Đang tải... (xem toàn văn)
chuyên đề điện phân,bài tập và phương pháp giải
BÀI TẬP ĐIỆN HĨA-ĐIỆN PHÂN Câu 1: Cho vụn Cu vào dung dịch gồm CuSO 0,5M ; FeSO4 1,0 M ; Fe 2(SO4)3 0,25M Có cân sau xảy ra: Cu(r) + 2Fe + Cu2+ + 2Fe 2+ -Hãy cho biết chiều phản ứng 25 C ? Tìm số cân phản ứng? [ Fe3 ] -Tính tỉ lệ có gía trị tối thiểu để phản ứng đổi chiều? [ Fe 2 ] Cho biết 25 C có ECu / Cu 0,34V , EFe / Fe 0,77V Ion MnO4- oxi hố ion ion Cl - ,Br ,I- giá trị pH lần luợt 1, 4, Trên cở sở dùng dung dịch KMnO4 dung mơi chiết CCl nhận biết ion Ivà Br- có hỗn hợp NaCl, NaBr, NaI E I0 / I 0,62V EMnO 1, 51V 0 / Mn Cho EBr / Br 1,08V ECl / 2Cl 1,36V 2 3 2 2 Câu 2: 1) Tính pH dung dịch NaCN 0,01M Biết Ka ( HCN ) 109,35 2) Tính số cân phản ứng khử Fe3 H S Cho E Fe 3 Fe 2 0,771 (V ) , E S S 2 0, 48 (V ), H S có Ka1 107,02 , Ka2 1012,9 Câu 3: Ở pH=7, nồng độ NO3– 10 –2 M Viết phương trình phản ứng Cd NO 3– Hỏi – NO3 có bị khử hồn tồn 25 o C khơng? Tính nồng độ ion NO3– cân Cho biết khơng tạo thành kết tủa Cd(OH) Cho: Eo – = 0,94V ; Eo = 0,98V NO3 / oHNO E 2+ Cd / Cd HNO2 / NO = – 0,40V ; Ka (HNO2 ) = x 10 –4 Câu 4: Cho phản ứng: Cu( z ) CuCl2( dd ) 2CuCl( z ) Ở 25 C phản ứng xảy theo chiều người ta trộn dung dịch chứa CuSO4 0, 2M ; NaCl 0, 4M với bột Cu lấy dư? Tính số cân phản ứng 250 C 7 Cho TCuCl 10 ; ECu 2 Cu 0,15V ; ECu Cu 0,52V Câu 5: Ở C M = 1M 25 OC, điện cực chuẩn EO số cặp oxi hóa – khử cho sau : 2IO4 -/ I2 (r) = 1,31V ; 2IO3-/ I2 (r) = 1,19V ; 2HIO/ I2 (r) = 1,45V; I2 (r)/ 2I- = 0,54V a/ Viết phương trình bán phản ứng oxi hóa – khử cặp cho b/ Tính EO cặp IO4-/ IO3 - IO3 -/ HIO Câu 6: a) Từ dd KCl Cu(NO3)2 có nồng độ nêu phương pháp đơn giản để điều chế dd có chất tan KNO3 b) Nêu chất số Faraday điện phân? Tính thời gian điện phân dd NiSO dòng điện 2A để phủ kín mặt kim loại mỏng có kích thước 10x10cm lớp Ni có bề dày 0,05mm Biết DNi 8,9g/cm3 hiệ u suất điện phân 90%, biết khối lượng ngun tử Ni 58,7ĐVC Câu 7: Cho miếng đồng kim loại vào hỗn hợp dung dịch gồm CuSO 0,5M , FeSO4 0,025M , Fe 2(SO4)3 0,125M Ở 25 o C có cân hóa học sau : Cu(r) + 2Fe + Cu2 + + 2Fe + a/ Cho biết chiều phản ứng b/ Tính số cân phản ứng [ Fe 3+ ] c/ Tính tỉ lệ có giá trị tối thiểu để phản ứng đổi chiều 2+ [ Fe ] Cho biết 25 o C có Eo Cu2 + / Cu = 0,34 V ; Eo Fe3+ / Fe + = 0,77V Câu 8: a Cho số cân K, Hãy đánh giá hòa tan Zn dung dịch AgNO Cho biết Eo(Zn2+/Zn) = -0,76V Eo(Ag +/Ag) = 0,799V Giả thiết q trình diễn điều kiện tiêu chuẩn khơng xét q trình phụ b Cho biết Eo(Cr3+/Cr2+) = -0,41V; Eo( Cr2 O 72 / 2Cr 3 ) = 1,33V; Eo(H2O2/H2 O) = 1,78V Hãy đánh giá khả oxi hóa Cr 2+ H2 O2 Câu 9: 1.Trộn hai thể tích hai dd SnCl2 0,100M FeCl 0,100M Xác định nồng độ ion thiếc sắt cân 25 o C Tính cặp oxy hóa - khử cân Nhúng sợi Ag vào dung dịch Fe 2(SO4)3 2,5.10 -2 M Xác định nồng độ Fe + ; Fe2 + Ag + cân 25 o C Tính cặp oxy hóa - khử cân Cho biết Eo(Sn4+/Sn2 +) = 0,15V; Eo (Fe3+/Fe2 +) = 0,77V; Eo (Ag +/Ag) = 0,80V Câu 10 : 1/ Muối sắt (III) thủy phân theo phản ứng : Fe3+ +H2 O Fe(OH)2 + + H+ K= 10 -3 a/ Tính pH dd FeCl 0,05M b/ Tính pH mà dd phải có để 95% muối sắt (III) khơng bị thủy phân 2/ FeS CuS chất có khả tan HCl ? Vì ? Biết TFeS= 5.10 -8 ; TCuS = 3,2.10 -38 ;H2 S có K1 =10 -9 ; K2 = 10 -13 HẾT Hướng dẫn đáp án : 1/ a/ FeCl3 Fe3 + + ClFe3+ +H2O Fe(OH)2+ + H + 0,05 0,05-x x x K= 10 -3 4 x2 K 4.103 x 4.103 x 2.10 0, 05 x x 0, 01228 pH 1,91 b/ 95% muối sắt (III) khơng bị thủy phân , nghĩa có 5% muối bị thủy phân Fe3+ + H2O Fe(OH)2 + + H + K= 10 -3 0,05 0,05-0,0025 0,0025 Fe(OH ) 2 H Fe3 4.103.0, 0475 K H K 76.103 3 2 0, 0025 Fe Fe(OH ) pH= 1,12 2/ Gọi MS cơng thức chung muối sunfua, Trong dd HCl có phản ứng :MS + 2H+ M2++ H2S K Cân tổ hợp cân sau : MS M2 + + S2- TM S S2- + H+ HSK2-1 HS- + H+ H2 S MS + 2H+ M2 ++ H2 S K1-1 K=TM S.K2-1 K1-1 Với FeS K= 5.10 10 10 13= 5.10 14 lớn nên FeS tan dễ dàng dd axit HCl Với CuS K= 3,2.10 -38 10 10 13 = 3,2.10 -16 bé nên CuS khơng tan dd HCl BÀI GIẢI: 1) Sn2 + + 2Fe + Sn4+ + 2Fe + Nđcb: 0,05- x 0,05 – 2x x 2x 21 lgK = 2(0,77 – 015)/0,059 = 21 K = 10 K lớn nồng độ Fe + cho phản ứng nhỏ nhiều so với Sn2+ phản ứng gần hồn tồn: 2x 0,05 [Fe2 + ] = 0,05M; [Sn4 + ] = 0,025M; [Sn2 + ] = 0,025M; [Fe 3+ ] = M 2) nđcb: 0,025 ( 0,05 ) 0,0025 1.10 21 Fe 3 1,58 10 12 M 2 0,025 1,58 10 12 0,059 0,025 0,15 lg 0,15 M Khi cân Ec b = 0,77 + 0,059lg 0,05 0,025 Ag + Fe + Ag+ + Fe 2+ K= 0,05 – x x x lgK = (0,77 – 0,80)/0,059 = -0,51 K = 0,31 Ta có: x2 0,31 x Ag Fe2 4,38.10 2 M 0,05 x Fe 6.10 3 3 Ec b = 0,77 0,059 lg M 6.10 3 0,80 0,059 lg 4,38 10 0,72V 2 4,38 10 Câu ( 3,0 điểm) A Cho kẽm vào dung dịch AgNO3 bỏ qua q trình phụ, ta có : Zn + AgNO3 Zn(NO3)2 + 2Ag (1) (K1) Để phản ứng ( 1) xảy Eopin > Eo pin = 0,799 – (-0,76) = 1,569 >0 Ta lại có số cân K phản ứng oxi hóa khử có liên hệ với giá trị E o hệ thức: nE o lg K1 0, 059 2.1,569 53,18 K1 1,51.1053 lg K1 0, 059 K1 lớn phản ứng xảy dễ dàng b Phản ứng oxi hóa Cr 2+ H2O2: 4H2 O2 + 2Cr2+ Cr2O72 + H2 O + 6H+ Ta cần tổ hợp nửa phản ứng để có phản ứng trên: x Cr2+ - e Cr3+ K11 10 E1 /0,059 2Cr 3 H 2O 6e Cr2O72 14 H x H2O2 + 2H + + 2e H2O 2Cr2+ + 4H2O2 Cr2O72 + H2 O + 6H + Ta có lgK= 4lgK3 – lgK2 – 2lgK1 lgK = K21 106 E2 /0,059 K3 10 E3 /0,059 K 1, 78 0, 41 1,33 + 117 0, 059 0, 059 0, 059 K = 10 177 lớn nên phản ứng oxi hóa Cr 2+ H2O2 xảy mạnh GIẢI [Cu2+ ] = 0,5M [Fe2+ ] = 0,025M [Fe3+ ] = 0,125 = 0,25M a/ E Fe + / Fe 2+ = 0,77 + 0,059 lg = 0,829V 0,025 0,059 E Cu2+ / Cu = 0,34 + lg 0,5 = 0,331V Vì : E Fe 3+ / Fe + > E Cu2+ / Cu nên phản ứng xảy theo chiều thuận Cu(r) + 2Fe + Cu2+ + 2Fe + n.Eo b/ Lg K ( 0,77 – 0,34 ) = = 14,576 0,059 0,059 14 K = 3,77.10 c/ Đổi chiều phản ứng phải có : E Cu2+ / Cu > E Fe 3+ / Fe2 + [Fe3+ ] 0,331 > 0,77 + 0,059 lg [ Fe2 + ] [Fe + ] < 3,6.10 -8 lần [ Fe + ] Câu 6: a) (1đ) Trộn dd KCl Cu(NO3 )2 có nồng độ mol/l theo tỳ lệ thể tích tương ứng 2:1 điện phân : Cu + Cl2 + 2KNO3 2KCl + Cu(NO3)2 Trong dd sau điện phân có chất tan KNO b) (1đ) Bản chất số Faraday điện lượng mol (e): F = 6,023.10 23 x1,602.10 -19 96500c Khối lượng Ni cần để phủ lên bề mặt kim loại 10x10x0,005x2x8,9=8,9g Theo Faraday ta có 8,9= 58, 7.2.t.90% 96500.2 ( t = 16257s Hướng dẫn chấm 1/ a/ 2IO4- + 16H + + 14e I2 (r) + 8H2 O; E O IO4-/ I2 (r) = 1,31V = E O1 2IO3 - + 12H + + 10e I2 (r) + 6H2 O; E O = 1,19V = EO2 2e I2 (r) + 2H2 O; EO HIO/ I2 (r) = 1,45V = EO3 2HIO + 2H+ + 2I- I2 (r) + 2e ; EO I2 (r)/ 2I- 2IO4- + 16H + + 14e I2 (r) + 8H2 O; I2 (r) + 6H2O 2IO4- + 4H+ + 4e = 0,54V = E O4 K1 = 10 14.1,31 /0,0592 2IO3- + 12H + + 10e; K2-1= 10 -10.1,19/0 ,0592 2IO3- + 2H2 O ; K5 = 10 4x/0,0592 K5 = K1 K2 -1 x = E O5 = EO IO4-/ IO3- = (14 E O1 - 10 E O2) : = 1,61V 2IO3- + 12H + + 10e I2 (r) + 6H2 O; 2HIO + 2H + + 2e ; I2 (r) + 2H2O 2IO3- + 1OH + + 8e 2HIO + 4H2 O ; b/ K2 = 10 10.1,19/0,0592 K3-1= 10 -2.1,45 /0,052 K6 = 10 8y/0,0592 K6 = K2 K3 -1 y = E O6 = EO IO3-/ HIO = (10 EO2 - EO3) : = 1,125V Đáp án Cu Cu2 2Cl 2CuCl ECu 2 Cu E Cu 2 Cu 2 0, 059 Cu lg n Cu 0,15 0, 059lg 0, 10 4.101 7 0, 498V ECu Cu 0,52 0, 059 lg ECu2 Cu 107 0,130V 4.101 ECu Cu nên phản ứng xảy theo chiều thuận Cu( z ) Cu(2dd ) 2Cu(dd ) 2Cu(dd ) 2Cl(dd ) 2CuCl( z ) Cu( z ) Cu(2dd ) 2Cl(dd ) 2CuCl( z ) nE (0,15 0,52) 0, 059 0, 059 7 k1 5, 35.10 lg k1 1 k2 TCuCl 107 1014 2 k k1.k2 5,35.10 7.1014 5,35.107 k1 k2 k Đáp án Cd + NO3 – + 3H+ HNO2 2H2 O Cd2+ + HNO2 + H2 O NO2– + H+ 2H+ + 2OH– K1 Ka K2w Cd2+ + HNO2 + 2OH– K Cd + NO3 – + H2 O K = K1 Ka K2 w lg K1 2(0,94 0,40) 45,42 0,059 K1 2,65 1045 K (2,65 1045 ).(5 104 ).(1014 )2 1,325 1014 K lớn nên phản ứng gần hoàn toàn [Cd 2 ] [ NO 3 ] bd 102 M Cd NO3 H 2O Cd 2 NO2 2OH câ n bằ ng 102 102 x 107 102.102.(107 )2 x x 7,551033 1,3251014 Câu 2: 1) (1điểm) NaCN Na CN CN H2O HCN OH H2O H OH Kb (1) Kw (2) Kw 1014 104,65 Ka 109,35 Kb C K w cân (1) chủ yếu Kb C [] CN H2O HCN OH 0,01 0,01 – x x x x 104,65 x 4,73.104 0,01 x pOH 3,32 pH 10,68 H2 S H HS 2) 2 HS H S 2| 3 Fe 1e Fe 2 S 2e S 2 Ka1 Ka2 K1 K 21 2 H2S 2Fe3 2Fe S 2H K K Ka1 Ka2 K12.K21 K = 107 , 2.10 , 9.10 ( , 7 K = 1022,5 0,48 ) / 0,059 5.b MnO4 - + H + + 5e -> Mn2 + + H2 O E MnO / Mn E lg Khi pH = [ MnO4 ][ H ]8 [ Mn 2 ] EMnO / Mn2 = 1,4156 (V) > ECl0 - - / 2Cl 1,36V - Ion MnO4 oxi hố ion Cl ,Br ,I Khi pH = EMnO / Mn2 = 1,1324 (V) > EBr 1,08V / Br - - Ion MnO4 oxi hố ion Br ,I Khi pH = EMnO / Mn2 = 0,9436 (V) > E I0 / I 0,62V Ion MnO4- oxi hố ion I- Ban đầu thực hành pH = , dùng KMnO4 với dung mơi CCl , I2 hình thành tan dung mơi có màu tím Chiết lớp dung mơi, , thay lớp dung mơi có pH = 4, thấy lớp dung mơi có màu vàng Br2 Hướng dẫn giải: [Cu2+ ]= [Fe + ]= 0,5M Cu(r) + 2Fe + Cu2 + + 2Fe 2+ EFe3 / Fe2 0,77 0,059 lg Ta có ECu2 / Cu 0,34 Vì E Fe lg K 3 / Fe 0,5 0,752V 0,059 lg 0,5 0,331V ECu / Cu nên phản ứng xảy theo chiều thuận nE 2(0,77 0,34) 14,576 0,059 0,059 K = 3,767.10 14 Để đổi chiều phản ứng phải có : 0,77 0,059 lg [ Fe3 ] > 3,6.10 -8 lần 2 [ Fe ] [ Fe3 ] 0,331 [ Fe 2 ]