Sáng kiến kinh nghiệm SKKN phương pháp giải nhanh và chuyên sâu dạng bài toán điện phân

27 326 0
Sáng kiến kinh nghiệm SKKN phương pháp giải nhanh và chuyên sâu dạng bài toán điện phân

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: "PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH VÀ CHUYÊN SÂU DẠNG BÀI TOÁN ĐIỆN PHÂN" PHẦN 1: LÝ DO VIẾT SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM - Hoá học môn khoa học giảng dạy trường THCS, THPT Đây môn mà học sinh trang bị kiến thức từ học lớp bậc THCS Tuy nhiên, môn thường xuyên sử dụng thi tốt nghiệp THPT ba môn bắt buộc kì thi tuyển sinh vào ĐH, CĐ, THCN khối A, B - Kể từ năm 2007, Bộ Giáo Dục Đào Tạo chuyển cấu trúc thi tuyển sinh đại học, cao đẳng môn hoá học từ tự luận sang trắc nghiệm khách quan nhiều lựa chọn 100% Điều đồng nghĩa vòng 90 phút, học sinh phải thật bình tĩnh để lựa chọn phương án trả lời tối ưu thời gian ngắn Nắm bắt điều đó, giảng viên đại học, cao đẳng, chuyên gia nhà giáo có nhiều kinh nghiệm xuất nhiều sách tài liệu tham khảo phương pháp giải nhanh trắc nghiệm - Thông qua đề thi đại học, cao đẳng nhận thấy đề thi đại học cao đẳng có đến câu liên quan đến điện phân Đây dạng toán khó mà học sinh hay bị lúng túng xử lí để có đáp án - Trong đề thi học sinh giỏi tỉnh quốc gia thông thường hay có toán điện phân, theo thống kê từ năm 2000 trở có câu đề thi quốc gia liên quan đến điện phân-pin điện - Qua năm giảng dạy trường THPT kết hợp với kiến thức tích luỹ ngồi giảng đường đại học cao học đúc kết kinh nghiệm giảng dạy điện phân “ Phương pháp giải nhanh chuyên sâu dạng toán điện phân” Trong đề tài phần nội dung đưa bốn phần lý thuyết tổng quát điện phân, tập gặp đề thi đại học-cao đẳng học sinh giỏi (tỉnh, quốc gia), lý thuyết mở rộng ứng dụng điện phân PHẦN NỘI DUNG CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Tình hình thực tế biện pháp thực 2.1.1 Tình hình thực tế trước thực đề tài - Qua năm giảng dạy trường phổ thông nhiều năm gia sư ngồi ghế giảng đường đại học, nhận thấy nhiều học sinh làm tập điện phân thường hay lung túng-khúc mắc Điều đó, nhiều thời gian làm không làm kết điện phân học tiết lớp 12 - Thực tế học sinh hay giải tập phần điện phân nhầm không hiểu hết vấn đề điện phân Xác định không rõ vai trò, viết sai trình oxi hóa-khử - Vì để nâng cao hiệu giải tập điện phân đề thi đại học-cao đẳng đề thi học sinh giỏi tỉnh-quốc gia chọn đề tài phương pháp giải tập điện phân nhằm đưa học sinh tới hiểu thấu đáo giải vấn đề tốt 2.1.2 Biện pháp thực đề tài 2.1.2.1 Những kiến thức cần trang bị - Nắm vững quy tắc catot, anot - Viết trình khử trình oxi hoá catot anot - Áp dụng hệ định luật Farađây - Xử lí kiện toán: số mol, thể tích khí, khối lượng… 2.1.2.2 Những điểm cần lưu ý - Trong điện phân số mol e nhường A số mol e nhận K - Hằng số Farađây công thức: F = 96500 C·mol−1 ứng với t s, F=26,8 ứng với t h 2.2 Nội dung 2.2.1 Lí thuyết 2.2.1.1 Định nghĩa: Điện phân trình oxi hóa khử xảy bề mặt điện cực tác dụng dòng điện chiều qua dụng dịch chất điện li chất điện li nóng chảy Trong điện phân có điện cực: - Cực âm (-) gọi catot (kí hiệu K): xảy trình oxi hóa (quá trình nhường e) - Cực dương (+) gọi anot (kí hiệu A): xảy trình khử (quá trình nhận e) * Bạn đọc ý: Catot điện phân pin điện xảy trình oxi hóa, Anot nơi mà xảy trình khử Ví dụ: Điện phân dung dịch CuCl2: 2+ Ta có dung dịch: CuCl2   Cu + 2Cl Tại catot (K - ): Cu2+ + 2e   Cu Tại anot (A + ): 2Cl-   Cl2 + 2e Phương trình điện phân: CuCl2 dp   Cu + Cl2 * Hai loại điện phân chủ yếu: điện phân nóng chảy điện phân dung dịch 2.2.1.2 Điện phân nóng chảy (muối, bazơ, oxit) a Điện phân nóng chảy muối (chủ yếu muối halogen kim loại kiềm kiềm thổ): Công thức muối: MXn (n hóa trị M, X= F, Cl, Br, I) MXn nc   Mn+ + nX- Tại K (-): Mn+ + ne  M Tại A (+): 2Cl-  Cl2 + 2e Phương trình điện phân tổng quát : MXn dpnc  M + X2 Ví dụ : Điện phân nóng chảy NaCl, CaCl2 + nc - Điện phân nóng chảy NaCl : NaCl   Na + Cl Tại K (-) : Na+ + 1e  Na; Tại A (-): 2Cl-  Cl2 + 2e Phương trình điện phân tổng quát: 2NaCl dpnc   2Na + Cl2 2+ nc - Điện phân nóng chảy CaCl2 : CaCl2   Ca + 2Cl Tại K (-) : Ca2+ + 2e  Ca; Tại A (-): 2Cl-  Cl2 + 2e dpnc Phương trình điện phân tổng quát: CaCl2   Ca + Cl2 b Điện phân nóng chảy hiđroxit M(OH)n (M kim loại kiềm, kiềm thổ) n+ nc M(OH)n   M + nOH Tại K (-): Mn+ + ne  M Tại A (+): 4OH-  2H2O + O2 + 4e Phương trình điện phân tổng quát : 4M(OH)n dpnc   4M + 2nH2O + nO2 Ví dụ: Điện phân nóng chảy NaOH: NaOH nc   Na+ + nOH- Tại K (-): Na+ + e  Na Tại A (+): 4OH-  2H2O + O2 + 4e dpnc Phương trình điện phân tổng quát : 4NaOH   4Na + 2H2O + O2 c Điện phân nóng chảy oxit kim loại M2On M2On nc   2M n+ + nO2- Tại K (-): Mn+ + ne  M Tại A (+): 2O2-  O2 + 4e Phương trình điện phân tổng quát : 2M2On dpnc   4M + nO2 Ví dụ: Điện phân nóng chảy Al2O3 Al2O3 nc   2Al 3+ + 3O2- Tại K (-): Al3+ + 3eAl Tại A (+): 2O2-  O2 + 4e Phương trình điện phân tổng quát: 2Al2O3 dpnc   4Al + 3O2 2.2.1.3 Điện phân dung dịch 2.2.1.3.1 Vai trò H2O điện phân: - Giúp chất điện li phân li ion - Vận chuyển ion đến điện cực - Có thể tham gia vào trình oxi hóa khử bề mặt điện cực, tức tham gia vào trình điện phân, cụ thể: Tại K(-): 2H2O + 2e  2OH- + H2 Tại A (+): 2H2O  4H+ + O2 + 4e 2.2.1.3.2 Quy luật chung, quy tắc K, quy tắc A Quy luật chung: - Ở catot (K): ion có tính oxi hóa mạnh dễ bị khử, ví dụ: Tại K: Ag+; Cu2+ Ag+ + 1eAg đến Cu2+ + 2eCu - Ở anot (A): ion có tính khử mạnh dễ bị oxi hóa, ví dụ: Tại A: Br -; Cl- 2BrBr2 + 2e đến 2Cl-Cl2 + 2e a Quy tắc K: Ở K có mặt cation kim loại Mn+ H+( nước axit phân li) thì: - Nếu Mn+ cation kim loại trước Al3+ Al3+ cation không nhận electron (không bị khử) mà cation H+ nhận electron (bị khử):   2H+ + 2OHH+ nước phân li: 2H2O   2H+ + 2e   H2 2H2O + 2e H+ axit phân li: 2H+ + 2e   H2 + 2OH-   H2 - Nếu Mn+ cation kim loại sau Al3+ cation nhận electron (bị khử) để tạo thành kim loại: Mn+ + ne  M - Cation có tính oxi hóa mạnh dễ nhận e, ví dụ K(-) gồm: Ag+; Fe3+; Cu2+; H+; H2O thi thứ tự nhận electron sau: Ag+ + 1e   Ag (1) 2+ Fe3+ + 1e   Fe (2) Cu2+ + 2e   Cu (3) 2H+ + 2e   H2 (4) Fe2+ + 2e   Fe (5) 2H2O + 2e   2OH + H2 (6) b Quy tắc anot: Ở anot có mặt anion gốc axit OH- (do nước bazơ phân li) * Đối với anot trơ (là anot không tham gia vào trình phản ứng) - Nếu anot có mặt anion: I-; Br-; Cl-; S2-; RCOO-; … anion nhường electron cho điện cực (bị oxi hóa) anion có tính khử mạnh dễ nhường electron thứ tự nhường electron thực nghiệm tìm sau: S2- > I-> Br- > Cl- > RCOO- > H2O Ví dụ A(+): Cl-, I-; H2O thứ tự nhường electron sau: 2I-   I2 + 2e + (1); 2Cl-   Cl2 + 2e (2); 2H2O   4H + O2 + 4e (3) - Nếu anot có mặt ion gốc axit vô chứa O như: NO 3 ; SO42-; CO32-; F- ; OHthì anion không nhường electron (không bị oxi hóa) mà H 2O nhường + electron thay: 2H2O   4H + O2 + 4e * Đối với anot hoạt động: anot làm kim loại Cu, Zn, anot tham gia vào trình oxi hóa, nhường electron thay cho anion: 2+ 2+ Zn   Zn +2e; Cu   Cu +2e Chú ý: Hiện tượng dương cực tan thì: Độ tăng khối lượng K = độ giảm khối lượng A Ví dụ 1: Viết sơ đồ phương trình điện phân tổng quát điện phân điện phân điện cực trơ: a dung dịch FeCl2 b dung dịch CuSO4 c dung dịch NaCl d dung dịch KNO3 Hướng dẫn giải: 2+ a FeCl2   Fe + 2Cl Tại K (-): Fe2+; H2O: Fe2+ + 2e   Fe Tại A(+): Cl-; H2O: 2Cl- Phương trình điện phân tổng quát: FeCl2 b CuSO4   dpdd   Fe   Cl2 +2e + Cl2 Cu2+ + SO42- Tại K (-): Cu2+; H2O: Cu2+ + 2e   Cu Tại A (+): SO42-; H2O: 2H2O   4H+ + O2 + 4e + dpdd Phương trình điện phân tổng quát: 2Cu2+ + 2H2O   2Cu + 4H + O2 dpdd hay 2CuSO4 + 2H2O   2Cu + 2H2SO4 + O2 c NaCl   Na+ + Cl- Tại K (-): Na+; H2O: 2H2O + 2e   2OH- + H2 Tại A (+): Cl-; H2O: 2Cl-   Cl2 + 2e dpdd Phương trình điện phân tổng quát: 2Cl- + 2H2O   2OH + H2 + Cl2 dpdd hay: 2NaCl + 2H2O   2NaOH + H2 + Cl2 d KNO3   K+ + NO3- Tại K (-): K+; H2O: 2H2O   4H+ + O2 + 4e Tại A (+): NO3-; H2O: 2H2O + 2e   2OH- + H2 dpdd Phương trình điện phân tổng quát: 2H2O   2H2 + O2 Nhận xét: Khi điện phân dung dịch muối: - dung dịch muối ion kim loại sau Al3+ ion gốc axit không chứa O ( trừ F-) pH dung dịch không đổi - dung dịch muối ion kim loại sau Al3+ ion gốc axit chứa O, F- pH dung dịch giảm dần tạo H+ - dung dịch muối ion kim loại trước Al3+ ion gốc axit không chứa O ( trừ F-) pH dung dịch tăng dần tạo OH- - dung dịch muối ion kim loại trước Al3+ ion gốc axit chứa O, F- pH dung dịch không đổi Ví dụ 2: Viết phương trình điện phân dung dịch CuSO4 với điện cực anot Cu Hướng dẫn giải: CuSO4   Cu2+ + SO4- Tại K (-): Cu2+; SO4-: Cu2+ + 2e Tại A (+) Cu: SO42-; H2O: Cu   Cu Cu2+ + 2e   Phương trình điện phân tổng quát: Cu + Cu2+ (A)   Cu + Cu2+ (K) Ví dụ 3: Viết phương trình điện phân dung dịch hỗn hợp CuSO4 a mol; NaCl b mol trường hợp: a b = 2a b b > 2a c b < 2a Hướng dẫn giải: CuSO4   Cu2+ + SO4NaCl   Na+ + Cl- Tại K (-): Cu2+; Na+; H2O: Cu2+ + 2e 2H2O + 2e     Cu 2OH- + H2 Tại A (+): Cl-; SO42-; H2O: 2Cl-   Cl2 +2e + 2H2O   4H + O2 + 4e a b = 2a thì: Cu2+ + 2Cl- dpdd   Cu + Cl2 dpdd hay CuSO4 + 2NaCl   Cu + Cl2 + Na2SO4 sau đó: 2H2O dpdd   2H2 + O2 b b > 2a thì: Cu2+ + 2Cl- dpdd   Cu + Cl2 dpdd hay CuSO4 + 2NaCl   Cu + Cl2 + Na2SO4 + dpdd sau đó: 2Cu2+ + 2H2O   2Cu + 4H + O2 dpdd hay 2CuSO4 + 2H2O   2Cu + 2H2SO4 + O2 c b < 2a thì: Cu2+ + 2Cl- dpdd   Cu + Cl2 dpdd hay CuSO4 + 2NaCl   Cu + Cl2 + Na2SO4 dpdd sau đó: 2Cl- + 2H2O   2OH + H2 + Cl2 dpdd Hay: 2NaCl + 2H2O   2NaOH + H2 + Cl2 2.2.1.4 Biếu thức định luật Farađây Dùng để tính khối lượng chất thoát điện cực, giả sử điện cực A hay K thoát chất X, ta có: mX  A X I t ne F (gam) hay nX = I t ne F (mol) (1) Với: AX khối lượng mol X (gam/mol) ne số electron trao đổi điện cực I cường độ dòng điện (A) F số Farađây : F = 96500 (Culong/mol.s) t tính giây (second) F =26,8 t tính (hour) t (times) : thời gian tính giây (s) (h) Chú ý: - Khi tính theo (1) phương trình điện cực chất điện cực phải viết theo hệ số nguyên tối giản - Từ (1) ta có: mX ( g ) I t  ne = F AX ( g / mol ) số mol electron trao đổi hệ quan trọng ta sử dụng đề tính toán tập điện phân - Điện phân trình oxi hóa khử nên số mol electron nhường A= số mol electron nhận K 2.2.2 Một số ví dụ minh họa 2.2.2.1 Ví dụ Ví dụ 1:(Trích đề thi đại học khối A năm 2012) Điện phân 150 ml dung dịch AgNO3 1M với điện cực trơ t giờ, cường độ dòng điện không đổi 2,68A (hiệu suất trình điện phân 100%), thu chất rắn X, dung dịch Y khí Z Cho 12,6 gam Fe vào Y, sau phản ứng kết thúc thu 14,5 gam hỗn hợp kim loại khí NO (sản phẩm khử N+5) Giá trị t A 0.8 B 0,3 C 1,0 D 1,2 Hướng dẫn giải: Phương trình điện phân: 4AgNO3 + 2H2O → 4Ag + O2 + 4HNO3 (1) Dung dịch Y gồm: AgNO3, HNO3 Cho Fe + dd Y sau phản ứng thu 14,5g hỗn hợp kim loại nên Fe dư có phản ứng: 3Fe + 8HNO3 → 3Fe(NO3)3 + 2NO + 4H2O (2) Fe + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2Ag (3) Gọi x số mol AgNO3 bị điện phân nHNO3 = x, dung dịch Y: HNO3: x mol; AgNO3 dư: 0,15 –x mol Theo (2,3) nFe phản ứng = 3x/8 + (0,15-x)/2 = 0,075 –x/8 mol nAg = 0,15 – x mol Vậy mhỗn hợp kim loại = mFedư + mAg =12,6 –(0,075-x/8).56 +(0,15-x).108 =14,5 Suy ra: x= 0,1 mol Ta có mAg = 108.2, 68.t 1.26,8 = 0,1.108  t = 1,0 h Ví dụ 2: (Trích đề thi đại học khối B năm 2012) Người ta điều chế H2 O2 phương pháp điện phân dung dịch NaOH với điện cực trơ, cường độ dòng điện 0,67 A thời gian 40 Dung dịch thu sau điện phân có khối lượng 100 gam nồng độ NaOH 6% Nồng độ dung dịch NaOH trước điện phân (giả thiết lượng nước bay không đáng kể) A 5,08% B 6,00% C 5,50% D 3,16% Hướng dẫn giải: Điện phân dung dịch NaOH điện phân H2O, phương trình điện phân: dpNaOH 2H2O   2H2 + O2 (1) Số mol e trao đổi = Tại K(-): 2H2O + 2e Tại A (+): 2H2O 0, 67.40 = 26,8     mol 2OH- + H2  nH2 = 0,5 mol 4H+ + O2 + 4e  nO2 = 0,25 mol Vậy mdung dịch trước điện phân = 100 + 0,5 + 0,25.32 = 109 gam Ta có mNaOH không đổi = 100.6/100 = gam 10 Tại thời gian t giây có 0,035 mol khí A nên 2t giây có 0,07 mol khí A số mol e nhường =0,07.4 = 0,28 mol   khí K: 0,1245 – 0,07 = 0,0545 mol ne (2) = 0,109 mol ne(1)= 0,171 mol nM2+ = 0,0855 mol MMSO4 = M + 96 = 160  M=64 Cu Tại thời gian t giây số mol e nhường = 0,035.4 = 0,14 mol < 2nCu2+ nên lúc Cu2+ dư Cu tạo = 0,14/2 = 0,07 mol  y =4,480 gam 2.2.2.2 Ví dụ chuyên sâu Ví dụ 1: (Trích đề thi HSGQG năm 2011) Ở 250C, cho dòng điện chiều có cường độ 0,5A qua bình điện phân chứa điện cực platin nhúng 200 ml dung dịch gồm Cu(NO3)2 0,020M, Co(NO3)2 1,0 M, HNO3 0,010M Viết phương trình nửa phản ứng xảy catot anot trình điện phân Khi 10% lượng ion kim loại bị điện phân, người ta ngắt mạch nối đoản mạch hai điện cực bình điện phân Hãy cho biết tượng xảy viết phương trình phản ứng minh họa Xác định khoảng nguồn điện đặt vào catot để điện phân hoàn toàn ion thứ catot (coi trình điện phân hoàn toàn nồng độ ion bị điện phân lại dung dịch 0,005% so với nồng độ ban đầu) Tính thể tích khí thoát (đktc) anot điện phân 25 phút Khi đó, giá trị catot bao nhiêu? Chấp nhận: Áp suất riêng khí hidro pH2 = atm; tính toán không kể đến thế; nhiệt độ dung dịch không đổi suốt trình điện phân Cho: E Cu 2 / Cu = 0,337 V; E Co 2 / Co = -0,277V; số Faraday F = 96500 C.mol-1; 250C: 2,303 RT F =0,0592 Hướng dẫn giải: Phương trình nửa phản ứng catot anot Các trình xảy catot (-): Cu2+ + 2e  Cu (1) 2H+ + 2e  H2 (2) Quá trình xảy anot (+): Co2+ + 2e  Co (3) 2H2O  4H+ + O2 + 4e (4) 13 Theo phương trình Nerst: ECu 2 / Cu  ECu  2 / Cu 0, 0592 log[Cu 2 ] ECo2 / Co  ECu  2 / Cu 0, 0592 log[Co 2 ] =-0,277V E2 H  / H  E20H  / H  0, 0592 log[ H  ]2 = 2 Từ thấy: ECu 2 / Cu  E2 H  / H  ECo2 / Co Khi 10% Cu2+ bị điện phân thì, = 0,287V -0,118 V nên thứ tự nhận e là: Cu2+ > H+ > Co2+ ECu 2 / Cu  ECu  2 / Cu 0, 0592 log[Cu 2 ] = 0,285V lúc H2 chưa thoát ngắt mạch điện, nối đoản mạch hai cực bình điện phân tạo pin điện có cực dương (catot) O2/H2O cực âm (anot) cặp Cu2+/Cu Phản ứng xảy là: Trên catot: O2 + 4H+ + 4e → 2H2O Trên anot: Cu → Cu2+ + 2e Phản ứng xảy pin là: 2Cu + 4H+ + O2  2Cu2+ + 2H2O Sự phóng điện pin dừng điện cực Để tách hoàn toàn ion Cu2+ cần đặt vào catot là: E2 H  / H2  Ec  ECu2 /Cu Khi Cu2+ bị điện phân hoàn toàn [Cu2+] = 0,005%.0,020 = 10-6M Lúc đó: ECu 2 / Cu  ECu  2 / Cu 0, 0592 log[Cu 2 ] = 0,159V Và [H+] = 0,01 (ban đầu) + (0,020 -10-6)(tạo ra)  10-5V E2 H  / H  E20H  / H  2 0, 0592 log[ H  ]2 = - 0,077V Vậy trường hợp tính không kể đến H2 điện cực platin catot cần khống chế khoảng - 0,077 V < Ec < 0,159 V, Cu2+ bị điện phân hoàn toàn Ta có: ne = It F = 7,772.10-3 mol < 2nCu2+ = 8.10-3 mol nên Cu2+ dư, nCu2+ dư = 1,14 10-4 mol [Cu2+]dư =5,7.10-4V, Ec= ECu 2 / Cu Và nO2 =  ECu  2 / Cu ne = 0, 0592 log[Cu 2 ] = 0,241 V 1,93.10-3 mol  VO2 = 1,93.10-3 22,4 lít = 0,0432 lít 14 Ví dụ 2: (Đề thi casio hóa học tỉnh Thanh Hóa năm 2012, QG năm 2001-bảng A) Dung dịch X có chất tan muối M(NO3)2 Người ta dùng 200 ml dung dịch K3PO4 vừa đủ để phản ứng với 200 ml dung dịch X, thu kết tủa M 3(PO4)2 dung dịch Y Khối lượng kết tủa (đã sấy khô) khác khối lượng M(NO3)2 ban đầu 6,825 gam Điện phân 400 ml dung dịch X dòng điện chiều với I =2,000 ampe tới khối lượng catot không tăng thêm dừng, dung dịch Z Giả sử điện phân có hiệu suất 100% a Hãy tìm nồng độ ion dung dịch X, dung dịch Y, dung dịch Z Cho biết gần phải chấp nhận tính nồng độ dung dịch Y, dung dịch Z b Tính thời gian (theo giây) điện phân c Tính thể tích khí thu 27,30C, atm điện phân Hướng dẫn giải: a Phản ứng: 3M(NO3)2 + 2K3PO4   M3(PO4)2 ↓ + 6KNO3 Dung dịch Y: dung dịch KNO3: KNO3   (1) K+ + NO3- (2) Theo (1) mol NO3- phản ứng tạo mol PO43- làm thay đổi khối lượng 372190=182g x mol NO3- phản ứng tạo x/3 mol PO43- làm thay đổi khối lượng 6,825 gam Vậy có ngay: x = 6.6,825 = 182 - Trong dung dịch X: C(NO3-) = 0,225 mol từ suy ra: nM 2  nNO   0,1125mol từ có C(M2+) = 0,1125  0,5625 M ; 0,2 0,225  1,125 M 0,2 - Theo (1): nK+ = nNO3- = nKNO3 =2.nM(NO3)2 = 2.0,1125 = 0,225 mol Coi VddY ≈ VddX + Vdd K3PO4 ≈ 400 ml Vậy dung dịch Y: C(K+) =C(NO3-) = 0,225 = 0,4 0,5625M (3) Dung dịch Y có nồng độ: C(K+) =C(NO3-) = 0,5625M Các gần chấp nhận tính nồng độ dung dịch Y: - Bỏ qua thay đổi thể tích tính (3) có mặt M3(PO4)2 ↓ 15 - Bỏ qua tan M3(PO4)2 ⇄ 3M2+ + 2PO43- Bỏ qua phân li H2O⇄ H+ + OH2+ * Xét điện phân dung dịch X: M(NO3)2   M + 2NO3 - Tại K (-): M2+, H2O: M2+ + 2e   M + - Tại A (+): NO3-, H2O: 2H2O   4H + O2 ↑ + 4e Phương trình điện phân: 2M(NO3)2 + 2H2O dpdd   2M + O2 + 4HNO3 (4) - Dung dịch Z có chất tan HNO3: Coi Vdd Z ≈ Vdd X ≈ 400 ml = 0,4 lít Theo (4): nHNO3 =2nM(NO3)2 = 0,5625 400 1000 mol nHNO3 1000  1,125 M 400 Vậy C(H+) = C (NO3-) = Các gần chấp nhận tính nồng độ dung dịch Z: - Coi Vdd Z ≈ Vdd X , bỏ qua thay đổi thể tích điện phân gây - Bỏ qua phân li H2O Z dung dịch HNO3 Nồng độ ion: 2+ dd X: C(M ) = 0,5625 M ; C(NO3-)= 1,125 M dd Y: C(K+) = C( NO3- ) = 0,5625 M dd Z: C(H+ ) = C (NO3- ) = 1,125 M b Tính thời gian điện phân: Theo (4) nO2 = 1/2 nM(NO3)2 = 0,1125 mol Từ công thức: mO2 = AO2 It 96500 suy ra: t = mO2 4.96500 AO2 I = 21712,5 (s) c Tính thể tích khí thu 27,30C, atm điện phân dung dịch Z VO2  nRT 0,1125 0,082 300,3   2,77 P lít Ví dụ 3: Chia 1,6 lít dung dịch A chứa HCl Cu(NO3)2 làm phần 16 Phần đem điện phân (các điện cực trơ) với cường độ dòng 2,5 ampe, sau thời gian t thu 3,136 lít khí (ở đktc) chất khí anôt Dung dịch sau điện phân phản ứng vừa đủ với 550 ml dung dịch NaOH 0,8M thu 1,96 g kết tủa Tính nồng độ mol chất dung dịch A thời gian t Cho m gam bột sắt vào phần 2, lắc phản ứng xảy hoàn toàn, sau phản ứng thu hỗn hợp kim loại có khối lượng 0,75m (gam) V lít khí Tính m V (ở đktc) Hướng dẫn giải: Dung dịch A: H+; Cl-; Cu2+; NO3- Điện phân phần dung dịch A: Tại K (-): H+; Cu2+; H2O: Cu2+ + 2e 0,14   Cu 0,28 mol Tại A (+): Cl-; NO3-; H2O: 2Cl-   Cl2 + 2e Khí A Cl2 : nCl2 = 0,14 mol  ne nhường = 0,28 mol = ne nhận Từ công thức : ne = It F  t = 10808 (s) Dung dịch sau phản ứng tác dụng với NaOH tạo kết tủa nên có dư Cu2+ Phản ứng : H+ + OH-   H2O Cu2+ + 2OH-   (1) Cu(OH)2  (2) nCu(OH)2 = 0,02 mol  nCu2+ dư = 0,02 mol Vậy nCu(NO3)2 = 0,16 mol Theo (1,2): nH+ = nOH- = 0,4 mol  nHCl = 0,4 mol Vậy: CM Cu(NO3)2 = 0,2 M; CM HCl = 0,5 M Cho bột Fe vào phần thu hỗn hợp kim loại nên Fe phản ứng dư: 2+ 3Fe + 8H+ + 2NO3-   3Fe + 2NO + 4H2O 0,15 0,4 Fe + Cu2+ 0,16 0,1   0,16 (3) 0,1 mol Fe2+ + Cu (4) 0,16 mol Theo (3) VNO = 2,24 lít Theo (3, 4): mhỗn hợp kim loại = mFedư + mCu= m – 0,31 56 + 0,16.64 = 0,75m  m = 28,48 gam 17 Ví dụ 4: Một chất A có công thức MXOm Tổng số proton nguyên tử tạo phân tử A 78 Trong ion XOm có 32 electron X nguyên tố chu kì Khi điện phân dung dịch A nước, 1447,5 giây với I = 10 ampe (điện cực trơ), dung dịch B Cho CuO lấy dư 25% khối lượng tác dụng với B, lọc tách chất rắn, thu dung dịch D có chứa 22,6 gam muối a Tìm công thức chất A b Tính khối lượng kim loại M bám vào catot khối lượng CuO dùng c Tính khối lượng chất A dùng trước điện phân nồng độ mol/lít chất có dung dịch D (cho thể tích dung dịch D 250 ml) Hướng dẫn giải: a Gọi ZX số proton nguyên tử X, số electron XOm- = ZX + 8m + =32  ZX = 31 – 8m (*) Do X thuộc chu kì nên ZX < 10 X tạo anion nên X phi kim, từ (*) dễ thấy thỏa mãn m = 3, ZX = (N) Tổng số p A: ZM + ZX + 8m = 78 ZM = 47  M Ag Vậy A AgNO3 b Điện phân dung dịch A: Tại K (-): Ag+; H2O: Ag+ + 1e Tại A (+): NO3-; H2O: 2H2O     Ag 4H+ + O2 + 4e (1) (2) Ta có: ne = 0,15 mol, theo (2): nH+ = ne = 0,15 mol 2+ Cho CuO vào B có phản ứng : CuO + 2H+   Cu + H2O (3) Từ (3) có: nCuOphản ứng = nCu2+ = 0,075 mol  mCu(NO3)2 = 14,1 gam Mà mmuối = 22,6 gam nên AgNO3 dư: 8,5 gam  nAgNO3 dư = 0,05 mol Ta có: nAg = ne = 0,15 mol  mAg bám vào K = 0,15 108 = 16,2 gam nCuO dùng = 0,075 125 = 100 0,09375 mol  mCuO = 7,5 gam c nAgNO3 dùng = 0,05 + 0,15 = 0,2 mol  mAgNO3 dùng = 34 gam dung dịch D: Cu(NO3)2: 0,075 mol; AgNO3 dư: 0,05 mol  CM Cu(NO3)2 = 0,3 M; CM AgNO3 = 0,2 M 18 Ví dụ 5: Điện phân 100 ml dung dịch X gồm H2SO4 0,3M HCl 0,4M với cường độ dòng điện 2,68 A thời gian t a Lập hàm số mô tả phụ thuộc pH vào thời gian điện phân t khoảng (0 < t < giờ) b Vẽ đồ thị hàm số Biết: -Hằng số Faraday F = 26,8 Ampe.giờ - Thể tích dung dịch không đổi trình điện phân - Các giá trị logarit x x 0,5 logx -0,301 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 -0,222 -0,155 -0,097 -0,046 Hướng dẫn giải: a Ta có: nH2SO4 = 0,03 mol; nHCl = 0,04 mol Tại K (-): H+ (0,1 mol); H2O: 2H+ + 2e   H2 Tại A (+): Cl- (0,04 mol); SO42- (0,03 mol): 2Cl2H2O     Cl2 + 2e 4H+ + O2 + 4e Số mol e trao đổi thời gian t = 0,1 t (mol) Khi t = 1giờ H+ K hết nH+ = ne nhận Khi t = 0, Cl- hết A, H+ dư = 0,06 (mol) - Nếu < t  0,4 thì: H+ dư = (0,1 – 0,1.t ) mol  pH = -log[H+] = - log (1-t) - Nếu 0,4 < t < 1,0 : H+ không đổi = 0,06 mol K H+ A tạo H+ pH = 0,222 b Vẽ đồ thị xử lí Excel t 0,1 0,2 0,3 0,4 x=1-t 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 logx= log (1-t) 0,046 0,097 0,155 0,222 19 pH dung dịch điện phân 0.25 pH 0.2 0.15 pH dung dịch 0.1 0.05 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 0.9 Thời gian t 2.2.2.3 Ví dụ đề nghị Ví dụ 1: Hoà tan 91,2g FeSO4 vào 200g dung dịch HCl 3,285% thu dung dịch A Chia dung dịch A thành phần nhau: Phần 1: Cho thêm vào 4,05 g bột nhôm, sau thời gian thu 0,672 lít khí (đktc), dung dịch B chất rắn C Cho dung dịch B tác dụng với dung dịch NaOH dư, lấy kết tủa nung nhiệt độ cao không khí đến khối lượng không đổi thu 4g chất rắn Tính khối lượng chất rắn C Phần 2: Đem điện phân với điện cực trơ có màng ngăn với cường độ dòng I=1,34 ampe Tính khối lượng kim loại thoát catot thể tích khí (đktc) thoát anot Biết hiệu suất điện phân 100% Đáp số: mC = 9,21 gam; mkim loại K = mFe = 1,12 gam; Vkhí = 0,896 lít Ví dụ 2: Hoà tan 20g K2SO4 vào 150g nước, thu dung dịch A Tiến hành điện phân dung dịch A thời gian Sau điện phân khối lượng K 2SO4 dung dịch chiếm 14,93% khối lượng dung dịch Biết lượng nước bị bay không đáng kể a.Tính thể tích khí thoát điện cực đo điều kiện tiêu chuẩn b Tính thể tích H2S (đktc) cần dùng để phản ứng hết với khí thoát anot tạo SO2 Đáp số: Vkhí K = 44,8 lít; Vkhí A = 22,4 lít; Vậy VH2S  14,93 lít Ví dụ 3: Điện phân (với điện cực Pt) 200 mililít dung dịch Cu(NO3)2 đến bắt đầu có khí thoát catôt dừng lại Để yên dung dịch khối lượng catôt không đổi, thấy khối lượng catôt tăng 3,2 gam so với lúc chưa điện phân Tính nồng độ mol dung dịch Cu(NO3)2 trước điện phân 20 Đáp số: : CM (Cu(NO3)) trước điện phân = 1,0 M Ví dụ 4: Hoà tan 50 gam CuSO4.5H2O vào 200 ml dung dịch HCl 0,6M dung dịch A Tiến hành điện phân dung dịch A với dòng điện cường độ 1,34 ampe Tính khối lượng kim loại thoát catot thể tích khí (ở đktc) thoát anot Biết hiệu suất phản ứng đạt 100% Đáp số: Vậy: mCu = 0,1 64 = 6,4 gam; Vkhí A = 1,792 lít Ví dụ 5: Điện phân lít dung dịch CuSO4 0,5M với điện cực trơ Sau thời gian, ngừng điện phân cho qua dung dịch sau điện phân luồng khí A lấy dư thu 72 gam kết tủa màu đen Biết rằng, đốt khí A oxi dư tạo thành nước khí B, khí B làm màu dung dịch nước brom a Xác định công thức phân tử khí A,B b Tính thể tích khí khí thoát anot (đktc) c Tính thể tích dung dịch axit HNO3 60% (D = 1,37 g/ml) cần thiết để hoà tan lượng kim loại kết tủa catot Đáp số: a A H2S , B SO2; b VO2 = 2,8 lítc; VHNO3  76,64 ml Chú ý: axit HNO3 60% axit đặc nồng độ đậm đặc hay dùng phòng thí nghiệm 68% Ví dụ 6: (Trích đề thi đại học khối A năm 2010) Điện phân (với điện cực trơ) dung dịch gồm NaCl CuSO4 có số mol, đến catot xuất bọt khí dừng điện phân Trong trình điện phân trên, sản phẩm thu anot A khí Cl2 O2 B khí H2 O2 C có khí Cl2 D khí Cl2 H2 Ví dụ 7: (Trích đề thi đại học khối A năm 2010) Điện phân (điện cực trơ) dung dịch X chứa 0,2 mol CuSO4 0,12 mol NaCl dòng điện có cường độ 2A Thể tích khí (đktc) thoát anot sau 9650 giây điện phân A 2,240 lít B 2,912 lít C 1,792 lít D 1,344 lít Ví dụ 8: (Trích đề thi cao đẳng năm 2011) Điện phân 500 ml dung dịch CuSO4 0,2M (điện cực trơ) catot thu 3,2 gam kim loại thể tích khí (đktc) thu anot là: A 3,36 lít B 1,12 lít C 0,56 lít D 2,24 lít 21 Ví dụ 9: (Trích đề thi đại học khối B năm 2010) Điện phân (với điện cực trơ) 200 ml dd CuSO4 nồng độ x mol/l, sau thời gian thu dung dịch Y v n màu xanh, có khối lượng giảm 8g so với dung dịch ban đầu Cho 16,8g bột Fe vào Y, sau phản ứng xảy hoàn toàn, thu 12,4g kim loại Giá trị x A 2,25 B 1,5 C 1,25 D 3,25 Ví dụ 10: (Trích đề thi đại học khối B năm 2009) Điện phân có màng ngăn 500 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm CuCl2 0,1M NaCl 0,5M (điện cực trơ, hiệu suất điện phân 100%) với cường độ dòng điện 5A 3860 giây Dung dịch thu sau điện phân có khả hoà tan m gam Al Giá trị lớn m A 4,05 B 2,70 C 1,35 D 5,40 2.2.3 Một số lí thuyết mở rộng điện phân ứng dụng 2.2.3.1 Thế phân giải Điện phân phân hủy chất nhờ tác dụng dòng điện chiều Khi nối nguồn điện chiều với hai điện cực nhúng chất điện ly nóng chảy hay dung dịch chất điện ly điện cực bình điện phân xảy trình oxi hóa khử làm cho chất bị phân hủy Như trình diễn ngược lại pin điện: dòng điện pin phản ứng oxi hóa khử sinh Phản ứng pin tự phát xảy phản ứng điện phân xảy có dòng điện Khi nối điện cực kẽm Zn2+/Zn với điện cực clo Cl2/2Cl- điều kiện chuẩn, pin kẽm - clo có suất điện động E0 = 2,12V Ngược lại dùng dòng điện chiều hiệu 2,12V nối với hai điện cực trơ (bằng platin than chì) nhúng dung dịch ZnCl thấy kẽm kim loại bám vào điện cực nối với cực âm nguồn điện khí clo xuất điện cực nối với cực dương nguồn điện, nghĩa điện cực xảy hai nửa phản ứng: Ở điện cực âm (K -): Zn2+ + 2e  Zn Ở điện cực dương (A +): 2Cl-  Cl2 + 2e Phản ứng chung: Zn2+ + 2Cl- dong dien   Zn + Cl2 hiệu điện 2,12 V Tương tự vậy, phản ứng điện phân CuCl2 Cu2+ + 2Cl- dong dien   Cu + Cl2 xảy hiệu 1,02V Phản ứng điện phân HCl: 2H+ + 2Cl- dong dien   H2 + Cl2 xảy hiệu 1,36V 22 Những hiệu 2,12V; 1,02V 1,36V gọi phân giải ZnCl2 , CuCl2 HCl tương ứng dung dịch 1M Vậy hiệu tối thiểu dòng điện chiều cần đặt vào điện cực trơ để gây nên điện phân chất gọi phân giải (kí hiệu U) Những phân giải chất sức điện động pin tương ứng Thế phân giải ZnCl2 dung dịch: U= ECl0 /2 Cl   EZn = 2 / Zn 1,36 – (-0,76) = + 2,12 V Thế phân giải CuCl2 dung dịch: U= ECl0 /2 Cl   ECu = 2 / Cu 1,36 – 0,34 = + 1,02 V Thế phân giải HCl dung dịch: U= ECl0 /2 Cl   EH0  / H = 1,36 – = + 1,36 V Từ ta thấy phân giải chất bao gồm phân giải cation phân giải anion Thế phân giải ion tối thiểu cần đặt vào điện cực để ion tích điện hay phóng điện Thế phân giải đại đa số cation anion điện cực trơ thực tế điện cực nguyên tố tương ứng Nhưng phân giải vài ion Fe2+ , Ni2+ , H+ OH- hay H2O giá trị tuyệt đối lớn điện cực tương ứng Khi điện phân dung dịch chất chứa ion nước, người ta phải dùng dòng điện hiệu cao so với suất điện động E pin tương ứng Thế hiệu phụ thêm gọi (kí hiệu ΔE ) Hiện tượng có chất phức tạp phụ thuộc nhiều vào yếu tố liên quan với đặc tính động học vật liệu dùng để làm điện cực, bề mặt điện cực, trạng thái tập hợp chất thoát điện cực, với mật độ dòng điện nhiệt độ Khi điện cực thoát kim loại, đại lượng thường bé, bỏ qua trừ trường hợp sắt E = 0,24V niken E = 0,23V Khi điện cực thoát khí H2 O2 đại lượng đáng kể, bỏ qua Dưới hiđro oxi điện cực khác nhau: Điện cực Quá hiđro, V Quá oxi, V Pt (muội) 0,03-0,04 0,3 Fe 0,1-0,2 0,3 23 Pt (nhẵn) Ni Hg 0,2-0,4 0,5 0,2-0,4 0,5 0,8-1,0 Như phân giải chất điện ly dung dịch nước xác định bằng: U = Ea0 + E0c + ΔEa + ΔEc U = E0 a - E0c + ΔEa + ΔEc Trong đó: U phân giải; Ea0 điện cực chuẩn A (+), E0c điện cực chuẩn catot (K-); ΔEa A (+); ΔEc catot (K-) Quá thường xác định phương trình Tafel: ∆E = a + b logi Trong a, b hệ số phụ thuộc chất chất làm điện cực trạng thái bề mặt, i mật độ dòng A/cm2 2.2.3.2 Giải thích tạo thành sản phẩm điện phân dung dịch Khi điện phân dung dịch nước chứa số loại cation số loại anion nguyên tắc, điện cực âm, cation điện cực chuẩn lớn bị khử trước điện cực dương, anion điện cực bé bị oxi hóa trước Tuy nhiên thực tế thứ tự thường bị phá vỡ tượng Để làm sáng tỏ điều này, xét phân giải tất trường hợp xảy điện phân Thí dụ dung dịch NiCl2 1M với điện cực platin nhẵn Ta có: Epc = ECl0 /2 Cl   ENi0 2 / Ni = +1,36 – (-0,23) = + 1,59 V - Trường hợp 1: ΔE = 0, U = Epc = +1,59 V Ở K (-): Ni2+ + 2e  Ni Ở A (+): 2Cl-  Cl2 + 2e - Trường hợp 2: ΔE = + 0,5 V ứng với O2 điện cực Pt nhẵn Ở K (-): Ni2+ + 2e  Ni O2 Ở A (+): H2O  2H+ + + 2e  U = Epc + ΔE = E O0 / H O - E 0Ni 2 2 / Ni = +1,23 – (-0,23) + ΔE = +1,46 V 24 - Trường hợp 3: ΔE= + 0,4 V ứng với H2 Pt nhẵn Ở K (-): 2H2O + 2e  2OH- + H2 ; E 0H O / H = - 0,828 V 2 Ở A (+): 2Cl-  Cl2 + 2e  U = Epc + ΔE = +1,36 – (-0,828) + 0,4 = +2,588 V - Trường hợp 4: ΔE = + 0,9 V đồng thời có H2 O2 thoát Ở K (-):2H2O + 2e  2OH- + H2 Ở A (+):H2O  2H+ + O2 + 2e  U = Epc + ΔE = + 1,23 – (-0,828) + 0,9 = +2,958 V Như điện phân dung dịch NiCl2 với điện cực Pt nhẵn xảy trường hợp dpdd phương trình điện phân là: NiCl2   Ni  + Cl2 Tính toán tương tự vậy, giải thích tạo thành sản phẩm trình điện phân dung dịch nước chất sau với điện cực trơ: 2NaCl + 2H2O dpdd   2NaOH + Cl2 + H2 dpdd CuSO4 + H2O   Cu + H2SO4 + O2 Và phân hủy nước điện phân dung dịch H2SO4, NaOH, Na2SO4 H2O dpdd   H2 + O2 Kiềm , axit, muối có tác dụng tăng độ d n điện 2.2.3.3 Ứng dụng điện phân Phương pháp điện phân ứng dụng rộng rãi thực tế sản xuất phòng thí nghiệm nghiên cứu Trong công nghiệp hóa chất, điện phân thường dùng để tách lấy đơn chất từ hợp chất Nhiều trình điện phân giữ vai trò then chốt sản xuất như: - Sản xuất NaOH, Cl2 phương pháp điện phân dung dịch NaCl đậm đặc - Sản xuất khí H2, O2 phương pháp điện phân dung dịch K2SO4, H2SO4, NaOH… - Sản xuất Li, Na, Mg, Ca, Sr, Ba, Cl 2, Br2…bằng phương pháp điện phân muối halogenua nóng chảy 25 - Sản xuất Al phương pháp điện phân Al2O3 nóng chảy có thêm Na3AlF6 (criolit) để giảm nhiệt độ nóng chảy nhôm oxit - Sản xuất KClO3 phương pháp điện phân dung dịch KCl đặc, nóng… - Điều chế kim loại tinh khiết - Tinh chế kim loại - Đúc đồ vật kim loại tiến hành tương tự tinh chế kim loại - Mạ điện - Phân tích định tính, định lượng tách kim loại hỗn hợp chúng 2.2.4 Cơ sở thực nghiệm Sáng kiến kinh nghiệm thử nghiệm áp dụng đối giảng dạy từ năm học 2008-2009 học sinh lớp 11 trường THPT Hoằng Hóa 4, đạt chất lượng khả quan thi học sinh giỏi thi đại học Kết áp dụng lớp 12 năm học 2009-2010: - Thi học sinh giỏi tỉnh casio văn hóa đạt 100% đó: casio: nhì, ba, khuyến khích; văn hóa nhất, nhì, khuyến khích - Thi đại học đạt kết tốt: lớp 12B1 đậu 53/53 tương ứng 100%, lớp 12B2 đậu đại học 49/55 tương ứng 89,1% điểm trung bình môn hóa trường xếp thứ toàn tỉnh Hiện đưa vào áp dụng lớp 11C1, 11C2, 11C3, 11C4 12B7 lớp làm đối chứng (lớp học tiết) nhận thấy kết sau: 11C1 11C2 11C3 11C4 12B7 %Số học sinh giải tập tốt 98% phần điện phân 95% 90% 88% 30% % Số học sinh không giải tốt 5% 10% 12% 70% 2% 26 Từ bảng phân tích ta thấy học sinh học dạng toán điện phân theo trình bày kết nắm tốt hơn, phát vấn đề nhanh hơn, hầu hết làm tốt tập điện phân Chúng nhận thấy cho tập điện phân học sinh áp dụng nhanh với trắc nghiệm có em nhẩm máy tính mà không cần phải viết phương trình điện phân PHẦN KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT - Sáng kiến kinh nghiệm đề tài khó cố gắng đưa phương pháp giải nhanh ngắn gọn áp dụng cách linh hoạt mà gần học sinh hiểu học - Từ kết thực nghiệm sư phạm ta thấy hiệu sáng kiến “Phương pháp giải nhanh chuyên sâu dạng toán điện phân” sử dụng để ôn luyện thi đại học - cao đẳng, thi học sinh giỏi cấp trường, cấp tỉnh quốc gia - Hi vọng với phần kiến thức kinh nghiệm nhỏ bé góp phần nâng cao chất lượng dạy học hoá học trường phổ thông Rất mong góp ý bạn đồng nghiệp em học sinh để lần sau có kinh nghiệm quý báu - Với thời gian ngắn ngủi trình độ có hạn mong thầy, cô đồng nghiệp góp ý kiến chuyên đề phát triển sang chuyên đề để học trò chuyên Hoá ngày có nhiều tài liệu học tập cách hệ thống 27 [...]... đưa ra phương pháp giải nhanh và ngắn gọn áp dụng một cách linh hoạt mà gần như học sinh có thể hiểu được ngay khi được học - Từ kết quả thực nghiệm sư phạm ta thấy được hiệu quả của sáng kiến Phương pháp giải nhanh và chuyên sâu dạng bài toán điện phân có thể được sử dụng để ôn luyện thi đại học - cao đẳng, thi học sinh giỏi cấp trường, cấp tỉnh và quốc gia - Hi vọng với phần kiến thức và kinh nghiệm. .. học sinh được học dạng toán điện phân theo chúng tôi trình bày thì kết quả nắm bài sẽ tốt hơn, phát hiện được vấn đề nhanh hơn, và hầu hết làm tốt bài tập điện phân Chúng tôi nhận thấy rằng khi cho bài tập điện phân học sinh áp dụng rất nhanh với các bài trắc nghiệm có em chỉ nhẩm ra trên máy tính mà không cần phải viết phương trình điện phân PHẦN 3 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT - Sáng kiến kinh nghiệm này là một... thế phân giải của chất bao gồm thế phân giải cation và thế phân giải anion Thế phân giải của ion là thế tối thiểu cần đặt vào điện cực để ion đó tích điện hay phóng điện Thế phân giải của đại đa số cation và anion ở các điện cực trơ thực tế bằng thế điện cực của nguyên tố tương ứng Nhưng thế phân giải của một vài ion như Fe2+ , Ni2+ , H+ và OH- hay H2O về giá trị tuyệt đối rất lớn hơn thế của điện. .. 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 2.2.3 Một số lí thuyết mở rộng về điện phân và ứng dụng 2.2.3.1 Thế phân giải và quá thế Điện phân là sự phân hủy chất nhờ tác dụng của dòng điện một chiều Khi nối nguồn điện một chiều... 1,0 M, HNO3 0,010M 1 Viết phương trình các nửa phản ứng có thể xảy ra trên catot và anot trong quá trình điện phân 2 Khi 10% lượng ion kim loại đầu tiên bị điện phân, người ta ngắt mạch và nối đoản mạch hai điện cực của bình điện phân Hãy cho biết hiện tượng xảy ra và viết phương trình phản ứng minh họa 3 Xác định khoảng thế của nguồn điện ngoài đặt vào catot để có thể điện phân hoàn toàn ion thứ nhất... Trong công nghiệp hóa chất, điện phân thường được dùng để tách lấy đơn chất từ hợp chất Nhiều quá trình điện phân giữ vai trò then chốt trong sản xuất như: - Sản xuất NaOH, Cl2 bằng phương pháp điện phân dung dịch NaCl đậm đặc - Sản xuất các khí H2, O2 bằng phương pháp điện phân dung dịch K2SO4, H2SO4, NaOH… - Sản xuất Li, Na, Mg, Ca, Sr, Ba, Cl 2, Br2…bằng phương pháp điện phân các muối halogenua nóng... trong phòng thí nghiệm là 68% Ví dụ 6: (Trích đề thi đại học khối A năm 2010) Điện phân (với điện cực trơ) một dung dịch gồm NaCl và CuSO4 có cùng số mol, đến khi ở catot xuất hiện bọt khí thì dừng điện phân Trong cả quá trình điện phân trên, sản phẩm thu được ở anot là A khí Cl2 và O2 B khí H2 và O2 C chỉ có khí Cl2 D khí Cl2 và H2 Ví dụ 7: (Trích đề thi đại học khối A năm 2010) Điện phân (điện cực trơ)... hai điện cực nhúng trong chất điện ly nóng chảy hay dung dịch chất điện ly ở các điện cực của bình điện phân xảy ra các quá trình oxi hóa và khử làm cho chất bị phân hủy Như vậy quá trình diễn ra ở đây ngược lại ở trong pin điện: dòng điện ở pin là do phản ứng oxi hóa khử sinh ra Phản ứng trong pin tự phát xảy ra còn phản ứng điện phân chỉ xảy ra khi có dòng điện Khi nối điện cực kẽm Zn2+/Zn với điện. .. các chất sau đây với điện cực trơ: 2NaCl + 2H2O dpdd   2NaOH + Cl2 + H2 dpdd CuSO4 + H2O   Cu + H2SO4 + 1 O2 2 Và sự phân hủy nước khi điện phân dung dịch H2SO4, NaOH, Na2SO4 H2O dpdd   H2 + 1 O2 2 Kiềm , axit, muối chỉ có tác dụng tăng độ d n điện 2.2.3.3 Ứng dụng của điện phân Phương pháp điện phân được ứng dụng rất rộng rãi trong thực tế sản xuất và trong phòng thí nghiệm nghiên cứu Trong... 2011) Điện phân dung dịch gồm 7,45 gam KCl và 28,2 gam Cu(NO3)2 (điện cực trơ, màng ngăn xốp) đến khí khối lượng dung dịch giảm đi 10,75 gam thì ngừng điện phân (giả thiết lượng nước bay hơi không đáng kể) Tất cả các chất tan trong dung dịch sau điện phân là 11 A KNO3 và KOH C KNO3 và Cu(NO3)2 B KNO3, KCl và KOH D KNO3, HNO3 và Cu(NO3)2 Hướng dẫn giải: Ta có: nKCl= 0,1 mol; nCu(NO3)2 = 0,15 mol Phương ... học cao học đúc kết kinh nghiệm giảng dạy điện phân “ Phương pháp giải nhanh chuyên sâu dạng toán điện phân Trong đề tài phần nội dung đưa bốn phần lý thuyết tổng quát điện phân, tập gặp đề thi... đưa phương pháp giải nhanh ngắn gọn áp dụng cách linh hoạt mà gần học sinh hiểu học - Từ kết thực nghiệm sư phạm ta thấy hiệu sáng kiến Phương pháp giải nhanh chuyên sâu dạng toán điện phân sử... ta thấy phân giải chất bao gồm phân giải cation phân giải anion Thế phân giải ion tối thiểu cần đặt vào điện cực để ion tích điện hay phóng điện Thế phân giải đại đa số cation anion điện cực

Ngày đăng: 02/01/2017, 19:18

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan