Bài tập điện phân nâng cao có lời giải

Bài viết điện phân nâng cao với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập điện phân nâng cao.

Bài tập điện phân nâng cao có lời giải

Tài liệu Bài tập điện phân nâng cao có lời giải Hóa học lớp 12 chọn lọc, có lời giải với phương pháp giải chi tiết, các dạng bài tập từ cơ bản đến nâng cao có trong đề thi Đại học giúp học sinh ôn thi Tốt nghiệp THPT môn Hóa học đạt kết quả cao.

Bài giảng: Tổng hợp bài tập về kim loại - Cô Nguyễn Thị Thu (Giáo viên VietJack)

I. Tìm hiểu về hệ điện phân

        Ta có thể hiểu một hệ điện phân (dung dịch) đơn giản gồm:

+ Một bình đựng dung dịch chất điện phân, ví dụ dung dịch CuSO₄, CuCl₂, KCl, FeCl₂, Fe(NO₃)₂,… hoặc dung dịch hỗn hợp nhiều chất.

+ Hai cực gồm cực (+) và Anôt và cực (−) catôt được nối trực tiếp với các cực tương ứng của dòng điện một chiều.

Tại cực − catôt

Các ion dương bị hút về phía catôt.

Thứ tự điện phân là:

Các ion của kim loại từ không bị điện phân.

Phương trình điện phân .

Tại cực + anôt

Các ion âm bị hút về phía anôt.

Thứ tự điện phân là: .

Các ionkhông bị điện phân trong dung dịch.

Phương trình điện phân .

Chú ý: Nếu anôt làm bằng kim loại (Cu) thì anôt sẽ bị tan (bị điện phân) đầu tiên.

II. Tư duy giải toán điện phân

Chúng ta sẽ tư duy chặn đầu bằng cách hỏi xem:

+ Dung dịch sau điện phân còn gì ?

+ Ở hai cực xảy ra những phản ứng gì ?

+ Khối lượng thay đổi là do đâu ?

+ Số mol có tính ngay được theo công thức ?

+ Cần chú ý sau điện phân có  .

+ Cuối cùng là áp các định luật bảo toàn.

III. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Điện phân (với điện cực trơ) 200 ml dung dịch CuSO₄ nồng độ x mol/l, sau một thời gian thu được dung dịch Y vẫn còn màu xanh, có khối lượng giảm 8 gam so với dung dịch ban đầu. Cho 16,8 gam bột sắt vào Y, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 12,4 gam kim loại. Giá trị của x là:

A. 1,25.                         B. 2,25                               

C. 3,25.                         D. 1,5.

Định hướng tư duy giải:

Ví dụ 2: Điện phân 150 ml dung dịch AgNO₃ 1M với điện cực trơ trong t giờ, cường độ dòng điện không đổi 2,68A (hiệu suất quá trình điện phân là 100%), thu được chất rắn X, dung dịch Y và khí Z. Cho 12,6 gam Fe vào Y, sau khi các phản ứng kết thúc thu được 14,5 gam hỗn hợp kim loại và khí NO (sản phẩm khử duy nhất của ). Giá trị của t là

A. 0,8                            B. 1,2                                 

C. 1,0                            D. 0,3

Định hướng tư duy giải:

Ví dụ 3: Điện phân dung dịch chứa 0,2 mol NaCl và x mol Cu(NO₃)₂ với điện cực trơ, sau một thời gian thu được dung dịch X (vẫn còn màu xanh) và khối lượng dung dịch giảm 21,5 gam. Cho thanh sắt vào dung dịch X đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thấy khối lượng thanh sắt giảm 1,8 gam và thấy thoát ra khí NO duy nhất. Giá trị của x là:

A. 0,4                            B. 0,5                                 

C. 0,6                            D. 0,3

Định hướng tư duy giải:

+ Có khí NO thoát ra nghĩa là dung dịch sau điện phân có  đã bị điện phân hết.

+ Dung dịch còn màu xanh chứng tỏ chưa bị điện phân hết.

+ Tư duy đón đầu với dung dịch cuối cùng chứa Fe(NO₃)₂ và NaNO₃.

Ví dụ 4: Điện phân 200 ml dung dịch hỗn hợp Cu(NO₃)₂ xM, KCl yM (điện cực trơ, màng ngăn) đến khi nước bắt đầu điện phân ở cả 2 điện cực thì dừng lại. Dung dịch sau điện phân có khối lượng giảm 14 gam so với dung dịch ban đầu và dung dịch này hòa tan tối đa 3,96 gam Zn(OH)₂. Biết thời gian điện phân là 19300 giây. Giá trị x, y cường độ dòng điện là:

A. 0,6M; 0,8M; 1,2A    B. 1M; 1,5M; 1A               

C. 1M; 2M; 2A             D. 0,6M; 2M; 2A

Định hướng tư duy giải:

Ví dụ 5: Cho 14,625 gam NaCl vào 300 ml dung dịch Cu(NO₃)₂ 1M thu được dung dịch X. Tiến hành điện phân dung dịch X bằng điện cực trơ, màng ngăn xốp tới khi dung dịch giảm 26,875 gam thì ngừng điện phân. Cho m gam bột Fe vào dung dịch sau điện phân, kết thúc phản ứng thấy có khí NO thoát ra (Sản phẩm khử duy nhất) và 0,6m gam hỗn hợp kim loại. Giá trị gần nhất với m là:

A. 11                             B. 12                                  

C. 14                             D. 13

Định hướng tư duy giải:

IV. Bài tập vận dụng

Câu 1: Hỗn hợp X gồm Fe(NO₃)₂ và KCl. Cho 80,7 gam X tan hết vào H₂O thu được dd Y. Điện phân dung dịch Y (có màng ngăn, điện cực trơ) đến khi H₂O bắt đầu điện phân ở hai cực thì dừng điện phân. Thấy số mol khí thoát ra ở anot bằng 3 lần số mol khí thoát ra từ catot. Lấy ½ dung dịch Y cho tác dụng với dung dịch AgNO₃ dư thu được y gam kết tủa. Các phản ứng hoàn toàn. Giá trị của y là:

A. 86,1                          B. 53,85                             

C. 43,05                        D. 29,55

Chọn đáp án B

Định hướng tư duy giải

Câu 2: Cho 7,76 gam hỗn hợp X gồm Fe và Cu (tỉ lệ số mol Fe : Cu = 7 : 6) tác dụng với dung dịch chứa 0,4 mol HNO₃ thu được dung dịch Y và khí NO (sản phẩm khử duy nhất của ). Tiến hành điện phân dung dịch Y với điện cực trơ, cường độ dòng điện không đổi I = 9,65A trong thời gian t giây, thấy khối lượng catot tăng 4,96 gam (kim loại sinh ra bám hết vào catôt). Giá trị của t là

A. 2000                         B. 2400                              

C. 2337                         D. 2602

Chọn đáp án A

Định hướng tư duy giải

Câu 3: Điện phân với điện cực trơ dung dịch chứa 0,2 mol AgNO₃ với cường độ dòng điện 3,86 A, trong thời gian t giây thu được dung dịch X (hiệu suất quá trình điện phân là 100%). Cho 16,8 gam bột Fe vào X thấy thoát ra khí NO (sản phẩm khử duy nhất) và sau các phản ứng hoàn toàn thu được 22,7 gam chất rắn. Giá trị của t là:

A. 3000                         B. 5000                              

C. 3600                         D. 2500

Chọn đáp án D

Định hướng tư duy giải

Câu 4: Điện phân 100 gam dung dịch X chứa 0,15 mol CuSO₄ và a mol KCl (điện cực trơ, màng ngăn xốp), đến khi nước bắt đầu bị điện phân ở cả hai điện cực thì ngừng, thu được dung dịch Y. Dung dịch Y hòa tan tối đa 2,7 gam Al. Giả sử hiệu suất điện phân là 100%, khí sinh ra không tan trong nước. Nồng độ phần trăm của K₂SO₄ trong Y là?

A. 34,30%                     B. 26,10%                          

C. 33,49%                     D. 27,53%

Chọn đáp án A

Định hướng tư duy giải

Câu 5: Điện phân 200 ml dung dịch hỗn hợp Cu(NO₃)₂ xM, KCl yM (điện cực trơ, màng ngăn) đến khi nước bắt đầu điện phân ở cả 2 điện cực thì dừng lại. Dung dịch sau điện phân có khối lượng giảm 14 gam so với dung dịch ban đầu và dung dịch này hòa tan tối đa 3,96 gam Zn(OH)₂. Biết thời gian điện phân là 19300 giây. Giá trị x, y, cường độ dòng điện là:

A. 0,6M; 0,8M; 1,2A    B. 1M; 1,5M; 1A               

C. 1M; 2M; 2A             D. 0,6M; 2M; 2A

Chọn đáp án A

Định hướng tư duy giải

Câu 6: Cho 14,625 gam NaCl vào 300 ml dung dịch Cu(NO₃)₂ 1M thu được dung dịch X. Tiến hành điện phân dung dịch X bằng điện cực trơ, màng ngăn xốp tới khi dung dịch giảm 26,875 gam thì ngừng điện phân. Cho m gam bột Fe vào dung dịch sau điện phân, kết thúc phản ứng thấy có khí NO thoát ra (sản phẩm khử duy nhất) và 0,6m gam hỗn hợp kim loại. Giá trị gần nhất với m là:

A. 11                             B. 12                                  

C. 14                             D. 13

Chọn đáp án B

Định hướng tư duy giải

Câu 7: Điện phân dung dịch chứa 0,2 mol NaCl và x mol Cu(NO₃)₂ với điện cực trơ, sau một thời gian thu được dung dịch X (vẫn còn màu xanh) và khối lượng dung dịch giảm 21,5 gam. Cho thanh sắt vào dung dịch X đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thấy khối lượng thanh sắt giảm 1,8 gam và thấy thoát ra khí NO duy nhất. Giá trị của x là:

A. 0,4                            B. 0,5                                 

C. 0,6                            D. 0,3

Chọn đáp án B

Định hướng tư duy giải

Câu 8: Điện phân dung dịch X chứa a mol CuSO₄ và 0,15 mol KCl (điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dòng điện không đổi) trong thời gian t giây thu được 2,24 lít khí ở anot (đktc). Nếu thời gian điện phân là 2t giây thì tổng thể tích khí thu được ở 2 điện cực là 4,76 lít (đktc). Biết hiệu suất của quá trình điện phân đạt 100% và các khí sinh ra không tan trong dung dịch. Giá trị của a là:

A. 0,20                          B. 0,15                               

C. 0,25                          D. 0,30

Chọn đáp án A

Định hướng tư duy giải

Câu 9: Điện phân dung dịch chứa 0,15 mol Fe(NO₃)₃; 0,25 mol Cu(NO₃)₂ với điện cực trơ cường độ dòng điện 2,68A trong 8 giờ thu được dung dịch X. Lấy dung dịch X ra khỏi bình điện phân và để yên cho đến khi phản ứng kết thúc thu được dung dịch Y và có khí NO thoát ra. Dung dịch Y có thể hòa tan tối đa bao nhiêu gam Cu? (biết NO là sản phẩm khử duy nhất của các phản ứng trên).

A. 15,60                        B. 16,40                             

C. 17,20                        D. 17,60

Chọn đáp án A

Định hướng tư duy giải

Câu 10: Điện phân dung dịch hỗn hợp NaCl và 0,05 mol CuSO₄ bằng dòng điện một chiều có cường độ 2A (điện cực trơ, có màng ngăn). Sau thời gian t giây thì ngừng điện phân, thu được khí ở hai điện cực có tổng thể tích là 2,352 lít (đktc) và dung dịch X. Dung dịch X hòa tan được tối đa 2,04 gam Al₂O₃. Giả sử hiệu suất điện phân là 100%, các khí sinh ra không tan trong dung dịch. Giá trị của t là

A. 7720                         B. 9408                              

C. 9650                         D. 8685

Chọn đáp án A

Định hướng tư duy giải

Xem thêm các dạng bài tập Hóa học lớp 12 chọn lọc, có lời giải chi tiết hay khác:

---