Bài tập về sự điện phân
Kỳ thi ĐGNL ĐHQG Hồ Chí Minh
Điện phân dung dịch gồm a mol CuSO4 và 2a mol NaCl sau khi ở catot bắt đầu thoát khí thì dừng lại. Chất tan trong dung dịch thu được sau điện phân là
(1) 2NaCl + CuSO4 → Cu +Cl2 + Na2SO4
Ở (1) NaCl phản ứng vừa đủ với CuSO4 => Dung dịch sau điện phân chỉ có Na2SO4
Sự 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 nhằm thúc đẩy một phản ứng hóa học mà nếu không có dòng điện, phản ứng sẽ không tự xảy ra. Trong thiết bị điện phân:
- Anot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng oxi hóa. Anot được nối với cực dương của nguồn điện một chiều.
+ Gốc axit có chứa oxi không bị điện phân (ví dụ: NO3-, SO42-, PO43-, CO32-, ClO4-, …).
Khi đó nước bị điện phân theo bán phản ứng: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e
+ Thứ tự anion bị điện phân: S2- > I- > Br- > Cl- > RCOO- > OH- > H2O
- Catot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng khử. Catot được nối với cực âm của nguồn điện một chiều.
+ Nếu dung dịch có chứa nhiều cation thì cation nào có tính oxi hóa mạnh hơn sẽ bị điện phân trước.
+ Một số cation không bị điện phân như K+, Na+, Ca2+, Ba2+, Mg2+, Al3+…
Khi đó nước bị điện phân theo bán phản ứng: 2H2O + 2e → H2 + 2OH-
Cho dãy điện hóa sau:
Thí nghiệm 1: Một sinh viên thực hiện quá trình điện phân dung dịch chứa đồng thời CuSO4, Fe2(SO4)3, HNO3, Al(NO3)3 bằng hệ điện phân sử dụng các điện cực than chì cho đến khi bắt đầu thấy xuất hiện khí ở catot thì dừng điện phân.
Thí nghiệm 2: Sinh viên đó tiếp tục điện phân dung dịch hỗn hợp chứa 0,04 mol AgNO3 và 0,05 mol Cu(NO3)2 với điện cực trơ, cường độ dòng điện 5A, trong 32 phút 10 giây. Sau khi dừng điện phân, sinh viên đó nhấc catot và đem rửa sach, sấy khô và đem cân thấy khối lượng catot tăng m gam so với ban đầu. Biết hiệu suất điện phân đạt 100%. (Cho NTK: Cu = 64 đvC; Ag = 108 đvC).
Trong Thí nghiệm 1, bán phản ứng nào xảy ra ở anot?
Tại anot, ion SO42- và NO3- không bị điện phân → xảy ra sự điện phân H2O
Vậy bán phản ứng xảy ra ở anot là: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e.
Sự 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 nhằm thúc đẩy một phản ứng hóa học mà nếu không có dòng điện, phản ứng sẽ không tự xảy ra. Trong thiết bị điện phân:
- Anot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng oxi hóa. Anot được nối với cực dương của nguồn điện một chiều.
+ Gốc axit có chứa oxi không bị điện phân (ví dụ: NO3-, SO42-, PO43-, CO32-, ClO4-, …).
Khi đó nước bị điện phân theo bán phản ứng: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e
+ Thứ tự anion bị điện phân: S2- > I- > Br- > Cl- > RCOO- > OH- > H2O
- Catot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng khử. Catot được nối với cực âm của nguồn điện một chiều.
+ Nếu dung dịch có chứa nhiều cation thì cation nào có tính oxi hóa mạnh hơn sẽ bị điện phân trước.
+ Một số cation không bị điện phân như K+, Na+, Ca2+, Ba2+, Mg2+, Al3+…
Khi đó nước bị điện phân theo bán phản ứng: 2H2O + 2e → H2 + 2OH-
Cho dãy điện hóa sau:
Thí nghiệm 1: Một sinh viên thực hiện quá trình điện phân dung dịch chứa đồng thời CuSO4, Fe2(SO4)3, HNO3, Al(NO3)3 bằng hệ điện phân sử dụng các điện cực than chì cho đến khi bắt đầu thấy xuất hiện khí ở catot thì dừng điện phân.
Thí nghiệm 2: Sinh viên đó tiếp tục điện phân dung dịch hỗn hợp chứa 0,04 mol AgNO3 và 0,05 mol Cu(NO3)2 với điện cực trơ, cường độ dòng điện 5A, trong 32 phút 10 giây. Sau khi dừng điện phân, sinh viên đó nhấc catot và đem rửa sach, sấy khô và đem cân thấy khối lượng catot tăng m gam so với ban đầu. Biết hiệu suất điện phân đạt 100%. (Cho NTK: Cu = 64 đvC; Ag = 108 đvC).
Trong Thí nghiệm 1, kim loại bám vào catot sau khi dừng điện phân là
Khi điện phân dung dịch, tại catot thì cation nào có tính oxi hóa mạnh hơn sẽ bị điện phân trước.
Ta thấy tại catot ion Al3+ không bị điện phân nên không xét đến.
Dựa vào dãy điện hóa ta thấy tính oxi hóa: Fe3+ > Cu2+ > H+ > Fe2+
Vậy thứ tự điện phân tại catot là Fe3+, Cu2+, H+, Fe2+:
(1) Fe3+ + 1e → Fe2+
(2) Cu2+ + 2e → Cu
(3) 2H+ + 2e → H2
(4) Fe2+ + 2e → Fe
Theo đề bài, ta dừng điện phân khi bắt đầu xuất hiện khí thoát ra tại catot ⟹ bán phản ứng (2) vừa kết thúc
Các bán phản ứng đã diễn ra là:
(1) Fe3+ + 1e → Fe2+
(2) Cu2+ + 2e → Cu
Vậy sau khi dừng điện phân chỉ có kim loại Cu bám vào catot.
Sự 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 nhằm thúc đẩy một phản ứng hóa học mà nếu không có dòng điện, phản ứng sẽ không tự xảy ra. Trong thiết bị điện phân:
- Anot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng oxi hóa. Anot được nối với cực dương của nguồn điện một chiều.
+ Gốc axit có chứa oxi không bị điện phân (ví dụ: NO3-, SO42-, PO43-, CO32-, ClO4-, …).
Khi đó nước bị điện phân theo bán phản ứng: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e
+ Thứ tự anion bị điện phân: S2- > I- > Br- > Cl- > RCOO- > OH- > H2O
- Catot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng khử. Catot được nối với cực âm của nguồn điện một chiều.
+ Nếu dung dịch có chứa nhiều cation thì cation nào có tính oxi hóa mạnh hơn sẽ bị điện phân trước.
+ Một số cation không bị điện phân như K+, Na+, Ca2+, Ba2+, Mg2+, Al3+…
Khi đó nước bị điện phân theo bán phản ứng: 2H2O + 2e → H2 + 2OH-
Cho dãy điện hóa sau:
Thí nghiệm 1: Một sinh viên thực hiện quá trình điện phân dung dịch chứa đồng thời CuSO4, Fe2(SO4)3, HNO3, Al(NO3)3 bằng hệ điện phân sử dụng các điện cực than chì cho đến khi bắt đầu thấy xuất hiện khí ở catot thì dừng điện phân.
Thí nghiệm 2: Sinh viên đó tiếp tục điện phân dung dịch hỗn hợp chứa 0,04 mol AgNO3 và 0,05 mol Cu(NO3)2 với điện cực trơ, cường độ dòng điện 5A, trong 32 phút 10 giây. Sau khi dừng điện phân, sinh viên đó nhấc catot và đem rửa sach, sấy khô và đem cân thấy khối lượng catot tăng m gam so với ban đầu. Biết hiệu suất điện phân đạt 100%. (Cho NTK: Cu = 64 đvC; Ag = 108 đvC).
Trong Thí nghiệm 2, giá trị của m là
32 phút 10 giây = 1930 giây
Số mol electron trao đổi là: \({n_e} = \frac{{It}}{F} = \frac{{5 \times 1930}}{{96500}} = 0,1\left( {mol} \right)\)
Thứ tự điện phân tại catot:
(1) Ag+ + 1e → Ag
0,04 → 0,04/0,06 → 0,04 (mol)
(2) Cu2+ + 2e → Cu
0,03/0,02 ← 0,06 → 0,03 (mol)
Vậy có 0,04 mol Ag và 0,03 mol Cu bám vào catot.
Khối lượng catot tăng là: m = 0,04.108 + 0,03.64 = 6,24 gam
Điện phân một dung dịch gồm a mol CuSO4 và b mol NaCl. Nếu b > 2a mà ở catot chưa có khí thoát ra thì dung dịch sau điện phân chứa
Catot (-) Cu2+, Na+, H2O Anot (+) SO42- , Cl-, H2O
(1) Cu2+ + 2e → Cu (1) 2Cl- → Cl2 + 2e
a → 2a → a b → b/2 → b
Vì catot chưa có khí thoát ra và b>2a => Dung dịch sau điện phân chứa: Na+, SO42-, Cu2+, Cl-.
Sự 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 nhằm thúc đẩy một phản ứng hóa học mà nếu không có dòng điện, phản ứng sẽ không tự xảy ra. Trong thiết bị điện phân:
- Anot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng oxi hóa. Anot được nối với cực dương của nguồn điện một chiều.
+ Gốc axit có chứa oxi không bị điện phân (ví dụ: NO3-, SO42-, PO43-, CO32-, ClO4-, …). Khi đó nước bị điện phân theo bán phản ứng: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e
+ Thứ tự anion bị điện phân: S2- > I- > Br- > Cl- > RCOO- > OH- > H2O
- Catot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng khử. Catot được nối với cực âm của nguồn điện một chiều.
+ Nếu dung dịch có chứa nhiều cation thì cation nào có tính oxi hóa mạnh hơn sẽ bị điện phân trước.
+ Một số cation không bị điện phân như K+,Na+, Ca2+, Ba2+, Mg2+, Al3+… Khi đó nước bị điện phân theo bán phản ứng: 2H2O + 2e → H2 + 2OH-
Cho dãy điện hóa sau:
Thí nghiệm 1: Một sinh viên thực hiện quá trình điện phân dung dịch chứa đồng thời AgNO3, Cu(NO3)2, Fe(NO3)3, Mg(NO3)2 bằng hệ điện phân sử dụng các điện cực than chì.
Thí nghiệm 2: Sinh viên đó tiếp tục điện phân dung dịch X gồm 0,04 mol AgNO3 và 0,06 mol Fe(NO3)3 với I = 5,36A, điện cực trơ. Sau thời gian t giây, sinh viên đó lấy catot rửa sạch và sấy khô thấy catot tăng 5,44 gam.
(Cho NTK: Fe = 56 đvC; Ag = 108 đvC).
Trong Thí nghiệm 1, bán phản ứng nào xảy ra ở anot?
Tại anot, ion NO3- không bị điện phân → xảy ra sự điện phân H2O
Vậy bán phản ứng xảy ra ở anot là: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e
Sự 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 nhằm thúc đẩy một phản ứng hóa học mà nếu không có dòng điện, phản ứng sẽ không tự xảy ra. Trong thiết bị điện phân:
- Anot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng oxi hóa. Anot được nối với cực dương của nguồn điện một chiều.
+ Gốc axit có chứa oxi không bị điện phân (ví dụ: NO3-, SO42-, PO43-, CO32-, ClO4-, …). Khi đó nước bị điện phân theo bán phản ứng: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e
+ Thứ tự anion bị điện phân: S2- > I- > Br- > Cl- > RCOO- > OH- > H2O
- Catot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng khử. Catot được nối với cực âm của nguồn điện một chiều.
+ Nếu dung dịch có chứa nhiều cation thì cation nào có tính oxi hóa mạnh hơn sẽ bị điện phân trước.
+ Một số cation không bị điện phân như K+,Na+, Ca2+, Ba2+, Mg2+, Al3+… Khi đó nước bị điện phân theo bán phản ứng: 2H2O + 2e → H2 + 2OH-
Cho dãy điện hóa sau:
Thí nghiệm 1: Một sinh viên thực hiện quá trình điện phân dung dịch chứa đồng thời AgNO3, Cu(NO3)2, Fe(NO3)3, Mg(NO3)2 bằng hệ điện phân sử dụng các điện cực than chì.
Thí nghiệm 2: Sinh viên đó tiếp tục điện phân dung dịch X gồm 0,04 mol AgNO3 và 0,06 mol Fe(NO3)3 với I = 5,36A, điện cực trơ. Sau thời gian t giây, sinh viên đó lấy catot rửa sạch và sấy khô thấy catot tăng 5,44 gam.
(Cho NTK: Fe = 56 đvC; Ag = 108 đvC).
Trong Thí nghiệm 1, thứ tự kim loại sinh ra tại catot là
Khi điện phân dung dịch, tại catot thì cation nào có tính oxi hóa mạnh hơn sẽ bị điện phân trước.
Ta thấy tại catot ion Mg2+ không bị điện phân nên không xét đến.
Dựa vào dãy điện hóa ta thấy tính oxi hóa: Ag+ > Fe3+ > Cu2+ > Fe2+
Vậy thứ tự điện phân tại catot là Ag+, Fe3+, Cu2+, Fe2+.
Ag+ + 1e → Ag
Fe3+ + 1e → Fe2+
Cu2+ + 2e → Cu
Fe2+ + 2e → Fe
⟹ Thứ tự kim loại sinh ra tại catot là Ag, Cu, Fe.
Sự 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 nhằm thúc đẩy một phản ứng hóa học mà nếu không có dòng điện, phản ứng sẽ không tự xảy ra. Trong thiết bị điện phân:
- Anot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng oxi hóa. Anot được nối với cực dương của nguồn điện một chiều.
+ Gốc axit có chứa oxi không bị điện phân (ví dụ: NO3-, SO42-, PO43-, CO32-, ClO4-, …). Khi đó nước bị điện phân theo bán phản ứng: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e
+ Thứ tự anion bị điện phân: S2- > I- > Br- > Cl- > RCOO- > OH- > H2O
- Catot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng khử. Catot được nối với cực âm của nguồn điện một chiều.
+ Nếu dung dịch có chứa nhiều cation thì cation nào có tính oxi hóa mạnh hơn sẽ bị điện phân trước.
+ Một số cation không bị điện phân như K+,Na+, Ca2+, Ba2+, Mg2+, Al3+… Khi đó nước bị điện phân theo bán phản ứng: 2H2O + 2e → H2 + 2OH-
Cho dãy điện hóa sau:
Thí nghiệm 1: Một sinh viên thực hiện quá trình điện phân dung dịch chứa đồng thời AgNO3, Cu(NO3)2, Fe(NO3)3, Mg(NO3)2 bằng hệ điện phân sử dụng các điện cực than chì.
Thí nghiệm 2: Sinh viên đó tiếp tục điện phân dung dịch X gồm 0,04 mol AgNO3 và 0,06 mol Fe(NO3)3 với I = 5,36A, điện cực trơ. Sau thời gian t giây, sinh viên đó lấy catot rửa sạch và sấy khô thấy catot tăng 5,44 gam.
(Cho NTK: Fe = 56 đvC; Ag = 108 đvC).
Trong Thí nghiệm 2, giá trị của t là
Ta thấy: \({n_{Ag\,\max }} = {n_{AgN{O_3}}} = 0,04\left( {mol} \right) \to {m_{Ag\,\max }} = 0,04.108 = 4,32\left( g \right) < 5,44\left( g \right)\) ⟹ có Fe bám vào catot
⟹ Ag+ và Fe3+ đã bị điện phân hết, Fe2+ bị điện phân một phần.
Khối lượng Fe bám vào catot là: \({m_{F{\rm{e}}}} = 5,44 - 4,32 = 1,12\left( g \right) \to {n_{F{\rm{e}}}} = \frac{{1,12}}{{56}} = 0,02\left( {mol} \right)\)
Tại catot (-):
Ag+ + 1e → Ag
0,04 → 0,04 → 0,04 (mol)
Fe3+ + 1e → Fe2+
0,06 → 0,06 → 0,06 (mol)
Fe2+ + 2e → Fe
0,04 ← 0,02 (mol)
→ Số mol e trao đổi là: ne = 0,04 + 0,06 + 0,04 = 0,14 mol
→ Thời gian điện phân là: \(t = \frac{{{n_e}.F}}{I} = \frac{{0,14.96500}}{{5,36}} = 2520,5\left( s \right)\)
Điện phân dung dịch hồn hợp chứa 0,04 mol AgNO3 và 0,05 mol Cu(NO3)2, điện cực trơ, dòng điện 5A, trong 32 phút 10 giây. Khối lượng kim loại bám vào catot là
${n_{{e_{td}}}} = \dfrac{{5.1930}}{{96500}} = 0,1 mol$
Catot gồm Ag+ và Cu2+ bị oxi hóa
Ag+ + 1e → Ag
0,04 0,04
Cu2+ + 2e → Cu
0,06 →0,03
=>$\left\{\begin{gathered}{n_{Ag}} = 0.04\,mol \\ {n_{Cu}} = \dfrac{{0,1 - 0,04}}{2} = 0,03mol \hfill \\ \end{gathered} \right. $
=> mKL= 0,04.108 + 0,03.64 = 6,24g
Sự 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 nhằm thúc đẩy một phản ứng hóa học mà nếu không có dòng điện, phản ứng sẽ không tự xảy ra. Trong thiết bị điện phân:
+ Anot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng oxi hóa. Anot được nối với cực dương của nguồn điện một chiều.
+ Catot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng khử. Catot được nối với cực âm của nguồn điện một chiều.
Cho dãy điện hóa sau:
Thí nghiệm 1: Một sinh viên thực hiện quá trình điện phân dung dịch chứa đồng thời Pb(NO3)2 và Al(NO3)3 bằng hệ điện phân sử dụng các điện cực than chì.
Thí nghiệm 2: Sinh viên đó tiếp tục thực hiện điện phân theo sơ đồ như hình bên.
Sau một thời gian, sinh viên quan sát thấy có 3,84 gam kim loại đồng bám lên điệc cực của bình 1. Biết trong hệ điện phân nối tiếp, số điện tử truyền dẫn trong các bình là như nhau. Nguyên tử khối của Ag, Cu và Al lần lượt là 108; 64 và 27 đvC.
Trong thí nghiệm 1, bán phản ứng nào xảy ra ở catot?
Bán phản ứng xảy ra ở catot là Pb2+ + 2e → Pb.
Chú ý: Al3+ không bị điện phân.
Sự 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 nhằm thúc đẩy một phản ứng hóa học mà nếu không có dòng điện, phản ứng sẽ không tự xảy ra. Trong thiết bị điện phân:
+ Anot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng oxi hóa. Anot được nối với cực dương của nguồn điện một chiều.
+ Catot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng khử. Catot được nối với cực âm của nguồn điện một chiều.
Cho dãy điện hóa sau:
Thí nghiệm 1: Một sinh viên thực hiện quá trình điện phân dung dịch chứa đồng thời Pb(NO3)2 và Al(NO3)3 bằng hệ điện phân sử dụng các điện cực than chì.
Thí nghiệm 2: Sinh viên đó tiếp tục thực hiện điện phân theo sơ đồ như hình bên.
Sau một thời gian, sinh viên quan sát thấy có 3,84 gam kim loại đồng bám lên điệc cực của bình 1. Biết trong hệ điện phân nối tiếp, số điện tử truyền dẫn trong các bình là như nhau. Nguyên tử khối của Ag, Cu và Al lần lượt là 108; 64 và 27 đvC.
Nếu trong thí nghiệm 1, người sinh viên đổi 2 điện cực than chì bằng 2 điện cực kim loại Pb, phản ứng nào xảy ra ở catot và anot?
Tại catot xảy ra bán phản ứng: Pb2+ + 2e → Pb
Tại anot xảy ra bán phản ứng: Pb → Pb2+ + 2e (cực dương tan dần nên được gọi là hiện tượng dương cực tan).
Sự 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 nhằm thúc đẩy một phản ứng hóa học mà nếu không có dòng điện, phản ứng sẽ không tự xảy ra. Trong thiết bị điện phân:
+ Anot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng oxi hóa. Anot được nối với cực dương của nguồn điện một chiều.
+ Catot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng khử. Catot được nối với cực âm của nguồn điện một chiều.
Cho dãy điện hóa sau:
Thí nghiệm 1: Một sinh viên thực hiện quá trình điện phân dung dịch chứa đồng thời Pb(NO3)2 và Al(NO3)3 bằng hệ điện phân sử dụng các điện cực than chì.
Thí nghiệm 2: Sinh viên đó tiếp tục thực hiện điện phân theo sơ đồ như hình bên.
Sau một thời gian, sinh viên quan sát thấy có 3,84 gam kim loại đồng bám lên điệc cực của bình 1. Biết trong hệ điện phân nối tiếp, số điện tử truyền dẫn trong các bình là như nhau. Nguyên tử khối của Ag, Cu và Al lần lượt là 108; 64 và 27 đvC.
Trong thí nghiệm 2, số gam kim loại Ag bám lên điện cực trong bình 2 là
Điện phân dung dịch có thể điều chế các kim loại hoạt động trung bình hoặc yếu (các kim loại đứng sau Al trong dãy điện hóa) bằng cách điện phân dung dịch muối của chúng.
→ Cu2+ và Ag+ bị điện phân; Al3+ không bị điện phân.
Catot của bình 1 (-): Cu2+ + 2e → Cu
⟹ ne trao đổi (1) = 2.nCu = 2.\(\frac{{3,84}}{{64}}\) = 0,12 mol
Catot của bình 2 (-): Ag+ + 1e → Ag
⟹ ne trao đổi (1) = nAg
Do 3 bình điện phân mắc nối tiếp nên mol electron trao đổi như nhau
⟹ ne trao đổi (1) = ne trao đổi (2) ⟹ nAg = 0,12 mol
Khối lượng Ag bám lên điện cực trong bình 2 là: mAg = 0,12.108 = 12,96 gam.
Sự 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 nhằm thúc đẩy một phản ứng hóa học mà nếu không có dòng điện, phản ứng sẽ không tự xảy ra. Trong thiết bị điện phân:
*Anot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng oxi hóa. Anot được nối với cực dương của nguồn điện một chiều.
+ Nếu điện phân chứa các gốc axit có chứa oxi NO3-, SO42-, PO43-, CO32-, ClO4-, … thì nước sẽ tham gia điện phân theo phương trình: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e.
+ Thứ tự anion bị oxi hóa: S2- > I- > Br- > Cl- > RCOO- > OH- > H2O.
*Catot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng khử. Catot được nối với cực âm của nguồn điện một chiều.
+ Nếu điện phân dung dịch có các cation K+, Na+, Ca2+, Ba2+, Mg2+, Al3+ thì nước sẽ tham gia điện phân theo phương trình: 2H2O + 2e → H2 + 2OH-.
+ Nếu trong dung dịch có nhiều cation thì cation nào có tính oxi hóa mạnh hơn sẽ bị điện phân trước.
+ Nếu điện phân không dùng các anot trơ (graphit, platin) mà dùng các kim loại như Ni, Cu, Ag, … thì các kim loại này dễ bị oxi hóa hơn các anion (thế oxi hóa - khử của chúng thấp hơn) và do đó chúng tan vào dung dịch (anot tan).
Thí nghiệm 1: Một sinh viên thực hiện quá trình điện phân dung dịch CuCl2 bằng hệ điện phân sử dụng điện cực Cu.
Thí nghiệm 2: Sinh viên đó tiếp tục thực hiện điện phân dung dịch X bao gồm dung dịch Cu(NO3)2 và NaCl. Sau một thời gian, sinh viên quan sát thấy có 6,4 gam kim loại bám vào catot và anot chỉ thoát ra 1 khí duy nhất. Biết nguyên tử khối của Cu, N, O, Na và Cl lần lượt là 64, 14, 16, 23 và 35,5.
Nếu trong Thí nghiệm 1, sinh viên đó thay điện cực Cu bằng điện cực than chì thì bán phản ứng xảy ra ở anot là:
Sử dụng điện cực bằng than chì thì tại anot sẽ xảy ra quá trình oxi hóa Cl-.
Bán phản ứng xảy ra tại anot (+): 2Cl- → Cl2 + 2e.
Sự 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 nhằm thúc đẩy một phản ứng hóa học mà nếu không có dòng điện, phản ứng sẽ không tự xảy ra. Trong thiết bị điện phân:
*Anot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng oxi hóa. Anot được nối với cực dương của nguồn điện một chiều.
+ Nếu điện phân chứa các gốc axit có chứa oxi NO3-, SO42-, PO43-, CO32-, ClO4-, … thì nước sẽ tham gia điện phân theo phương trình: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e.
+ Thứ tự anion bị oxi hóa: S2- > I- > Br- > Cl- > RCOO- > OH- > H2O.
*Catot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng khử. Catot được nối với cực âm của nguồn điện một chiều.
+ Nếu điện phân dung dịch có các cation K+, Na+, Ca2+, Ba2+, Mg2+, Al3+ thì nước sẽ tham gia điện phân theo phương trình: 2H2O + 2e → H2 + 2OH-.
+ Nếu trong dung dịch có nhiều cation thì cation nào có tính oxi hóa mạnh hơn sẽ bị điện phân trước.
+ Nếu điện phân không dùng các anot trơ (graphit, platin) mà dùng các kim loại như Ni, Cu, Ag, … thì các kim loại này dễ bị oxi hóa hơn các anion (thế oxi hóa - khử của chúng thấp hơn) và do đó chúng tan vào dung dịch (anot tan).
Thí nghiệm 1: Một sinh viên thực hiện quá trình điện phân dung dịch CuCl2 bằng hệ điện phân sử dụng điện cực Cu.
Thí nghiệm 2: Sinh viên đó tiếp tục thực hiện điện phân dung dịch X bao gồm dung dịch Cu(NO3)2 và NaCl. Sau một thời gian, sinh viên quan sát thấy có 6,4 gam kim loại bám vào catot và anot chỉ thoát ra 1 khí duy nhất. Biết nguyên tử khối của Cu, N, O, Na và Cl lần lượt là 64, 14, 16, 23 và 35,5.
Từ Thí nghiệm 2, khối lượng dung dịch giảm là
Tại catot (-) có các cation đi về: Cu2+; Na+ và H2O.
Tại anot (+) có các anion đi về: Cl-; NO3- và H2O.
\({n_{Cu}} = \dfrac{{6,4}}{{64}} = 0,1\,mol\)
Các quá trình trao đổi electron:
+ Tại catot (-) xảy ra quá trình khử
Cu2+ + 2e → Cu
0,2 ← 0,1 (mol)
+ Tại anot (+) xảy ra quá trình oxi hóa
2Cl- → Cl2 + 2e
Áp dụng bảo toàn e: \(2{n_{Cu}} = 2{n_{C{l_2}}} \to {n_{C{l_2}}} = {n_{Cu}} = 0,1\,mol\)
Ta có: mdd giảm = mCu↓ + mCl2↑ = 6,4 + 0,1.71 = 13,5 gam.
Điện phân dung dịch X gồm 0,04 mol AgNO3 và 0,06 mol Fe(NO3)3 với I = 5,36A, điện cực trơ, sau t giây thấy catot tăng 5,44 gam. Giá trị của t là
mAg = 4,32g => mFe(bị điện phân) = 5,44 – 4,32 = 1,12g => nFe = 0,02 mol
Ag+ + 1e → Ag
0,04 0,04
Fe3++ 1e → Fe2+
0,06 0,06
Fe2+ + 2e → Fe
0,04 0,02
=> netđ= 0,04 + 0,1 = 0,14 mol
Mà ${{n}_{{{e}_{td}}}}=\dfrac{It}{F}=0,1 mol$ => $t=\dfrac{F.{{n}_{{{e}_{t\text{d}}}}}}{I} =\dfrac{96500.0,14}{5,36}=2520,522s$
Sự 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 nhằm thúc đẩy một phản ứng hóa học mà nếu không có dòng điện, phản ứng sẽ không tự xảy ra. Trong thiết bị điện phân:
*Anot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng oxi hóa. Anot được nối với cực dương của nguồn điện một chiều.
+ Nếu điện phân chứa các gốc axit có chứa oxi NO3-, SO42-, PO43-, CO32-, ClO4-, … thì nước sẽ tham gia điện phân theo phương trình: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e.
+ Thứ tự anion bị oxi hóa: S2- > I- > Br- > Cl- > RCOO- > OH- > H2O.
*Catot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng khử. Catot được nối với cực âm của nguồn điện một chiều.
+ Nếu điện phân dung dịch có các cation K+, Na+, Ca2+, Ba2+, Mg2+, Al3+ thì nước sẽ tham gia điện phân theo phương trình: 2H2O + 2e → H2 + 2OH-.
+ Nếu trong dung dịch có nhiều cation thì cation nào có tính oxi hóa mạnh hơn sẽ bị điện phân trước.
+ Nếu điện phân không dùng các anot trơ (graphit, platin) mà dùng các kim loại như Ni, Cu, Ag, … thì các kim loại này dễ bị oxi hóa hơn các anion (thế oxi hóa - khử của chúng thấp hơn) và do đó chúng tan vào dung dịch (anot tan).
Thí nghiệm 1: Một sinh viên thực hiện quá trình điện phân dung dịch CuCl2 bằng hệ điện phân sử dụng điện cực Cu.
Thí nghiệm 2: Sinh viên đó tiếp tục thực hiện điện phân dung dịch X bao gồm dung dịch Cu(NO3)2 và NaCl. Sau một thời gian, sinh viên quan sát thấy có 6,4 gam kim loại bám vào catot và anot chỉ thoát ra 1 khí duy nhất. Biết nguyên tử khối của Cu, N, O, Na và Cl lần lượt là 64, 14, 16, 23 và 35,5.
Từ Thí nghiệm 1, cho biết bán phản ứng nào xảy ra ở anot?
Sử dụng điện cực là Cu nên tại anot xảy ra quá trình oxi hóa Cu chứ không phải Cl-.
Bán phản ứng xảy ra tại anot (+): Cu → Cu2+ + 2e.
Sự 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 nhằm thúc đẩy một phản ứng hóa học mà nếu không có dòng điện, phản ứng sẽ không tự xảy ra. Trong thiết bị điện phân khi điện phân dung dịch:
*Anot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng oxi hóa. Anot được nối với cực dương của nguồn điện một chiều.
+ Gốc axit có chứa oxi không bị điện phân (ví dụ: NO3-, SO42-, PO43-, CO32-, ClO4-, …). Khi đó nước bị điện phân theo bán phản ứng: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e
+ Thứ tự anion bị điện phân: S2- > I- > Br- > Cl- > RCOO- > OH- > H2O
*Catot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng khử. Catot được nối với cực âm của nguồn điện một chiều.
+ Nếu dung dịch có chứa nhiều cation thì cation nào có tính oxi hóa mạnh hơn sẽ bị điện phân trước.
+ Một số cation không bị điện phân như K+,Na+, Ca2+, Ba2+, Mg2+, Al3+… Khi đó nước bị điện phân theo bán phản ứng: 2H2O + 2e → H2 + 2OH- 
Thí nghiệm 1: Một sinh viên thực hiện quá trình điện phân dung dịch X chứa đồng thời AgNO3, Fe(NO3)3, Cu(NO3)2, Fe(NO3)2 bằng hệ điện phân sử dụng các điện cực than chì.
Thí nghiệm 2: Sinh viên đó tiếp tục thực hiện điện phân dung dịch CuCl2. Sau một thời gian sinh viên quan sát thấy có 6,4 gam kim loại bám vào catot. Biết nguyên tử khối của Cu và Cl lần lượt là 64 và 35,5.
Trong thí nghiệm 1, thứ tự điện phân các cation tại catot là
Khi điện phân dung dịch, tại catot thì cation nào có tính oxi hóa mạnh hơn sẽ bị điện phân trước.
Dựa vào dãy điện hóa ta thấy tính oxi hóa: Ag+ > Fe3+ > Cu2+ > Fe2+
Vậy thứ tự điện phân là Ag+, Fe3+, Cu2+, Fe2+.
Sự 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 nhằm thúc đẩy một phản ứng hóa học mà nếu không có dòng điện, phản ứng sẽ không tự xảy ra. Trong thiết bị điện phân khi điện phân dung dịch:
*Anot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng oxi hóa. Anot được nối với cực dương của nguồn điện một chiều.
+ Gốc axit có chứa oxi không bị điện phân (ví dụ: NO3-, SO42-, PO43-, CO32-, ClO4-, …). Khi đó nước bị điện phân theo bán phản ứng: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e
+ Thứ tự anion bị điện phân: S2- > I- > Br- > Cl- > RCOO- > OH- > H2O
*Catot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng khử. Catot được nối với cực âm của nguồn điện một chiều.
+ Nếu dung dịch có chứa nhiều cation thì cation nào có tính oxi hóa mạnh hơn sẽ bị điện phân trước.
+ Một số cation không bị điện phân như K+,Na+, Ca2+, Ba2+, Mg2+, Al3+… Khi đó nước bị điện phân theo bán phản ứng: 2H2O + 2e → H2 + 2OH-
Thí nghiệm 1: Một sinh viên thực hiện quá trình điện phân dung dịch X chứa đồng thời AgNO3, Fe(NO3)3, Cu(NO3)2, Fe(NO3)2 bằng hệ điện phân sử dụng các điện cực than chì.
Thí nghiệm 2: Sinh viên đó tiếp tục thực hiện điện phân dung dịch CuCl2. Sau một thời gian sinh viên quan sát thấy có 6,4 gam kim loại bám vào catot. Biết nguyên tử khối của Cu và Cl lần lượt là 64 và 35,5.
Trong thí nghiệm 1, giá trị pH của dung dịch thay đổi như thế nào ?
Các quá trình xảy ra trên điện cực:
+ Tại catot:
Ag+ + 1e → Ag
Fe3++ 1e → Fe2+
Cu2+ + 2e → Cu
Fe2+ + 2e → Fe
+ Tại anot: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e
Do tại anot sinh ra ion H+ nên pH của dung dịch giảm dần.
Sự 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 nhằm thúc đẩy một phản ứng hóa học mà nếu không có dòng điện, phản ứng sẽ không tự xảy ra. Trong thiết bị điện phân khi điện phân dung dịch:
*Anot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng oxi hóa. Anot được nối với cực dương của nguồn điện một chiều.
+ Gốc axit có chứa oxi không bị điện phân (ví dụ: NO3-, SO42-, PO43-, CO32-, ClO4-, …). Khi đó nước bị điện phân theo bán phản ứng: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e
+ Thứ tự anion bị điện phân: S2- > I- > Br- > Cl- > RCOO- > OH- > H2O
*Catot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng khử. Catot được nối với cực âm của nguồn điện một chiều.
+ Nếu dung dịch có chứa nhiều cation thì cation nào có tính oxi hóa mạnh hơn sẽ bị điện phân trước.
+ Một số cation không bị điện phân như K+,Na+, Ca2+, Ba2+, Mg2+, Al3+… Khi đó nước bị điện phân theo bán phản ứng: 2H2O + 2e → H2 + 2OH-
Thí nghiệm 1: Một sinh viên thực hiện quá trình điện phân dung dịch X chứa đồng thời AgNO3, Fe(NO3)3, Cu(NO3)2, Fe(NO3)2 bằng hệ điện phân sử dụng các điện cực than chì.
Thí nghiệm 2: Sinh viên đó tiếp tục thực hiện điện phân dung dịch CuCl2. Sau một thời gian sinh viên quan sát thấy có 6,4 gam kim loại bám vào catot. Biết nguyên tử khối của Cu và Cl lần lượt là 64 và 35,5.
Trong thí nghiệm 2, thể tích khí thoát ra tại điện cực anot là
Các quá trình trao đổi electron:
+ Tại catot: Cu2+ + 2e → Cu
+ Tại anot: 2Cl- → Cl2 + 2e
Ta có: \({n_{Cu}} = \frac{{6,4}}{{64}} = 0,1\,\,mol\)
Áp dụng định luật bảo toàn electron: \(2{n_{Cu}} = 2{n_{C{l_2}}} \to {n_{C{l_2}}} = {n_{Cu}} = 0,1\,\,mol\)
\( \to {V_{C{l_2}}} = 0,1.22,4 = 2,24\) (lít)
Điện phân 200 ml dung dịch CuSO4 với I = 1,93 A tới khi catot bắt đầu có bọt khí thoát ra thì dừng lại, cần thời gian là 250 giây. Thể tích khí thu được ở anot (đktc) là
ne trao đổi = I.t / F = 0,005 mol
Ở catot: Cu2+ + 2e → Cu
Ở anot: 2H2O → 4H+ + O2 + 4e
Ở catot bắt đầu có bọt khí thoát ra => Cu2+ điện phân vừa hết
=> nO2 thu được ở anot = 0,005 / 4 = 0,00125 mol
=> V = 0,028 lít = 28 ml
