Chuyên đề 14 : GIẢI BÀI TOÁN ĐIỆN PHÂN
1. Định nghĩa:
(Sự điện phân là quá trình oxi hóa – khử xảy ra ở bề mặt các điện cực khi có dòng điện một chiều đi qua chất điện li nóng chảy hoặcdung dịch chất điện li .
2. Quy tắc:
( Catot ( cực âm) : xảy ra quá trình khử cation (ion dương)
- Các cation kim loại nhóm IA, IIA, Al3+ không bị khử. Mà H2O bị khử :
2H2O + 2e ( H2 ( + 2OH-
- Các cation kim loại khác bị khử lần lượt theo trật tự trong dãy điện hóa.
Mn+ + ne ( M
( Anot ( cực dương) : xảy ra quá trình oxi hóa anion (ion âm)
- Các anion gốc axit có oxi SO42- ; NO3- ; PO43- và F- không bị oxi hóa. Mà H2O bị oxi hóa:
2H2O ( O2 ( + 4H+ +4e
- Các anion bị oxi hóa theo trật tư:
S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > H2O
3. Phân loại điện phân
( Điện phân nóng chảy: Dùng điều chế kim loại hoạt động mạnh ( điện phân nóng chảy muối halogen, bazơ )
( Điện phân dung dịch: Dùng điều chế kim loại hoạt động trung bình và yếu ( có sự tham gia của nước)
4. Định luật Faraday
Khối lượng các chất thu được ở các điện cực


m : Khối lượng chất thu được ở điện cực , gam
A; Khối lượng mol nguyên tử chất thu được ở điện cực
n : Số elecrtron mà nguyên tử hoặc ion cho hoặc nhận .
I : cường độ dòng diện, ampe (A)
t: thời gian điện phân, giây (s)
F : Hằng số Faraday ( F = 96 500 culông/mol )
( Biểu thức liên hệ: q = I. t = ne . 96500 (

Lưu ý:
Khối lượng catot tăng chính là khối lượng kim loại tạo thành.
Khối lượng của dung dịch giảm = m( + m(

BÀI TẬP ÁP DỤNG
Bài 1 . Điện phân 500 ml dung dịch CuSO4 0,2 M (điện cực trơ) cho đến khi ở catot thu được 3,2 gam kim loại thì thể tích khí (đktc) thu được ở anot là
A. 3,36 lít B. 1,12 lít C. 0,56 lít D. 2,24 lít
Hướng dẫn giải
Ta có: nCu = 0,05 mol <
= 0,1 mol ( CuSO4 dư, ở catot chỉ Cu2+ bị điện phân, ở anot nước bị điện phân.
- Catot: Cu2+ + 2e ( Cu
(mol) 0,1----- 0,05
- Anot: 2H2O ( O2 ( + 4H+ +4e
(mol) 0,025 --------0,1
(
= 0,025. 22,4 = 0,56 lít
Chọn đáp án C
Bài 2 . Hòa tan 13,68 gam muối MSO4 vào nước được dd X. Điện phân X (với điện cực trơ, cường độ dòng điện không đổi) trong thời gian t giây, được y gam kim loại M duy nhất ở catot và 0,035 mol khí ở anot. Còn nếu thời gian điện phân là 2t giây thì tổng số mol khí thu được ở cả hai điện cực là 0,1245 mol. Giá trị của y là
A. 4,480. B. 3,920. C. 1,680. D. 4,788.
Hướng dẫn giải
- Điện phân trong thời gian t giây thu được 0,035 mol khí vậy 2t giây ta sẽ thu được 0,035.2=0,07 mol khí, nhưng thực tế ta thu được 0,1245 mol khí, sự chênh lệch số mol đó là do điện phân nước tạo khí H2
( nH2 = 0,1245 – 0,07 = 0,0545
H2O → H2 +
O2
0,0545----0,02725
(nO2 tạo ra do muối điện phân = 0,07 – 0,02725 = 0,04275
MSO4 + H2O → M + H2SO4 +
O2
0,0855-----------------------------------0,04275
(
=
= 160 → M = 64
( m Cu tính theo t giây là mCu = 2.0.035.64 = 4,480 gam
Chọn đáp án A
Bài 3 . 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