Một số bài tập phân tích điện phân
Câu 1: Điện phân dung dịch NaCl dùng điện cực catot là hỗn hống Hg
dòng chảy đều và dùng cực titan (Ti) bọc ruteni (Ru) và rodi (Rd) làm
anot. Khoảng cách giữa catot và anot khoảng vài milimet
1. Viết các phương trình phản ứng xảy ra tại các điện cực khi mới bắt
đầu điện phân (pH =7). Tín các giá trị thế điện cực và thế phân giải.
2. Sau một thời gian pH tăng lên 11. Giải thích tại sao? Viết các phương
trình phản ứng tại pH đó?
3. Tính thế điện cực và thế phân giải
Cho:
 


 
  
   
     
  
  
    
   
  !"#"$%$&
 '($)($!"*+$& ,-
 
+ +
+
−
= − = =
= −
=
η = η = 

+ OH
-
. | x2
2H
+
+ 2e → H
2

2H
2
O + 2e
ƒ
H
2
 + 2OH
-
. (2)
Ở anot:
2H
2
O
ƒ
O
2
 + 4H
+
+ 4e (3)
2Cl
-


vì
vậy khi mới bắt đầu điện phân ở catot quá trình xảy ra sẽ là quá trình (2),
có H
2
giải phóng ra ở catot.
Ở anot: Từ (3) ta có:
2 2 2 2
0 + 7
O /H O O /H O
E = E + 0,059 .log[H ] 1,23 0,059log10 0,817V
−
= + =
2 2 2 2 2
'
O /H O O /H O O
E = E + 0,817 0,80 1,617Vη = + =
 

/
   
  
1234(45  '   6
−
= < =
nên ở anot xảy ra quá
trình (4), có Cl
2
thoát ra.
Vậy phản ứng điện phân xảy ra là
Ở catot: 2H

   '  != − = + =
2. Sau thời gian điện phân, nồng độ OH
-
tăng lên nên pH tăng, đạt tới 11.
Ở pH = 11, phản ứng điện phân xảy ra:
Ở catot:pH = 11,
7 8
+
=10
-11
M


  
  !. 6'.
+
−
= + = −

 
/

     
  6'.  .'.
+ +
= + η = − − = −
0

/ 
        

2

thoát ra:
Quá trình điện phân:
2x | Na
+
+Hg +e
ƒ
Na(Hg)
2Cl
-
ƒ
Cl
2
 + 2e
2Na
+
+ 2Cl
-
+ 2Hg
ƒ
Cl
2
 + 2Na(Hg)
Thế phân giải:
V = E
’
a
– E
’


+
(Ni
2+
+2e
ƒ
Ni)
Mà

  

+
=


  

+
+
!.


[Ni
2+
]
= ─ 0,230+
!.


10


  

+
+ 0,059log
7 8
+
= 0,00 + 0,059log 10
-2
= ─0,118V >

  

+
⇒
Khi bắt đầu điện phân sẽ xảy ra quá trình (2)
Ở anot:
2H
2
O
ƒ
O
2
+ 4H
+
+ 4e
2 2 2 2
0 + 2
O /H O O /H O
E = E + 0,059 .log[H ] 1,23 0,059log10 1,112V

+
= ─0,230 +
!.


10
-4
= ─0,348V
Khi đó điện áp phải tác dụng là:
V = (E
a
+
η
a
) – (E
c
+
η
c
) + IR
⇒
V = (1,112 + 0,80) –(─ 0,348+0,00) + 1,10 .3,15 = 5,725V
Vậy phải đặt vào một điện áp bằng 5,725 để nồng độ Ni
2+
còn lại sau
quá trình điện phân là 1,0.10
-4
M
Câu 3: Điện phân dung dịch Co
2+

Co
2+
+ 2e
ƒ
Co
Cd
2+
+ 2e
ƒ
Cd
Để Cd bắt đầu bị điện phân thì thế catot
2+ 2+
0 2+
c
Cd /Cd Cd /Cd
0,059
E =E E log[Cd ]
2
= +
⇒
E
c
= ─ 0,402 +
!.


0,0500= ─ 0,440V
Khi đó:
2+ 2+
0 2+

M
Ta có:
2+ 2+
0 2+
c
Co /Co Co /Co
0,059
E =E E log[Co ]
2
= +
= ─ 0,280 +
!.


10
-6
= ─ 0,457V
Vậy khi thế catot còn ─ 0,457V thì nồng độ Co
2+
chỉ còn 1,0.10
-6
M
(Co
2+
xem như đã tách hoàn toàn ra khỏi dung dịch điện phân)
Câu 4: Tính thời gian cần thiết khi điện phân dung dịch Co(II) để làm kết
tủa được
1. 0,500 gam Co kim loại lên catot
2. 0,602 gam Co
3

2
O + 6e
ƒ
Co
3
O
4
 + 4H
2

n.F.m 6.96500.0,602
t 14463s 4gi
A.I 241.1
:= = = ≈
Như vậy, để kết tủa được 0,602g Co
3
O
4
thì phải tiến hành điện phân với
cường độ dòng điện 1A trong thời gian là 4 giờ.
Câu 5: Tiến hành điện phân một muối clorua kim loại nóng chảy, thu được
7,8 gam kim loại ở anot và 2,24 lít khí (đktc) ở anot. Xác định muối đem
điện phân.
Giải:
Các phản ứng điện cực:
Ở catot: M
n+
+ ne
ƒ
M

M
39
(K)
78
(loại)
117
(loại)
Vậy muối đã cho là K
Câu 6: Tiến hành điện phân 100 ml dung dịch hỗn hợp Cu(NO
3
)
2
0,15 M và
AgNO
3
0,1 M (điện cực trơ) với cường độ dòng điện là 1A. Tính khối lượng
các chất thu được ở anot và catot khi thời gian điện phân là:
a) 16 phút 5 giây; b) 32 phút 10 giây; c) 64 phút 20 giây.
Giải:
Theo bài ra ta có:
2
Cu
n 0,1.0,1 0,01mol; 0,15.0,1 0,015mol
0
A

+
= = = =
Các phản ứng điện cực:
Ở catot:

+
:
2
Cu
2.F 2.96500
t n . 0,015. 2895s 48ph
I 1
B! CD
+
= = = =
Như vậy, sau 16phút 5giây + 48 phút 15giây = 64phút 20giây thì cả Cu
2+
và
Ag
+
đều bị điện phân hết
a) Sau 16phút 5 giây
Ở catot: Cu
2+
chưa bị điện phân; Ag
+
điện phân hết
Lúc đó:
Ag
Ag
n n 0,01mol
+
= =
⇒
m

m . I.t . .1.(32.60 10) 0,16g
F n 96500 4
= = + =
c) Sau 64phút 20 giây:
Ở catot: Ag
+
và Cu
2+
đều bị điện phân hết vừa hết
⇒
m
Ag
= 1,08g
2
Cu
Cu
n n 0,015mol 0,015.64 0,96g

 ?
+
= = ⇒ = =
Ở anot:
2
O
1 A 1 32
m . I.t . .1.(64.60 20) 0,32g
F n 96500 4
= = + =
Câu 7: Tiến hành điện phân 3 bình điện phân mắc nối tiếp (điện cực trơ):
bình 1 đựng dung dịch CuSO

⇒
số đương lương đồng thoát
ra ở catot là:
Cu
1,6
n .2 0,05
64
∋
= =
Theo định luật bảo toàn đương lượng ta có
2
H
Ag Cu
n n n 0,05
∋ ∋ ∋
= = =

⇒
Ở bình 2:
0,05.2
0,05g
2


? = =
Ở bình 3:
0,05.108
5,4g
1
A

1. Viết phương trình các phản ứng xảy ra trên các điện cực của bể mạ
điện.
2. Tính điện năng (theo kWh) phải tiêu thụ.
Cho biết: Niken có khối lượng riêng D = 8,9 g/cm
3
; khối lượng mol
nguyên tử là 58,7(g/mol); hiệu suất dòng bằng 90% ; 1 kWh = 3,6.10
6
J.
(Đề thi HSG QG 2005-2006)
Giải:
1. Phản ứng điện cực:
Ở catot: Ni
2+
+ 2e
ƒ
Ni
Ở anot: 2H
2
O
ƒ
4H
+
+ O
2
 + 4e
2. Tính P
- Diện tích bề mặt ống trụ là:
S = 2
π

C
Vậy điện năng tiêu thụ khi mạ điện là:
P = V.I.t = Q.V = 4,084.10
6
.2,5 ≈ 10,21.10
6
(J) ≈ 2,8kWh
Vậy để mạ được 6 ống trụ trên thì phải tiêu thụ một điện năng là
2,8kWh.
Câu 9: Một mẫu đồng thau chứa Cu và Pb. Hoà tan 1,581 gam mẫu trong
axit và tiến hành điện phân ở điều kiện thích hợp thì thu được 1,003 gam Cu
ở catot và 0,0750 gam PbO
2
ở anot. Viết các phương trình phản ứng điện
phân.
Tính hàm lượng % Cu và Pb trong mẫu.
Giải:
Quá trình điện phân:
Ở catot: Cu
2+
+ 2e
ƒ
Cu
2H
+
+ 2e
ƒ
H
2


= =
GHI3 J;$C
GH?K
9!
? @? @  6!
.
=
⇒

"GH '"
!
= =
Câu 10: Để định lượng H
2
S trong nước người ta lấy 100,0 ml nước cho vào
bình điện phân, thêm KI dư. Ở đây I
-
bị oxi hoá ở anot, I
3
-
tạo ra sẽ oxi hoá
H
2
S. Điểm kết thúc điện phân xác định dựa vào sự tạo thành màu xanh của
iot - hồ tinh bột. Hãy tính số ppm H
2
S trong nước nếu điện phân với cường
độ dòng không đổi là 36,12mA trong 10phút 25giây.
Giải:
Các phản ứng ở điện cực anot:



L
'
L
L
?
 L9  69 996 !
 9 9 9 ?
A F  .6! 
−
−
−
−
−
+
= = = =
Theo (2)


'
 N
L
  9 ?
−
−
= =
⇒

'  

2M + nCu
2+
→ 2M
n+
+ nCu
⇒
2 1,59 0,05
mol
n 63,5 n
< 

 @ 

= =
5,18
M n 103,6n
0,05
⇒ = =
n 1 2 3
M
103,6
(loại)
207,2
(Pb)
310,8
(loại)
Vậy muối đã cho là muối của Pb
2+
.
Áp dụng công thức Faraday:


   
      
+
−
− + − +
ˆ ˆ †
‡ ˆ ˆ
2H
2
O
ƒ
4H
+
+ O
2
 + 4e