Hướng dẫn học sinh giải nhanh các dạng bài tập về điện phân - Pdf 43

MỤC LỤC
NỘI DUNG
Phần 1 : Mở đầu
I.1. Lý do chọn đề tài
I.2. Mục đích nghiên cứu
I.3. Đối tượng nghiên cứu
I.4. Phương pháp nghiên cứu
Phần 2: Nội dung sáng kiến kinh nghiệm
2.1. Cơ sở khoa học của vấn đề
2.2 Thực trạng của vấn đề
2.3. Các biện pháp đã tiến hành để giải quyết vấn đề
2.4. Hiệu quả của sáng kiến
Phần 3: Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo

Trang
1
1
1
1
1
2
2
3
3
15
16
17


PHẦN 1: MỞ ĐẦU

+ Kiến thức phần điện phân giành cho học sinh lớp 12 THPT.
1.4. Phương pháp nghiên cứu:
+ Dựa trên cơ sở lý luận khoa học và khả năng thực hành của học sinh.
+ Phương pháp khảo sát thực tế thu thập thông tin, thực hành trên nhiều
lớp và nhiều giáo viên hóa trong cùng trường.

2


PHẦN 2: NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
2.1. Cơ sở lý luận của đề tài: [1]
2.1.1. Khái niệm về điện phân:
Sự điện phân là quá trình oxi hóa – khử xảy ra ở các bề mặt điện cực khi
có điện một chiều đi qua chất điện li nóng chảy hoặc dung dịch chất điện li.
+ Tại Catot (cực âm) xảy ra sự khử( sự nhận e)
+ Tại Anot (cực dương) xảy ra sự oxi hoá ( sự nhường e )
2.1.2. Sự điện phân các chất điện li.
a) Điện phân chất điện li nóng chảy
Dạng bài tập này tương đối đơn giản giáo viên chỉ cần lưu ý cho học sinh sử
dụng các công thức trên , phương pháp bảo toàn e và một số ptđp sau:
Ví dụ : Điện phân nóng chảy muối Halogen
2MXn → 2 M + nX2
Điện phân nóng chảy oxit
2MxOy → xM + y O2
Điện phân nóng chảy M(OH)n
4M(OH)n →4 M +n O2 + 2nH2O
b) Điện phân dung dịch chất điện li
- Điện phân dung dịch với điện cực trơ (graphit)
+ Ở catot (cực âm): Gồm ion kim loại, H2O
Chú ý:

(1)
n.F

Trong đó: m: Khối lượng chất thu được ở điện cực (g)
A: Khối lượng mol nguyên tử của chất thu được ở điện cực.
n: Số (e) mà nguyên tử hoặc ion trao đổi.
I: Cường độ dòng điện(A)
t: thời gian điện phân(s).
F: Hằng số Faraday ( F = 96500 culong/ mol)
Số mol chất thu được ở điện cực =
Số mol (e) trao đổi =

I .t
(2)
n.F

I .t
(3)
F

Giáo viên lưu ý học sinh sử dụng hợp lí các công thức trong từng trường
hợp cụ thể. Đặc biệt công thức (3) nên sử dụng trong bài tập điện phân dung
dịch hỗn hợp có nhiều chất oxi hóa, nhiều chất khử.
2.2. Thực trạng của vấn đề:
Trong quá trình giảng dạy ở trường THPT tôi nhận thấy chương trình
chuẩn và nâng cao Hóa học lớp 12 hiện hành chỉ giới thiệu về điện phân rất đơn
giản, trong khi đó yêu cầu của bài tập, của các đề thi ( kì thi THPT quốc gia, thi
học sinh giỏi các cấp) về điện phân lại rất lạ và khó mà ngày càng thường xuyên
hơn, phức tạp hơn. Khi gặp các bài tập về điện phân có sự tham gia của nước,
của kiến thức vật lý... chỉ hơi bất thường hoặc phức tạp một chút là học sinh

I .t
⇒ Số mol chất thu được ở điện cực =
n.F
n.F
I .t
Số mol (e) trao đổi =
F

- Từ CT: m =

- Nếu đề bài yêu cầu tính điện lượng cần cho quá trình điện phân thì áp
-dụng
công
thức:
Q
=
I.t
=
ne.F
Khi các bình điện phân mắc nối tiếp thì:
Do I = const ⇒ q (điện lượng, đơn vị C) = const (q = I.t)
⇒ n(e) trao đổi như nhau trong cùng một đơn vị thời gian.
- Nếu điện phân dung dịch muối với điện cực tan (anot bằng kim loại,
thường là kim loại của chính muối đó) thì khối lượng catot tăng = khối lượng
anot giảm
2.3.2. Các dạng toán về điện phân dung dịch (với điện cực trơ):
Dạng 1: Xác định môi trường của dung dịch sau điện phân
Ví dụ 1: Viết PTHH xảy ra khi điện phân dung dịch NaCl
NaCln.c → Na+ + ClCatot (-)
Anot (+)

*) Kết luận:
Môi trường trung tính: nếu điện phân các dung dịch muối tạo bởi kim
loại từ Al trở về trước và gốc axit có oxi như: NaNO3, K2SO4 , Na2CO3 , MgSO4
… ; các axit có oxi, các bazơ như HNO3, H2SO4, NaOH....
Ví dụ 3: Viết PTHH xảy ra điện phân dung dịch CuSO4 :
CuSO4 → Cu2+ + SO42Catot(-)
Anot (+)
2SO4 không bị điện phân .
2+
Cu + 2e → Cu
2H2O → 4H+ + O2+ 4e
dpdd
Phương trình điện phân: Cu2+ + H2O 
→ Cu + 2H+ + ½ O2
dpdd
hay CuSO4 + H2O 
→ Cu + H2SO4 + ½ O2
*) Xảy ra tương tự khi điện phân các dung dịch muối của kim loại từ Zn →Hg
với các gốc axit NO3- , SO42*) Kết luận:
Môi trường axit: nếu điện phân muối tạo bởi kim loại sau Al (trong dãy
điện hóa) và gốc axit có oxi như: CuSO4, FeSO4, Cu(NO3)2.....
*)VẬN DỤNG:
Bài 1: Điện phân 200ml dung dịch CuSO4 0,05M với các điện cực trơ cho đến
khi vừa bắt đầu sủi bọt bên catot thì ngừng điện phân. Tính pH dung dịch ngay
khi ấy với hiệu suất là 100%. Thể tích dung dịch được xem như không đổi.
A. pH = 0,1
B. pH = 1
C. pH = 2,0
D. pH = 1,3
Định hướng:


= 200 – 100 = 100 gam
6


⇒ nH 2O

= 50/9 mol

điện phân

Phương trình điện phân: H2O →

1
O2 (anot) + H2 (catot)
2

Vậy VO = 62, 22;VH = 124, 44 ⇒ Chọn D
2

2

Bài 3 [2] Điện phân 100ml dung dịch chứa NaCl với điện cực trơ, có màng
ngăn, cường độ dòng điện là 1.93A. Tính thời gian điện phân để được dung dịch
pH = 12, thể tích dung dịch được xem như không thay đổi, hiệu suất điện phân
là 100%.
A. 50s
B. 100s
C. 150s
D. 200s

2.96500
Ta có: nCu(b.đầu) = 0,02 mol (mCu = 1,28g) ⇒ t = 400s.

Với t= 200s ⇒ nCu =

Vậy ở 500s thì mCu = 1,28g mà 100s sau chính là điện phân nước ⇒ Chọn B
Dạng 2: Mắc nối tiếp các bình điện phân
Do I = const ⇒ q (điện lượng, đơn vị C) = const (q = I.t)
⇒ n(e) trao đổi như nhau trong cùng một đơn vị thời gian.
*) VẬN DỤNG
Thí dụ 1: [3]
Mắc nối tiếp hai bình điện phân: bình (1) chứa dung dịch MCl2 và bình (2) chứa
dung dịch AgNO3. Sau 3 phút 13 giây thì ở catot bình (1) thu 1,6g kim loại, còn
ở catot bình (2) thu được 5,4g kim loại. Cả hai bình đều không thấy khí ở catot
thoát ra. Kim loại M là:
A. Cu

B. Zn

C. Ni

D. Fe
7


Định hướng:
- Do hai bình mắc nối tiếp ⇒ cùng thời gian t: n(e trao đổi) như nhau
Giải
Ta có: nAg= 0,05mol = n(e) t.đổi ⇒ nM = 0,025 =


- Khi ở ctot bắt đầu có khí thì Ag+, Cu2+ điện phân hết.
- Khối lượng cực âm tăng lên 3,44g chính = mCu + mAg
Giải
I .t
= 0,06
F
 nAgNO3 = x
 x + 2 y = 0, 06
 x = 0, 02
⇒
⇒
⇒ Chọn B
Gọi 
n
=
y
108
x
+
64
y
=
3,
44
y
=
0,
02



dpdd
Ta có: Cu + H2O 
→ Cu + 2H+ + ½ O2
0,04
0,02mol
Vkhí = (0,06 + 0,02). 22,4 = 1,792 lít ⇒ Chọn C
Thí dụ 3 [8]
Điện phân có màng ngăn 500 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm CuCl2 0,1M và
NaCl 0,5M (điện cực trơ, 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:
A. 4,05
B. 2,7
C. 1,35
D. 5,40
Định hướng:
- Cho t,I ta tính n(e) t.đổi, xác định thứ tự điện phân
Giải
dpdd
Ta có: n(e) t.đổi = 0,2 mol. PT: CuCl2 
→ Cu + Cl2 (1)

p.ứ 0,05mol
n(e) t.đổi = 0,1
dpdd
2NaCl + 2H2O 
→ 2NaOH + Cl2 + H2 (2)
2+

Vậy nCl = n(e) t.đổi còn lại = nOH

→ Cu + Cl2 (1)
Tại t(s)
0,1
0,1 mol
2+
dpdd
Cu + H2O 
→ Cu + 2H+ + ½ O2 (2)
0,02
0,01 mol
2

9


∑n

TN2:

(e) T.Đổi (t)

Tại 2t(s)

=0,24 mol ⇒ ∑ n(e) T.Đổi (2t) =0,48 mol; nKhí = 0,26 mol

dpdd
CuCl2 
→ Cu + Cl2 (1)
0,1
0,1 mol ⇒n(e) T.Đổi = 0,2 mol

Ta có: nCl =

nCl −
2

2

∑n

(e) T.Đổi (t)

= 0,1 < nKhí (t)= 0,11 ⇒ Còn khí khác là O2 ⇒ nO2 = 0,01 mol

= 0,24 mol ⇒ ∑ n(e) T.Đổi (2t) = 0,48 mol; nKhí (2t) = 0,26 mol.

Tại 2t(s): 4 nO (2t)+ 2 nCl = 0,48 ⇒ nO (2t) = 0,07 mol ⇒ nH = 0,09 mol
BT(e): 2 nCu + 2.0,09 = 0,48 ⇒ nCu = 0,15 mol ⇒ Chọn A
Thí dụ 5: [10]
Tiến hành điện phân 200ml dung dịch CuSO4 xM và NaCl 0,9M bằng điện cực
trơ, màng ngăn xốp trong thời gian t(s) thu được dung dịch X và 2,688 lít (đktc)
khí thoát ra ở anot. Nếu thời gian điện phân là 2t(s) tổng thể tích khí thoát ra ở 2
điện cực là 4,816 lít (đktc). Nhúng thanh Mg vào dung dịch X, kết thúc phản
ứng thấy khối lượng thanh Mg tăng m(g) Giá trị của m, x lần lượt là:
A. 3,76 và 1,5
B. 5,20 và 1,4
C. 5,20 và 1,5
D. 3,76 và 1,4
Định hướng:
- Bài này khá quen thuộc với câu điện phân K.A.2014, nhưng đã phát triển cao
hơn một chút.

Tại 2t(s): 4 nO (2t)+ 2 nCl = 0,6 ⇒ nO (2t) = 0,105 mol ⇒ nH = 0,02 mol
2+
BT(e): 2 nCu + 2.0,02 = 0,6 ⇒ nCu = 0,28 mol ⇒ Cu  = 1,4M
2

2+

2

2

2

2+

Cu 2+ = 0, 28 − 4nO2 (t) = 0,13(mol )
Dung dịch X  +
+ Mg. Ta có: nMg= 0,13 + 0,06 = 0,19
 H = 4nO2 (t) = 0,12( mol )

10


⇒ m Thanh Mg tăng =0,13.64 – 0,19.24 = 3,76 (g) ⇒ Chọn D

Dạng 4: Điện phân dung dịch hỗn hợp có mặt muối sắt(III).
Thí dụ 1: [11]
Điện phân 1 lít dung dịch X gồm Cu(NO3)2 0,6M; FeCl3 0,4M cho đến khi anot
thoát ra 17,92 lít khí (đktc) thì dừng điện phân. Lấy catot ra khỏi bình điện phân
khuấy đều dung dịch để phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch Y. Giả

0,6
0,2
0,8
+
2H + 2e 
→ H2
0,4 0,4
0,2
 Fe 2+ = 0, 4(mol )
 +
→ 3Fe3+ + NO + 2H2O
Vậy dung dịch X  H = 0, 4(mol ) 3Fe2+ +4H+ + NO3- 
 NO − = 1, 2(mol )
 3

Vậy mX – mY = mCu + mCl + mO + mH + mNO = 91,8 (g) ⇒ Chọn A
Thí dụ 2: [2]
Điện phân 100 ml hỗn hợp dung dịch gồm FeCl3 1M , FeCl2 2M , CuCl2 1M và
HCl 2M với điện cực trơ có màng ngăn xốp cường độ dòng điện là 5A trong 2
giờ 40 phút 50 giây ở catot thu được:
A. 5,6(g) Fe
B. 2,8 (g) Fe
C. 6,4 (g) Cu
D. 4,6 (g) Cu
Định hướng:
- Do cho I, t nên tìm n(e) trao đổi.
- Xác định thứ tự điện phân.
Giải
n(e) trao đổi = 0,5 mol
Tại catot

A. 2,25
B. 1,5
C. 1,25
D. 3,25
Định hướng:
- mgiảm = mCu + mO . Ta tìm nCu p.ứ.
- Xác định dung dịch Y. Ta có Y + 16,8 (g)Fe → 12,4 (g) kim loại. Ta tìm nCu dư
2+

2

2+

- Tìm

∑n

⇒ tìm x = 1,25 ⇒ Chọn C

Cu 2+ b.đầu

Bài tập 2 [3]
Hòa tan hoàn toàn 4,5 gam tinh thể MSO4.5H2O 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 2t (s) thì thu được 537,6 ml khí. Biết các thể tích đo ở đktc. Kim
loại M và thời gian t lần lượt là:
A. Ni và 1400
B. Cu và 2800
C. Ni và 2800


F

Chọn D
Bài tập 3 [7]
Điện phân dung dịch CuCl2 với điện cực trơ, sau một thời gian thu được 0,32
gam Cu ở catot 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 (cho Cu = 64)
A. 0,15M.
B. 0,2M
C. 0,1M.
D. 0,05M.
Định hướng:
- Tìm nCl qua nCu
2

12


- Xác định sản phẩm khi Cl2 tác dụng dd NaOH ở điều kiện thường. Từ PT tìm
nNaOH(b.đầu). ⇒ Chọn C
Bài tập 4:[3]
Khi điện phân các dung dịch: NaCl, KNO3, AgNO3, CuSO4 với điện cực trơ,
màng ngăn xốp. Dung dịch có pH tăng trong quá trình điện phân là:
A. NaCl
B. KNO3
C. AgNO3
D. CuSO4

2

2

điện cực trơ, với cường độ dòng điện không đổi 5A trong thời gian 6176s thì
ngừng điện phân, thấy khối lượng dung dịch giảm 15,0g. Cho 0,25 mol bột Fe
vào dung dịch sau điện phân, kết thúc phản ứng thấy khí NO thoát ra( sản phẩm
khử duy nhất); đồng thời thu m(g) hỗn hợp rắn. Giá trị của m:
A. 10,16
B. 9,6
C. 8,48
D. 8,32
Định hướng:
- Tìm n(e)tđ, mdd giảm là do đâu? Hỗn hợp chất rắn là những chất gì?
- Ở TN1: Do K+, NO3- không điện phân, nên điện phân quy CuCl2. Hỗn hợp rắn
nên Cu và Fedư. Vậy Sau điện phân ở thí nghiệm 1 thì Cu2+ còn dư.
13


- mdd giảm = mCu + mCl + mO = 15; dựa n(e) t.đổi ta tìm nCl , nO ; tìm thành phần dung
dịch sau thí nghiệm 1.
- Ở TN 2: Từ thành phần dung dịch sau TN 1 ta tìm nFe dư, tìm m = 9,6
⇒ Chọn B
Bài tập 8:[5]
Điện phân dung dịch hỗn hợp chứa 0,1 mol FeCl3; 0,2 mol CuCl2 và 0,1 mol
HCl (điện cực trơ, màng ngăn xốp). Khi ở catot bắt đầu sủi bọt khí thì dừng điện
phân. Tại thời điểm này khối lượng catot tăng là:
A. 7,84
B. 5,6
C. 12,8

- Dung dịch sau thí nghiệm 1: Ag : 0,03 mol; H+: 0,12 mol.
3
- BT (e): 2.nFe(p.ứ) = nAg+ + n H + ⇒ nFe(p.ứ) ⇒ nFe(dư).
4
Vậy m = mFe(dư) + mAg = 6,6 (g) ⇒ Chọn B

Bài tập 10:[5]
Điện phân (điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dòng điện không đổi) dung
dịch chứa a mol MSO4 (M là kim loại) và 0,3 mol KCl trong thời gian t (s) thu
2,24 lít khí ở anot (đktc) và dung dịch Y có khối lượng giảm m gam so với dung
dịch X. Nếu thời gian điện phân là 2t (s) thì thu được dung dịch Z có khối lượng
giảm 19,6 gam so với khối lượng của dung dịch X. Biết hiệu suất điện phân
100%, các khí sịnh ra không tan trong dung dịch, phát biểu nào sau đây đúng:
A. Giá trị của a là 0,15.
B. Giá trị của m là 9,8.
C. Tại thời điểm 2t (s) chưa có sủi bọt khí ở catot.
D. Tại thời điểm 1,4t (s) nước chưa bị điện phân ở anot.
Định hướng:
- Tại t (s): nKhí = 0,1 < nCl ⇒ mCl =7,1.
2

Ta có:

∑n

(e) T.Đổi (t)

2

= 0,2 mol = 2.nM ⇒ Vậy mgiảm (t) = 0,1.MM + 7,1 (1)

được dung dịch Y. Điện phân Y ( có màng ngăn, điện cực trơ)
đến khi nước bắt đầu điện phân ở cả hai điện cực thì dừng điện
phân. Số mol khí thoát ra ở anot = 4 lần số mol khí thoát ra ở
catot. % khối lượng CuSO4 trong X là:
A. 61,7
B. 44,61
C. 34,93
D. 50,63
Hướng dẫn giải:
Giả sử số mol KCl trong X là 1 mol khi đó quá trình điện phân
xảy ra như sau:
Tại catot
Cu2+
+ 2e → Cu
a mol
2a
2

2

2

2

2

2H2O + 2e → 2OH- + H2
2b
b mol
Tại anot

2H2O → 4H + O2 + 4e
M
+ ne → M
a→ 4a
4a→
4a/n;
m↓ = mO2↑ + mM↓ = 32a + 4aM/n = 6,96 (1)
t(s) => n e cho = 4a ;
t(2s) => n e cho = n e nhận = 8a
Anot (+):
2H2O → 4H++ O2 + 4e
2a¬ 8a
n+
Catot (-):
M
+
ne
→ M;
(8a – 0,02) →(8a – 0,02)/n;
2H2O + 2e → 2OH- + H2
0,02¬
0,01;
m↓ = mO2↑ + mM↓ + mH2↑ = 4ax32+ M(8a – 0,02)/n+0,02=11,78(2)
; từ (1); (2) => M = 108n => Ag => a = 0,015
mAg = 108x0,015x4 = 6,48g
2.4. Hiệu quả của sáng kiến:
Trong quá trình giảng dạy về điện phân tôi đã phân dạng để dạy và bồi
dưỡng cho học sinh lớp 12, đặc biệt là việc dạy và bồi dưỡng cho học sinh lớp
12B2, 12B3 khóa 2016 và 12C2, 12C3 khóa 2017 này.
Những năm học trước việc phân dạng bài tập này để dạy và ôn luyện cho


12B3

75 %

12C2

55 %

12C2

77,5 %

12C3
50%
12C3
72 %
- Khi áp dụng các biện pháp đã nêu trên vào quá trình giảng dạy tôi thấy học
sinh học hứng thú hơn, nhớ lâu hơn, nhận thức đúng về các dạng bài tập.
- Học sinh không thấy e ngại với những câu hỏi, bài tập về điện phân
PHẦN 3: KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ
16


3.1. KẾT LUẬN
+ Bằng cách phân loại, phân dạng bài để dạy và bồi dưỡng cho học sinh
kết quả học tập của các em được nâng lên rõ rệt
+ Qua đó chúng ta thấy rằng việc đào sâu các kiến thức trong sách giáo
khoa, việc nghiên cứu các tài liệu, chương trình học và chương trình thi có kết
quả rất khả quan đối với học sinh, gây được lòng tin với các em từ đó làm tốt

Tôi xin cam đoan đây là SKKN của
mình viết, không sao chép nội dung của
người khác.
Người viết SKKN

Hoàng Thị Tâm
Tài liệu tham khảo
17


1. Cơ sở lí thuyết hóa vô cơ của tác giả Hoàng Nhâm và tuyển tập các bài giảng
vô cơ của tác giả TS Cao Cự Giác
2. Nguồn Internet thư viện đề thi và tuyển sinh 247
3. Bộ đề thi Hóa học của tác giả TS Cao Cự Giác
4. Đề thi thử THPT quốc gia 2017 lần 2 của trường THPT Quảng Xương 2
5. Bộ đề thi Hóa học của tác giả PGS.TS Nguyễn Xuân Trường
6. Đề thi minh họa lần 2,3 của Bộ GD&ĐT 2017
7. Trích Đại học khối A-2015:
8. (Trích Đại học khối B– 2009):
9. Đề khối A – 2014
10. Đề thi thử THPT quốc gia 2017 lần 2 của trường THPT Phạm Văn Đồng
Tỉnh phú Yên)
11. Đề thi thử THPT quốc gia 2017 lần 1 của trường THPT Phương sơn Tỉnh
Bắc Giang
12. Trích Đề thi thử THPT quốc gia 2017 lần 3 của trường THPT Chuyên Lê
Quý Đôn

18



Nhờ tải bản gốc

Tài liệu, ebook tham khảo khác

Music ♫

Copyright: Tài liệu đại học © DMCA.com Protection Status