Chủ đề 11. Điện phân

Phản ứng điện phân xảy ra ở các điện cực như sau:

Catot(-):Ag⁺ + e → Ag;  Anot(+): H₂O - 2e → 1/2O₂ + 2H⁺

                       x                                      x                    x (mol)

Dung dịch Y có chứa: H⁺, NO₃^- và Ag⁺ dư → Fe + 2Ag⁺ → 2Ag + Fe²⁺

3Fe + 8H⁺ + 2NO₃^- → 3Fe²⁺ + 2NO + 4H₂O (do Fe dư nên chỉ tạo Fe²⁺)

 n_AgNO3 = 0,15 mol; n_Fe = 12,6/56 = 0,225 mol;

Gọi x là số mol Ag⁺ đã bị điện phân → n_Ag⁺ dư = 0,15 – x mol → số mol Fe dư = 0,225 – (0,15-x)/2 – 3x/8 = 0,15 + x/8 → 108(0,15-x) + 56(0,15+x/8) = 14,5 → x = 0,1 mol → t = 0,1.26,8/2,68 = 1 h.

Phản ứng điện phân xảy ra ở các điện cực như sau:

Catot(-): Cu²⁺ + 2e → Cu; Ag⁺ + e → Ag;  Anot(+): H₂O - 2e → 1/2O₂ + 2H⁺

Số mol: n_Ag⁺ = 0,05.0,4 = 0,02 mol; n_Cu²⁺ = 0,2.0,4 = 0,08 mol.

Khối lượng kim loại ở catot = m_Cu + m_Ag = 64x + 108y;

Số mol electron nhận: n_e = I.t/F = 5.(19.60+18)/96500 = 0,06 mol. → 2x + y = 0,06; y = 0,02 mol (vì hiệu suất 100%) → x = 0,02 mol. → m = 3,44 g.

Số mol khí: n_O2 = ¼.n_e = 0,015 mol → V = 3,36 lít.

Phản ứng điện phân xảy ra ở các điện cực như sau:

Catot(-): M⁺ + e → M;   Anot(+): H₂O - 2e → 1/2O₂ + 2H⁺.

H⁺ + OH^- → H₂O. → n_H⁺ = n_OH^- = 0,8.0,25 = 0,2 mol = n_M⁺ → C_M = 1M.

Zn + 2MNO₃ → Zn(NO₃)₂ + 2M . Khối lượng Zn tăng = Khối lượng kim loại M thoát ra – khối lượng Zn đã tan vào dung dịch → 0,302.50 = 2Mx – 65x (x là số mol Zn đã phản ứng). Mà n_M⁺ = 2x = 0,2 → x = 0,1 → M = 108 (Ag).

Phản ứng điện phân xảy ra ở các điện cực như sau:

Catot(-): Cu²⁺ + 2e → Cu;       Anot(+): 2Cl^- - 2e → Cl₂.

Để dung dịch sau điện phân làm dung dịch phenolphtalein chuyển sang màu hồng thì môi trường của dd phải là môi trường bazơ, tức là H₂O đã bị điện phân ở Catot và chưa bị điện phân ở Anot. 2H₂O + 2e → H₂ + 2OH^- . Mà số mol e ở Catot = số mol e ở Anot → 2a + n_H2O = b → b > 2a.

Phản ứng ở các điện cực:

Catot(-): Ag⁺ + 1e → Ag; Anot(+): H₂O – 2e → 2H⁺ + 1/2O₂.

Phản ứng đ/p: 2AgNO₃ + H₂O → 2Ag + 1/2O₂ + 2HNO₃;

Phản ứng trung hòa: HNO₃ + NaOH → NaNO₃ + H₂O

Catot bắt đầu có khí thoát ra, tức là Ag⁺ vừa bị điện phân hết.

n_NaOH = 1.0,8 = 0,8 mol → n_AgNO3 = n_HNO3 = n_NaOH = 0,8 mol. → C_M(AgNO₃) = 0,8/0,5 = 1,6 M. → Chọn ngay đáp số có chứa 1,6 M.

Áp dụng công thức: n_e = I.t/F (n_e là số mol electron trao đổi = 0,8 mol) → t = n_e.F/I = 0,8.96500/20 = 3860 giây.

Phản ứng điện phân xảy ra ở các điện cực như sau:

Catot(-): Cu²⁺ + 2e → Cu; Anot(+): 2Cl^- - 2e → Cl₂.

Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O

Số mol NaOH còn lại sau phản ứng: n_s = 0,05.0,2 = 0,01 mol

n_Cu = 0,32/64 = 0,005 mol → n_Cl2 = n_Cu = 0,005 mol → số mol NaOH đã phản ứng: n_p.ư = 2.n_Cl2 = 0,01 mol → số mol NaOH ban đầu: n_đ = 0,02 mol → C_M = 0,02/0,2 = 0,1 M.

Phản ứng điện phân xảy ra ở các điện cực như sau:

Catot(-): H₂O + 2e → H₂ + 2OH^-;     Anot(+): 2Cl^- - 2e → Cl₂.

Dung dịch còn lại sau khi trung hòa sẽ còn dư BaCl₂ → Ag⁺ + Cl^- → AgCl↓

→ số mol của Cl^- đã phản ứng với Ag⁺ là n₁ = n_Ag+ = 0,17.20/170 = 0,02 mol. Số mol khí Cl₂ = 0,112/22,4 = 0,005 mol → số mol Cl^- đã điện phân = 2.0,005 = 0,01 mol → n_Cl^- ban đầu = 0,01 + 0,02 = 0,03 mol → n_BaCl2 = 0,015 mol → C_M = 0,015/0,15 = 0,1 M.

Phản ứng điện phân xảy ra ở các điện cực như sau:

Catot(-): Cu²⁺ + 2e → Cu; 2H₂O + 2e → H₂ + 2OH^-;  Anot(+): 2Cl^- - 2e → Cl₂

P.ư trung hòa: H⁺ + OH^- → H₂O ; Ag⁺ + Cl^- → AgCl↓

n_Cl2 = 3,36/22,4 = 0,15 mol; n_AgCl = 2,87/143,5 = 0,02 mol → n_Cl^- = 2n_Cl2 + n_AgCl = 0,32 mol; n_HNO3 = 0,1 mol = n_OH^-; Áp dụng định luật bảo toàn điện tích → 2n_Cu²⁺ + n_OH^- = 2n_Cl2 → n_Cu²⁺ = 0,1 mol → [CuCl₂] = 0,1/0,4 = 0,25M; [KCl] = 0,12/0,4 = 0,3M.

 Phương trình điện phân:            4AgNO₃ + 2H₂O → 4Ag + O₂ + 4HNO₃         (1)

Dung dịch Y gồm: AgNO₃, HNO₃. Cho Fe + dd Y sau phản ứng thu được 14,5g  hỗn hợp kim loại nên Fe dư có các phản ứng:            

                                                3Fe + 8HNO₃ → 3Fe(NO₃)₃ + 2NO + 4H₂O               (2)

                                                Fe + 2AgNO₃ → Fe(NO₃)₂ + 2Ag                                (3)

Gọi x là 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 m_{hỗn hợp kim loại} = mFe_dư + mAg =12,6 –(0,075-x/8).56 +(0,15-x).108 =14,5

Suy ra: x= 0,1 mol. Ta có mAg = 0,1.108 ® t = 1,0 h