Các bài toán Điện phân

Điện phân là quá trình thực hiện phản ứng oxi hóa khử dưới tác dụng năng lượng của dòng điện một chiều chạy qua dung dịch điện ly hay chất điện ly ở trạng thái nóng chảy.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Các bài toán Điện phân Trường Trung Học Phổ Thông Số I Văn Bàn CHƯƠNG II:TOÁN VỀ ĐIỆN PHÂNBài 1: Hoà tan 150 gam tinh thể CuSO4 .5H2O vào 600 ml dung dịch HCl 0,6Mđc dung dịch A.Chia dung dịch A thành ba phần bằng nhau. a) Tiến hành điện phân phần I với dòng điện có cường độ 1,34A trong bốn giờ .Tính khối lượng kim loại thoát ra ở catốt và thể tích khí (đkc) thu đc ở anốt .Biết hiệu suất điện phân là 100%. b) Cho 5,4 gam nhôm vào phần II .Sau một thời gian thu đc 1,344 lít khí , dung dịch B và chất rắn C .Cho dung dịch B tác dụng với xút dư rồi lấy kết tủa nung ở nhiệt độ cao đc 4 gam chất rắn . Tính lượng chất rắn C. c) Cho 13,7 gam kim loại Ba vào phần III .Sau khi kết thúc tất cả các phản ứng , lọc kết tủa rửa sạch và đem nung ở nhiệt độ cao thì thu đc bao nhiêu gam chất rắn ?.Biết rằng khi tác dụng với bazơ Cu2+ chỉ tạo Cu(OH)2 .Hướng dẫn: a) Số mol CuSO4 ban đầu là=150:250 =0,6 mol .Số mol HCl ban đầu =0,36 mol.Vậy mỗi phần có 0,2 mol CuSO4 và 0,12 mol HCl 1 A 1 Lượng đồng thu đc=m= IT = .32.1,34.3600.4 = 6,4 g hay 0,1 mol F n 96.500 Các phản ứng điện phân xảy ra theo trình tự CuSO4 + 2HCl → Cu + Cl2 + H2SO4 (1) 0,12 0,06 0,06 2CuSO4 + 2H2O → 2Cu + O2 + 2H2SO4 (2) Để thu đc 0,1 mol Cu phải có 0,04 mol Cu sinh ra ở (2) khi đó có 0,02 mol O 2 sịnh ra ở anốt. Vậy song song với thu đc 0,1 mol Cu ở catốt thì ở anốt có 0,06+0,02=0,08 mol khí sinh ra hay 1,792 lít khí b) Số mol Al=0,2 mol.Số mol khí sinh ra là:0,06 mol Pứ: 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2 0,04 0,12 0,06 Sau pứ này Al còn 0,2-0,04=0,16 mol và phản ứng tiếp với CuSO4 tạo dung dịch B .Dung dịch B tác dụng với xút dư vẫn có kết tủa sauy ra CuSO 4 không pứ hết nên còn dư trong dung dịch B .Gọi a là số mol CuSO4 đã phản ứng với Al ta có PT: 2Al + 3CuSO4 → Al2(SO4)3 + 3Cu (3) 2 a a a 3 1 CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2 + Na2SO4 (0,2-a) (0,2-a) 0 Cu(OH)2  → CuO + H2O t (0,2-a) (0,2-a) 4 ⇒ 0,2-a= = 0,05 ⇒ a = 0,15 80 Vậy lượng chất rắn C=lượng Cu sinh ra ở (3) +lượng Al còn dư  2  =0,15.64+  0,16 − .0,15 .27 = 11,22 g  3  c) Số mol Ba=0,1 mol Ba+2HCl → BaCl2 + H2 0,06 0,12 Ba còn dư 0,04 mol sẽ phản ứng với tiếp với nước Ba+ 2H2O → Ba(OH)2 + H2 0,04 0,04 Trong dung dịch khi kết thúc hai pứ trên có số mol Ba 2+ = số mol Ba =0,1 molvà só mol OH- =2số mol Ba(OH)2 =0,08 mol Ba2+ + SO42- → BaSO4 Cu2+ + 2OH- → Cu(OH)2 0,1 (0,2) 0,1 0,04 0,08 0,04 Chỉ có CuSO4 bị nhiệt phân Cu(OH)2  0 → CuO + H2O t 0,04 0,04 Vậy chất rắn thu đc sau khi nung là=0,1.233+0,04.80=26,5g Nhận xét đề:Sỡ dĩ các phản ứng điện phân diễn ra theo trình tự trên vì Cl- ưu tiên nhường electron ở anốt trước H2O.Bài 2: Hoà tan hoàn toàn 10,65 g hỗn hợp gồm 1 oxit kim loại kiềm và mộtoxit kim loại kiềm thổ bằng dung dịch HCl thu đc dung dịch B. Cô cạn dungdịch B rồi điện phân nóng chảy hoàn toàn hỗn hợp muối thì thu đc 3,696 lítkhí C(27,30C và 1 atm) ở anốt và hỗn hợp kim loại D ở catot. a) Tính khối lượng D b) Lấy m gam D cho tác dụng hết với nước đc dung dịch E và V lít khí.Cho từ từ bột nhôm vào dung dịch E cho tới ngừng thoát khí thấy hết p gam Al và có V1 lít khí thoát ra .So sánh V1 và V.Tính p theo m c) Nếu lấy hỗn hợp kim loại D rồi luyện thêm 1,37 g Ba thì đc một hợp kim trong đó Ba chiếm 23,07% về số mol.Hỏi hỗn hợp đầu là oxit của các kim loại kiềm, kiềm thổ nào? Hướng dẫn: a) Gọi A2O và BO là công thức của oxit kim loại kiềm và kiềm thổ , a và b lần lượt là số mol của chúng A2O + 2HCl → 2ACl + H2O BO + 2HCl → BCl2 + H2 a 2a b b 2ACl  → 2A + Cl2  dpnc BCl2  → B + Cl2  dpnc 2 2a 2a a b b b Theo bài rat a có hệ: a (2 A + 16) + b( B + 16) = 10,65   1.3,696 ⇒ 2aA +bB =8,25  a+b = ...