Điện phân lớp 12 (Chuyên đề dạy thêm Hóa 12)

Tài liệu Điện phân lớp 12 trong Chuyên đề dạy thêm Hóa học 12 gồm các dạng bài tập từ cơ bản đến nâng cao với phương pháp giải chi tiết và bài tập tự luyện đa dạng giúp Giáo viên có thêm tài liệu giảng dạy Hóa 12.

Điện phân lớp 12 (Chuyên đề dạy thêm Hóa 12)

Xem thử

Chỉ từ 300k mua trọn bộ Chuyên đề dạy thêm Hóa học 12 (sách mới) bản word có lời giải chi tiết:

• B1: gửi phí vào tk: 0711000255837 - NGUYEN THANH TUYEN - Ngân hàng Vietcombank (QR)
• B2: Nhắn tin tới Zalo VietJack Official - nhấn vào đây để thông báo và nhận giáo án

I. Hiên tượng điện phân

1. Khái niệm

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

2. Nguyên tắc (thứ tự) điện phân

- Cathode (cực âm): Xảy ra quá trình khử ion dương.

- Anode (cực dương): Xảy ra quá trình oxi hóa ion âm.

a. Nguyên tắc điện phân nóng chảy

- Nguyên tắc khử ở cathode: Chất oxi hóa mạnh hơn bị khử trước.

- Nguyên tắc oxi hóa ở anode: Chất khử mạnh hơn bị oxi hóa trước.

♦ Điện phân nóng chảy NaCl điện cực trơ (graphite)

- Khi nóng chảy: NaCl → Na⁺ + Cl^-  khi có dòng điện Na⁺, Cl^- di chuyển về các điện cực

- Phương trình hóa học của phản ứng điện phân: 2NaCl $\stackrel{\text{đpnc}}{\to }$2Na + Cl₂

b. Nguyên tắc điện phân dung dịch

- Nguyên tắc khử ở cathode: Chất oxi hóa mạnh hơn bị khử trước.

- Nguyên tắc oxi hóa ở anode: Chất khử mạnh hơn bị oxi hóa trước.

+ Các anion chứa oxygen như SO₄^2-, CO₃^2-, NO₃^-, PO₄^3-, ClO₄^- và F^- coi như không bị điện phân.

+ Các ion còn lại điện phân theo thứ tự: I^- → Br^- → Cl^- → H₂O

- Quá trình oxi hóa và khử H₂O:

♦ Điện phân dung dịch CuSO₄ với các điện cực trơ (graphite)

- Trong dung dịch: CuSO₄ → Cu²⁺ + SO₄^2- khi có dòng điện Cu²⁺, SO₄^2- di chuyển về các điện cực:

- Phương trình hóa học của phản ứng điện phân: CuSO₄ + H₂O $\stackrel{\text{đpdd}}{\to }$Cu + ½ O₂↑ + H₂SO₄

♦ Điện phân dung dịch NaCl với các điện cực trơ (graphite)

- Trong dung dịch: NaCl → Na⁺ + Cl^- khi có dòng điện Na⁺, Cl^- di chuyển về các điện cực

- Phương trình hóa học của phản ứng điện phân: NaCl + H₂O $\underset{\text{có màng ngăn}}{\overset{\text{đpdd}}{\to }}$ NaOH + H₂↑ + Cl₂↑

- Khi điện phân dung dịch NaCl không có màng ngăn thì Cl₂ và NaOH sinh ra sẽ phản ứng với nhau tạo nước Javel theo phương trình: Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O

II. Ứng dụng của phương pháp điện phân

1. Sản xuất kim loại

- Trong công nghiệp, các kim loại trung bình và yếu (yếu hơn Al) được sản xuất bằng phương pháp điện phân dung dịch.

- Các kim loại mạnh như Na, K, Mg, Ca, Al, … được sản xuất bằng phương pháp điện phân nóng chảy hợp chất ion của chúng.

VD: Trong công nghiệp, nhôm được sản xuất bằng phương pháp điện phân nóng chảy Al₂O₃ (lấy từ quặng bauxite: Al₂O₃.2H₂O), điện cực than chì, có mặt cryolite (Na₃AlF₆) nóng chảy.

♦ Phương trình hóa học của phản ứng điện phân: 2Al₂O₃$\stackrel{\text{đpnc}}{\to }$ 4Al + 3O₂

♦ Cryolite có ba tác dụng: Hạ nhiệt độ nóng chảy của Al₂O₃ giúp tiết kiệm năng lượng, tạo ra chất lỏng dẫn điện tốt, nhẹ nổi lên trên ngăn cách Al lỏng tạo thành với không khí.

♦ Khí O₂ sinh ra tác dụng với điện cực anode than chì thành CO và CO₂ nên cần hạ thấp dần các điện cực anode vào thùng điện phân.

2. Tinh chế kim loại

- Phương pháp điện phân với anode tan được dùng để tinh chế một số kim loại như Cu, Ag, Au, …

- Trong phương pháp này thì kim loại cần tinh chế dùng làm anode và điện phân dung dịch với chất tan là muối hoặc phức chất của kim loại đó.

VD: Điện phân dung dịch CuSO₄ với anode bằng đồng thô và cathode bằng đồng tinh khiết.

♦ Tại anode: Cu bị oxi hóa thành Cu²⁺ đi vào dung dịch nên anode tan dần: Cu → Cu²⁺ + 2e

♦ Tại cathode: Cu²⁺ bị khử thành Cu bám trên cathode: Cu²⁺ + 2e → Cu

⇒ Quá trình này chuyển dời kim loại Cu từ anode (dạng đồng thô) về cathode (dạng đồng tinh khiết) và kết quả là thu được đồng tinh khiết ở cathode.

3. Mạ điện

- Phương pháp điện phân với anode tan cũng được sử dụng trong kĩ thuật mạ điện nhằm bảo vệ kim loại không bị ăn mòn và làm cho chúng trở nên sáng bóng, đẹp với lớp mạ rất mỏng.

- Trong kĩ thuật mạ điện, anode là kim loại dùng để mạ (như Ag, Cu, A, Cr, Ni, Sn, …) và cathode là vật cần mạ.

VD: Để mạ đồng lên một chiếc chìa khóa người ta tiến hành điện phân dung dịch CuSO4 với anode là kim loại Cu và cathode là chiếc chìa khóa. ♦ Tại anode: Cu → Cu2+ + 2e ♦ Tại cathode: Cu2+ + 2e → Cu - Độ dày lớp mạ tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện chạy qua dung dịch điện phân và thời gian mạ.

* Bài tập tự luận

Câu 1. [CD - SBT]  Điền từ hoặc cụm từ thích hợp vào chỗ trống trong các câu sau:

(a) Điện phân là quá trình ...(1)... xảy ra trên bề mặt các điện cực dưới tác dụng của ...(2)... đi qua dung dịch chất điện li hoặc chất điện li nóng chảy.

(b) Trong quá trình điện phân, ở cực âm, chất nào có tính oxi hoá ...(1)... được ưu tiên điện phân trước. Ở cực dương, chất nào có tính khử ...(2)... được ưu tiên điện phân trước. Điện phân có nhiều ứng dụng quan trọng trong thực tiễn, như sản xuất kim loại ...(3)..., mạ điện, ...(4)....

Câu 2. [CTST - SGK] Viết phương trình hóa học của quá trình điện phân nóng chảy các chất: MgCl₂, Al₂O₃.

Câu 3. [CTST - SGK] Viết quá trình xảy ra ở mỗi điện cự và phương trình hóa học của phản ứng điện phân khi điện phân dung dịch: AgNO₃;  CuCl₂ với điện cực graphite

Câu 4. [KNTT - SGK] Điện phân dung dịch NaCl bão hòa với điện cực trơ (graphite)

(a) Viết quá trình oxi hóa, quá trình khử xảy ra ở mỗi điện cực, biết sản phẩm của quá trình điện phân có khí Cl₂ và H₂.

(b) Viết phương trình hóa học của phản ứng điện phân.

(c) Trong quá trình điện phân, sản phẩm tạo thành ở hai điện cực khuếch tán vào nhau sẽ xảy ra phản ứng hóa học nào?

Câu 5. [CTST - SBT]  Ở điều kiện thường, hydrogen chloride là một chất khí, dễ tan trong nước, khi hòa tan vào nước thu được dung dịch hydrochloric acid. Cho sơ đồ điện phân dung dịch hydrochloric acid, điện cực trơ như hình bên dưới:

Hoàn thành các yêu cầu sau:

(a) Gọi tên chất điện phân

(b) Xác định các ion có trong chất điện phân và xác định chúng sẽ di chuyển về phía điện cực nào

(c) Nêu hiện tượng xảy ra ở cực âm

(d) Trình bày phương pháp hóa học để nhận biết sản phẩm sinh ra ở cực âm

(e) Nêu hiện tượng xảy ra ở cực dương

(g) Trình bày phương pháp hóa học để nhận biết sản phẩm sinh ra ở cực dương

Câu 6. [CD - SBT]  Trong một dung dịch có đồng thời các ion kim loại: Fe²⁺, Cu²⁺, Ag⁺, Zn²⁺. Hãy lập luận để chỉ ra thứ tự điện phân của các ion ở cathode.

Câu 7. Điện phân dung dịch hỗn hợp: CuSO₄, FeCl₃, HCl, NaCl với điện cực trơ đến khi nước điện phân ở cả hai điện cực. Viết quá trình điện phân tại các điện cực.

Câu 8. [KNTT - SGK]

(a) Liệt kê một số đồ vật được mạ kim loại và nêu tác dụng của việc mạ đó.

(b) Kể tên một số kim loại được sản xuất bằng phương pháp điện phân.

Câu 9. [CTST - SGK]  Hãy đề xuất và trình bày cách mạ đồng (Cu) lên một đổ vật làm từ sắt (Fe) bằng phương pháp điện phân.

Câu 10. [CD - SBT] Vẽ một bình điện phân trong đó Mn²⁺ bị khử thành Mn và Sn bị oxi hoá thành Sn²⁺ . Ghi nhãn cho cực dương và cực âm, chỉ ra hướng chuyển động của các electron và viết phương trình hoá học xảy ra ở mỗi điện cực. Điện áp tối thiểu cần thiết để xảy ra sự điện phân là bao nhiêu? Biết $E_{M{n}^{2+}/Mn}^0=-{\mathrm{1,18}}_{}V$

* Bài tập trắc nghiệm

1. Trắc nghiệm nhiều lựa chọn

♦ Mức độ biết

Câu 1. [CTST - SBT] Khi điện phân NaCl nóng chảy (điện cực trơ), ở cathode xảy ra?

A. Sự khử ion Cl^-.

B. Sự oxi hóa ion Cl^-.

C. Sự oxi hóa ion Na⁺.

D. Sự khử ion Na⁺.

Câu 2. [KNTT - SBT] Trong quá trình điện phân KCl nóng chảy với các điện cực trơ, ở cathode xảy ra quá trình

A. oxi hóa ion ${\text{K}}^{\text{+}}$

B. khử ion ${\text{K}}^{\text{+}}$

C. oxi hóa ion ${\text{Cl}}^{\text{-}}$

D. khử ion ${\text{Cl}}^{\text{-}}$

Câu 3. [CTST - SGK] Điện phân CaCl₂ nóng chảy, ở cathode xảy ra quà trình nào?

A. Oxi hóa ion Ca²⁺

B. Khử ion Ca²⁺.

C. Oxi hóa ion Cl^-.

D. Khử ion Cl^-.

Câu 4. [CTST - SBT] Khi điện phân nóng chảy CaCl₂ nóng chảy (điện cực trơ), ở anode xảy ra

A. Sự khử ion Cl^-.

B. Sự khử ion Ca²⁺.

C. Sự oxi hóa ion Ca²⁺.

D. Sự oxi hóa ion Cl^-.

Câu 5. [CD - SBT] Khi điện phân dung dịch CuSO₄, ion nào sẽ điện phân đầu tiên ở cathode?

A. Cu²⁺.   

B. H⁺ (của nước).             

C. SO₄^2-.

D. OH^- (của nước).

Câu 6. [CTST - SBT] Khi điện phân NaCl nóng chảy (điện cực trơ), ở cathode thu được chất nào sau đây?

A. HCl.

B. Cl₂.

C. Na.

D. NaOH

Câu 7. [KNTT - SBT] 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.

Câu 8. [KNTT - SBT] Ion kim loại nào sau đây bị điện phân trong dung dịch (với điện cực graphite)?

A. Na⁺.

B. ${\text{Cu}}^{\text{2+}}$

C. ${\text{Ca}}^{\text{2+}}$

D. ${\text{K}}^{\text{+}}$

Câu 9. [KNTT - SBT] Ion halide hầu như không bị điện phân trong dung dịch là

A. ${\text{Br}}^{\text{-}}$

B. ${\text{I}}^{\text{-}}$

C. ${\text{F}}^{\text{-}}$

D. ${\text{Cl}}^{\text{-}}$

Câu 10. [KNTT - SBT] 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 → 4H⁺ + O₂ + 4e.

B. 2${\text{Cl}}^{\text{-}}$→ Cl₂ + 2e.

C. 2Br^- → Br₂ + 2e.

D. Na →  Na⁺ + 1e.

Câu 11. [KNTT - SBT] 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. Cu²⁺ + 2e → Cu.

C. 2H₂O + 2e → H₂ + 2

D. 2H⁺+ 2e → H₂.

Câu 12. [KNTT - SBT] Khi điện phân dung dịch gồm CuSO₄ 1,0 M và H₂SO₄ 0,5 M, quá trình khử đầu tiên xảy ra ở cathode là.

A. 2H₂O + 2e → H₂ + 2OH^-.

B. Cu²⁺+ 2e → Cu.

C. ${\text{SO}}_{\text{4}}^{\text{2-}}{\text{ + 4H}}^{\text{+}}\text{ +2e }\to {\text{ SO}}_{\text{2}}{\text{ + 2H}}_{\text{2}}\text{O.}$

D. 2H⁺ + 2e → H₂.

Câu 13. [KNTT - SBT] Cho các cặp oxi hóa – khử và thế điện cực chuẩn tương ứng:

Khi điện phân dung dịch chứa đồng thời bốn loại ion halide ở trên với nồng độ mol bằng nhau, ion halide bị điện phân đầu tiên ở anode là

A. Cl^-

B. Br^-

C. F^-

D. I^-

Câu 14. [KNTT - SBT] Cho các cặp oxi hóa – khử và thế điện cực chuẩn tương ứng:

Khi điện phân dung dịch chứa đồng thời bốn loại cation ở trên với nồng độ mol bằng nhau, cation đầu tiên bị điện phân đầu tiên ở cathode là

A. Cu²⁺

B. Ag⁺

C. H⁺

D. Fe²⁺

Câu 15. [KNTT - SBT] Trong quá trình điện phân dung dịch CuSO₄ với anode bằng graphite, ở anode xảy ra quá trình

A. 2H₂O → 4H⁺ + O₂ + 4e.

B. 2H₂O → 4H⁺ + O₂ + 4e.

C. Cu²⁺+ 2e → Cu.

D. Cu → Cu²⁺+ 2e.

Câu 16. [CTST - SGK] Điện phân dung dịch Cu(NO₃)₂ với điện cực trơ, ở anode xảy ra quá trình nào?

A. H₂O → $\frac{1}{2}$O₂ + 2H⁺ + 2e.

B. 2H₂O + 2e → H₂ + 2OH^-.

C. Cu → Cu²⁺ + 2e.

D. Cu²⁺ + 2e → Cu.

Câu 17. [CTST - SBT] Trong quá trình điện phân dung dịch NaCl (điện cực trơ), ở cathode xảy ra

A. Sự oxi hóa cation Na^+.

B. Sự oxi hóa phân tử H₂O.

C. Sự khử phân tử H₂O.

D. Sự khử cation Na⁺.

Câu 18. [KNTT - SBT] Xét quá trình điện phân dung dịch NaCl 20% bằng dòng điện một chiều (với điện cực trơ, có màng ngăn xốp). Quá trình khử xảy ra ở cathode là

A. 2H₂O + 2e → H₂ + 2OH^-

 B. Cl₂ + 2e → 2Cl^-

C. 2Cl^-→ Cl₂ + 2e.

D. ${\text{H}}_{\text{2}}\text{O }\to {\text{ 2H}}^{\text{+}}\text{+ }\frac{\text{1}}{\text{2}}{\text{O}}_{\text{2}}\text{ + 2e}$

Câu 19. [CTST - SBT] Sản phẩm thu được khi điện phân dung dịch KCl (điện cực trơ, có mang ngăn) gồm

A. K và Cl₂.

B. K, H₂ và Cl₂.                

C. KOH, H₂ và Cl₂. 

D. KOH, O₂ và HCl

Câu 20. [KNTT - SBT] 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.

................................

................................

................................

Xem thử

Xem thêm Chuyên đề dạy thêm Hóa học lớp 12 các chủ đề hay khác:

• Chủ đề 4: Xác định Polymer

• Chủ đề 5: Xác định tỷ lệ các monomer trong đồng trùng hợp, đồng trùng ngưng

• Chủ đề 6: Tính toán theo quá trình tổng hợp Polymer

• Chủ đề 1: Thế điện cực và nguồn điện hóa học

• Chủ đề 3: Ôn tập chương Pin điện và điện phân

• Các dạng bài tập Pin điện và điện phân

---