và NaCl đến khi nước bắt đầu điện phân ở 2 cực thì dừng lại. …
        Phân tích: ở anod ta thu được Cl2 sau đó mới đến O2 (H2O điện phân), ở catod thu được Cu sau đó mới đến H2 (H2O điện phân). Vậy “nước bắt đầu điện phân ở 2 cực thì dừng lại”, nghĩa là Cu2+ hết, Cl- hết, chỉ H2 hoặc O2 được tạo thành.
-    Khối lượng catod tăng chính là khối lượng kim loại tạo thành sau điện phân bám vào.
-    Độ giảm khối lượng của dung dịch:     Δmgiảm =  mrắn  +  mkhí.

    Xét một số câu hỏi trong các đề thi của Bộ giáo dục:
Câu 1: 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. 1,344 lít.     B. 2,240 lít.             C. 1,792 lít.             D. 2,912 lít.
Giải
        ne = I.t/F = 2.9650/96500 = 0,2
        Ở anod: Cl2 0,06 mol (0,12mol.e), chưa đủ 0,2 mol.e  có thêm 0,08 mol.e hay 0,02mol O2.
    Vậy tổng cộng có 0,08mol khí tạo ra ở anod.
    Đáp án: C.

Câu  2: Điện phân có màng ngăn 500 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm CuCl2 0,1M và NaCl 0,5M (điện cực trơ, hiệu suất điện phân 100%) với cường độ dòng điện 5A trong 3860 giây. Dung dịch thu được sau điện phân có khả năng hoà tan m gam Al. Giá trị lớn nhất của m là 
     A. 4,05.     B. 2,70.             C. 1,35.             D. 5,40. 
Giải
        ne = I.t/F = 5.3860/96500 = 0,2 mol.e (chú ý: bằng nhau ở 2 điện cực)
CuCl2 : 0,05mol
NaCl: 0,25mol    Catod: Cu:0,05 mol (0,1mol.e)  có thêm H2: 0,05mol (0,1mol.e)
    Anod: Cl2 : 0,1mol (0,2mol.e)
    Dung dịch: Na+: 0,25 mol.
                  Cl-dư: 0,15 mol (do bảo toàn Cl)
              OH-: 0,1 mol (do BTĐT)
        OH-: 0,1 mol  Al: 0,1mol.
    Đáp án: B.

Câu 3: Điện phân dung dịch hỗn hợp gồm 0,1 mol FeCl3, 0,2 mol CuCl2 và 0,1 mol HCl (điện cực trơ). Khi ở catot bắt đầu thoát khí thì ở anot thu được V lít khí (đktc). Biết hiệu suất của quá trình điện phân là 100%. Giá trị của V là    
    A. 5,60.    B. 11,20.            C. 22,40.            D. 4,48.
Giải
        Phân tích: Thứ tự điện phân có thể có ở catod: Fe3+  Fe2+; Cu2+  Cu; H+  H2; Fe2+  Fe. Theo đề bài: “catot bắt đầu thoát khí”, nghĩa là mới vừa điện phân xong Cu2+. Ở anod thu Cl2.
    Bảo toàn e, ta có: 0,1.1 + 0,2.2 = nCl2. 2
nCl2 = 0,25 mol
    Đáp án :A.

Câu 4: Điện phân 2 lít dung dịch hỗn hợp gồm NaCl và CuSO4 đến khi H2O bị điện phân ở hai cực thì dừng lại, tại catot thu 1,28 gam kim loại và anot thu 0,336 lít khí (ở đktc). Coi thể tích dung dịch không đổi thì pH của dung dịch thu được bằng
   A. 12.                            B. 1.                                C. 13.                                      D. 2.
Giải