SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
ĐỀ TÀI:
"LÝ THUYẾT ĐIỆN PHÂN VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP
ĐIỆN PHÂN TRONG ĐỀ THI ĐẠI HỌC, CAO ĐẲNG"
1
A. ĐẶT VẤN ĐỀ
Theo nhu cầu chung của các nghành nghề trong xã hội hiện nay nên xu thế của nhiều năm
gần đây, của tất cả các trường THPT trên toàn quốc là các em học và thi theo ban khoa
học tự nhiên. Vì vậy trách nhiệm của người giáo viên các bộ môn tự nhiên nói chung,
môn hóa học nói riêng càng phải cần đầu tư chuyên môn sâu hơn và cao hơn nữa. Có như
vậy mới giúp các em tiếp cận và giải các đề thi Đại học – Cao đẳng một cách nhanh
chóng và hiệu quả.
Đối với các em học sinh, không chỉ cần nhớ kiến thức, mà còn cần phải nhớ sâu, nắm
vững. Có như thế ở mỗi bài toán mới tìm ra được phương pháp giải toán một cách nhanh
nhất, đi bằng con đường ngắn nhất. Điều đó không những giúp các em tiết kiệm được
thời gian làm bài mà còn rèn được tư duy và năng lực phát hiện vấn đề. Vì vậy, việc
người giáo viên hướng dẫn các em sử dụng các phương pháp giải nhanh bài tập là rất
quan trọng.
Qua quá trình giảng dạy, luyện thi đại học, bồi dưỡng học sinh giỏi nhiều năm tôi nhận
thấy chuyên đề điện phân là một chuyên đề hay và khó nhưng lại khá quan trọng nên
thường gặp trong các đề thi lớn của quốc gia. Tuy nhiên, trong thực tế, tài liệu viết về vấn
đề điện phân còn ít nên nguồn tư liệu để giáo viên và học sinh nghiên cứu còn hạn chế do
đó nội dung kiến thức và kĩ năng giải bài tập điện phân cung cấp cho học sinh chưa được
nhiều. Vì vậy, các em thường lúng túng hoặc có tâm lí ngại và sợ gặp các bài tập liên
quan đến điện phân.
2
Qua nghiện cứu, giảng dạy nhiều năm tôi đã hệ thống hóa các dạng bài tập điện phân và
phương pháp giải các dạng bài tập đó cho học sinhh dễ hiểu, dễ vận dụng, tránh được
những lúng túng, sai lầm và nâng cao kết quả trong các kì thi.
Đề tài này được viết trên cơ sở khi đang dạy chương đại cương kim loại lớp 12, và qua
kinh nghiệm giảng dạy. Với hy vọng là một tài liệu tham khảo cho các em học sinh lớp

+ e → Na 2Cl- → Cl
2
+ 2e
P
hư
ơ
ng
trì
nh điện phân: 2NaCl → 2Na + Cl
2
Lưu ý: Cần có màng ngăn không cho Cl
2
tác dụng trở lại với Na ở trạng thái nóng chảy
làm giảm hiệu suất của quá trình điện phân
Ví dụ
2: Điện phân NaOH nóng chảy.
NaOH
(nóng chảy)
→ Na
+
+ OH
-
Catot ( – ) ← NaOH → Anot ( + )
4| Na
+
+ 1e → Na 4OH
+
→ O
2
+ 2H

3
→ Anot ( + )
4| Al
3+
+ 3e → Al 3| 2O
2-
→ O
2
+ 4e
Phương trình điện phân: 2Al
2
O
3
→ 4Al + 3O
2
b. Điện phân dung dịch chất điện li vô cơ trong nước.
Trong sự điện phân dung dịch, ngoài các ion do chất điện li phân li ra còn có các ion H
+
và OH
-
của nước. Do đó việc xác định sản phẩm của sự điện phân phức tạp hơn. Tùy
thuộc vào tính khử và tính oxi hóa của các ion có trong bình điện phân mà ta thu được
những sản phẩm khác nhau.
* Ở catot (cực âm):
5
-Có thể xảy ra các quá trình khử sau đây:
M
n+
+ ne → M
2H

3+
, Hg
2+
, Ag
+
…
- Nếu catot có các cation kim loại trước Zn
2+
thì H
2
Osẽ bị khử (hay H
2
O có tính oxi hóa
mạnh hơn các ion này).
*Anot (cực dương):
- Có thể xảy ra quá trình oxi hóa các anion gốc axit như Cl
-
, S
2-
…hoặc ion OH
-
của bazơ
kiềm hoặc nước.
2Cl
-
→ Cl
2

-
, Br
-
, Cl
-
, OH
-
,…
- Nếu ở anot có các anion gốc axit như: F
-
, NO
3
-
, SO
4
2-
, PO
4
3-
, CO
3
2-
, ClO
4
-
… thì nước sẽ
bị oxi hóa (hay H
2
O có tính khử mạnh hơn các ion này).
6

Cu
2+
+ 2e → Cu 2Cl
-
→ Cl
2
+2e
Phương trình điện phân: CuCl
2
→ Cu + Cl
2
Nhận xét:
- Sau khi CuCl
2
hết, bình điện phân chỉ còn H
2
O (dẫn điện rất kém) nên H
2
O sẽ không
điện phân tiếp.
-Xảy ra tương tự khi điện phân các dung dịch: NiCl
2
, FeCl
2
, ZnCl
2
….
Ví dụ 2: Viết sơ đồ và phương trình điện phân dung dịch Na
2
SO

2
O → O
2
+ 4H
+
+ 4e
→ Phương trình điện phân: 2H
2
O → 2H
2
+ O
2
Nhận xét:
- Na
2
SO
4
chỉ đóng vai trò là chất dẫn điện, nên trong quá trình điện phân lượng Na
2
SO
4
không đổi.
- Xảy ra tương tự khi điện phân các dung dịch: NaNO
3
, K
2
SO
4
, Na
2

2
O → O
2
+ 4H
+
+ 4e
→ Phương trình điện phân: 2H
2
O → 2H
2
+ O
2
Điện phân dung dịch NaOH:
Catot (-) ← NaOH → Anot (+)
Na
+
không bị điện phân 4OH
-
→ O
2
+ H
2
O + 4e
2H
2
O + 2e → H
2
+ 2OH
-


Na
+
không bị điện phân 2Cl
-
→ Cl
2
+ 2e
2H
2
O + 2e → H
2
+ 2OH
-

→ Phương trình : 2Cl
-
+ 2H
2
O → Cl
2
+ H
2
+ 2OH
-
(có màng ngăn)
hay 2NaCl + 2H
2
O → 2NaOH + Cl
2
+ H

nên phương trình điện phân là: NaCl + H
2
O → NaClO + H
2
Ví dụ 5: Viết sơ đồ và phương trình điện phân khi điện phân dung dịch CuSO
4
.
CuSO
4
→ Cu
2+
+ SO
4
2-

9
Catot(-) Anot(+)
SO
4
2-
không bị điện phân .
Cu
2+
+ 2e → Cu 2H
2
O → 4H
+
+ O
2
+ 4e

O: 2H
2
O → 2H
2
+ O
2
. Do đó, số mol H
2
SO
4
không đổi, nhưng nồng độ mol
H
2
SO
4
tăng dần.
- Trong quá trình điện phân dung dịch CuSO
4
, pH của dung dịch giảm dần.
-Xảy ra tương tự khi điện phân các dung dịch muối của kim loại từ Zn → Hg với các gốc
axit NO
3
-
, SO
4
2-
…

Kết luận:
- Điện phân các dung dịch: kiềm, axit có oxi, muối của axit có oxi và kim loại từ Al trở về

-
CuCl
2
→ Cu
2+
+ 2Cl
-
HCl → H
+
+ Cl
-
Catot ( – ) Anot ( + )
Fe
3+
+ 1e → Fe
2+
2Cl
-
→ Cl
2
+ 2e
Cu
2+
+2e

→ Cu
2H
+
+2e


Biết a>2b
NaCl → Na
+
+ Cl
-
Cu(NO
3
)
2
→ Cu
2+
+ 2NO
3
-
Catot (-) Anot (+)
Na
+
không bị điện phân NO
3
-
không bị điện phân
11
Cu
2+
+ 2e → Cu 2Cl
-
→ Cl
2
+ 2e
2H

hết, Cl
-
dư→ kết thúc giai đoạn (1). Tiếp tục điện phân sẽ xảy ra
giai đoạn (2) là điện phân dung dịch NaCl
2H
2
O + 2Cl
-
→ H
2
+ 2OH
-
+ Cl
2
(2)
Hoặc: 2H
2
O + 2NaCl → H
2
+ Cl
2
+ 2NaOH
Khi Cl
-
hết → kết thúc giai đoạn (2). Tiếp tục điện phân sẽ xảy ra giai đoạn (3) là điện
phân H
2
O
2H
2

CuSO
4
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 Cl
2
và O
2
. B. khí H
2
và O
2
. C. chỉ có khí Cl
2
. D. khí Cl
2
và H
2
.
→ Chọn đáp án: A
Câu 5: Điện phân hoàn toàn dung dịch hỗn hợp gồm a mol Cu(NO
3
)
2
và b mol NaCl với
điện cực trơ , màng ngăn xốp . Để dung dịch thu được sau khi điện phân có khả năng
phản ứng với Al
2
O
3

-
→ Cl
2
+ 2e
→ Phương trình : Cu
2+
+ 2Cl
-
→ Cu + Cl
2
(1)

a b
Nếu dư Cu
2+
sau (1) : a > b/2 ( 2a > b ) thì có phản ứng
Cu
2+
+ 2H
2
O→ Cu + 4H
+
+ O
2
→ Dung dịch thu được có axit nên có phản ứng với Al
2
O
3
13
6H

+ Al
2
O
3
→ 2AlO
2
-
+ H
2
O → Chọn đáp án D .
II. BÀI TOÁN ĐIỆN PHÂN
1. Định luật Farađay
Công thức:
nF
AIt
m =
(*)
Trong đó: m là khối lượng chất thoát ra ở điện cực.
A: khối lượng mol của chất thu được ở điện cực.
n: là số electrron trao đổi ở điện cực.
t: là thời gian điện phân (s).
I: là cường độ dòng điện (Ampe).
F: là hằng số Farađay có giá trị F = 96500 .
Thường dùng 2 công thức sau:
- Số mol chất thoát ra ở điện cực
nF
It
=
(**)
- Số mol electron trao đổi: n

O: 2H
2
O → 2H
2
(catot) + O
2
(anot)
b. Khối lượng catot tăng chính là khối lượng kim loại tạo thành sau điện phân bám vào.

- Độ giảm khối lượng của dung dịch: Δm = (m
kết tủa
+ m
khí
)
c. H
2
O bắt đầu điện phân ở các điện cực khi:
+ Catot: bắt đầu có khí thoát ra hoặc khi khối lượng catot không đổi, đó là lúc các ion
kim loại (có thể bị điện phân) vừa hết.
+ Khi pH của dung dịch không đổi, đó là lúc các ion (có thể bị điện phân) vừa hết.
d. Khi điện phân với một Anot không trơ (làm bằng kim loại không phải là Pt hay than
chì) thì tại Anot chỉ xảy ra quá trình oxi hóa điện cực.
Ví dụ: Điện phân dung dịch CuSO
4
với anot làm bằng Cu.
CuSO
4
→ Cu
2+
+ SO

3
+ Cu → 2Ag + Cu(NO
3
)
2
e. Có thể xảy ra phản ứng phụ:
- Giữa các chất tạo thành ở các điện cực trong quá trình điện phân.
Ví dụ: Điện phân dung dịch NaCl với điện cực trơ, không có màng ngăn. OH
-
và Cl
2
sinh
ra sẽ phản ứng với nhau tạo nước Javen
- Giữa axit trong dung dịch và kim loại bám trên catot.
Ví dụ: Điện phân dung dịch Cu(NO
3
)
2
, sau điện phân nếu chưa lấy catot ra thì sẽ có phản
ứng giữa Cu (ở catot) và dung dịch HNO
3
(trong bình điện phân).
3. Hai dạng bài toán điện phân thường gặp:
Dạng 1: Tính thời gian điện phân (khi biết I, số mol)
*Cách làm:
- Viết các phương trình điện phân có thể xảy ra (không cần viết sơ đồ điện phân).
- Xác định các sản phẩm thu được ở mỗi điện cực.
- Sử dụng tỷ lệ như phương trình hóa học thông thường để tính số mol sản phẩm.
- Áp dụng công thức của Farađay (**) để tính thời gian theo số mol sản phẩm thu được ở
các điện cực, hoặc theo số mol electron trao đổi.

-
= 0,001 mol
Áp dụng công thức Farađay (**):
n
OH
-
=
Fn
tI
.
.
→
)(50
93,1
96500.1.001,0

s
I
Fnn
t
OH
===
−

Hoặc áp dụng công thức Faraday (***):
n
e
=
F
tI.

4
+ 1/2O
2
(1)
Khi H
2
SO
4
hết 2H
2
O → 2H
2
+ O
2
(2)
Do điện phân đến khi vừa bắt đầu sủi bọt khí, nên ở catot Cu
2+
vừa hết → không xảy ra
phương trình (2).
Theo (1) Số mol O
2
= ½ số mol H
2
SO
4
= 0,01 mol
→ [H
+
] = 0,02/0,1 = 0,2 → pH = -lg0,2 = 0,7 → Chọn đáp án B
Ví dụ 3: Điện phân một dung dịch chứa 0,1 mol NaCl với cường độ dòng điện 1 ampe,

n
H
.
.
2
=
→
)(28950
1
96500.2.15,0

2
s
I
Fnn
t
H
===
hay 8
h
2
’
30
”
.
18
Hoặc áp dụng công thức của Farađay (***)ta có:
F
tI
n

Vì đề bài chỉ hỏi đến kim loại nên ta chỉ cần quan tâm đến quá trình nhường e của ion
kim loại ở catot (mà không cần viết phương trình). Catot xảy ra các quá trình theo thứ tự
Ag
+
+1e → Ag
Cu
2+
+ 2e → Cu
Số gam kim loại Ag tối đa được tạo thành : 0,01.108 = 1,08 gam
Số gam Cu tối đa tạo thành : 0,02.64 = 1,28 gam
Vì 1,08 < 1,72 < 1,08 + 1,28 → Điện phân hết Ag
+
và còn dư một phần Cu
2+

→ Khối lượng Cu được tạo thành : 1,72 – 1,08 = 0,64 gam → n
Cu
= 0,01 mol
→ Tổng số mol electron ở hai quá trình trên là: n
e
= 0,01 + 0,02 = 0,03 mol
Áp dụng công thức Faraday (***):
F
tI
n
e
.
=
→
)(750

Hướng dẫn giải:
Áp dụng công thức Farađay (***) ta có: n
e
=
)(232,0
96500
)4060.38.(65,9.
mol
F
tI
=
+
=
Ở catot ( -): Fe
2+
+2e → Fe
0,1→0,2 < 0,232 nên Fe
2+
hết → m
Fe
= 0,1.56=5,6 gam
Ở anot: 2Cl
-
→ Cl
2
+ 2e
0,212 → 0,106 0,212mol < 0,232 nên H
2
O sẽ điện phân tiếp
2H

- Nếu Cu
2+
hết: n
e
= 0,04 mol
- Áp dụng công thức (***) ta có:
+Số mol electron khi điện phân 200 s là n
e
=
)(02,0
96500
200.65,9.
mol
F
tI
==
< 0,04 nên Cu
2+
chưa
hết → n
Cu
= 1/2n
e
= 0,01 → m
1
= 0,64 gam
+ Số mol electron khi điện phân 500 s là 0,02.2,5= 0,05 (mol)>n
e
→ Cu
2+

Ở anot xảy ra:
2Cl
-
→ Cl
2
+ 2e
0,12 0,12 < 0,2 mol nên còn xảy ra quá trình điện phân của H
2
O
4H
2
O → 4H
+
+ O
2
+ 4e
0,02 0,08
Số mol e do H
2
O nhường là: 0,2- 0,12=0,08 mol
Vậy: V
khí
= (0,06 + 0,02). 22,4 = 1,792 lít → Đáp án C
Ví dụ 4: (Đại học khối B– 2009)
Điện phân có màng ngăn 500 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm CuCl
2
0,1M và NaCl
0,5M (với điện cực trơ, màng ngăn, 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

2
O + 2e → H
2
+ 2OH
-
0,1 → 0,1.
Vậy dung dịch sau khi điện phân có 0,1 mol OH
-
có khả năng phản ứng với Al theo
phương trình :
Al + OH
-
+ H
2
O → AlO
2
-
+ 3/2 H
2

0,1 0,1
m
Al (max)
= 0,1.27= 2,7 (g) → Chọn đáp án B
Ví dụ 5: Điện phân 100 ml hỗn hợp dung dịch gồm FeCl
3
1M , FeCl
2
2M , CuCl
2

< Cu
2+
< Fe
3+

→ Thứ tự bị điện phân ở catot (-) là:
Fe
3+
+ 1e → Fe
2+
(1)
0,1 → 0,1→ 0,1
Cu
2+
+ 2e → Cu (2)
0,1 → 0,2→ 0,1
23
2H
+
+ 2e → H
2
(3)
0,2→ 0,2 → Sau (1), (2), (3) số mol e bằng 0,5 = n
e
, nên không xảy ra quá trình (4) dưới
đây:
Fe
2+
+ 2e → Fe (4)
Vì số mol e trao đổi chỉ là 0,5 mol → Không có phản ứng (4) , kim loại thu được chỉ ở

C. 0,2 M và 0,2 M

D. 0,1 M và 0,1 M
Bài 3.( Đại học khối B-2010): Điện phân (với điện cực trơ) 200 ml dung dịch CuSO
4
nồng độ x mol/l, sau một thời gian thu được dung dịch Y vẫn còn màu xanh, có khối
24
lượng giảm 8g so với dung dịch ban đầu. Cho 16,8g bột Fe vào Y, sau khi các phản ứng
xảy ra hoàn toàn, thu được 12,4g kim loại. Giá trị x là
A. 2,25 B. 1,5 C. 1,25 D. 3,25
Bài 4. Hòa tan 4,5 gam tinh thể MSO
4
.5H
2
O vào nước được dung dịch X. Điện phân
dung dịch X với điện cực trơ và cường độ dòng điện 1,93A. Nếu thời gian điện phân là t
(s) thì thu được kim loại M ở catot và 156,8 ml khí tại anot. Nếu thời gian điện phân là 2t
(s) thì thu được 537,6 ml khí . Biết thể tích các khí đo ở đktc.
Kim loại M và thời gian t lần lượt là
A. Ni và 1400 s. B. Cu và 2800 s. C. Ni và 2800 s. D. Cu và 1400s.
Bài 5. ( Đại học khối A-2007): Điện phân dung dịch CuCl
2
với điện cực trơ, sau một thời
gian thu được 0,32 gam Cu ở catôt và một lượng khí X ở anôt. Hấp thụ hoàn toàn lượng
khí X trên vào 200 ml dung dịch NaOH (ở nhiệt độ thường). Sau phản ứng, nồng độ
NaOH còn lại là 0,05M (giả thiết thể tích dung dịch không thay đổi). Nồng độ ban đầu
của dung dịch NaOH là
A. 0,15M. B. 0,2M. C. 0,1M. D. 0,05M.
Bài 6. Điện phân dung dịch NaCl (d=1,2g/ml) chỉ thu được một chất khí ở điện cực. Cô
cạn dung dịch sau điện phân, còn lại 125g cặn khô. Nhiệt phân cặn này thấy giảm 8g.