Giải bài tập SGK Hóa 12 Nâng cao Bài 22: Sự điện phân

Phản ứng nào xảy ra ở catot trong quá trình điện phân MgCl₂ nóng chảy?

A. Sự oxi hóa ion Mg²⁺

B. Sự khử ion Mg²⁺

C. Sự oxi hóa ion Cl^-

D. Sự khử ion Cl^-

Phương pháp giải

Để lựa chọn đáp án phù hợp cần ghi nhớ quá trình điện phân MgCl₂ nóng chảy và sự oxi hóa, sự khử.

Hướng dẫn giải

Phản ứng xảy ra ở catot trong quá trình điện phân MgCl₂ nóng chảy là sự khử ion Mg²⁺.

⇒ Đáp án B.

Trong quá trình điện phân KBr nóng chảy, phản ứng nào xảy ra ở điện cực dương (anot)?

A. Ion Br^- bị khử.

B. Ion Br^- bị oxi hóa.

C. Ion K⁺ bị khử.

D. Ion K⁺ bị oxi hóa.

Phương pháp giải

Để lựa chọn đáp án phù hợp cần ghi nhớ quá trình điện phân KBr nóng chảy và sự oxi hóa, sự khử.

Hướng dẫn giải

Trong quá trình điện phân KBr nóng chảy, phản ứng xảy ra ở điện cực dương (anot) là ion Br^- bị oxi hóa.

⇒ Đáp án B.

Hãy xác định phản ứng nào sau đây xảy ra ở catot trong quá trình điện phân?

a. Cu²⁺(dd) + 2e → Cu(r)

b. Cu(r) → Cu²⁺(dd) + 2e

c. 2H₂O + 2e → H₂ + 2OH^-(dd)

d. 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e

e. 2Br^- (dd) → Br₂ (dd) + 2e

Phương pháp giải

Để lựa chọn đáp án phù hợp cần ghi nhớ: Catot( cực âm) là nơi xảy ra sự khử, các cation và phân tử nhận electron ở đây.

Hướng dẫn giải

Catot( cực âm) là nơi xảy ra sự khử, các cation và phân tử nhận electron ở đây.

⇒ Phản ứng a, c đều xảy ra ở catot.

Hãy giải thích :

a. Khi điện phân KCl nóng chảy và khi điện phân dung dịch KCl thì sản phẩm thu được là khác nhau.

b. Khi điện phân dung dịch KNO₃, dung dịch H₂SO₄ thì sản phẩm thu được là giống nhau.

Phương pháp giải

Để giải thích các câu hỏi trên cần dựa vào bản chất quá trình điện phân xảy ra ở catot và anot của mỗi chất.

Hướng dẫn giải

Câu a: Khi điện phân KCl nóng chảy và khi điện phân dung dịch KCl thì sản phẩm thu được là khác nhau

Điện phân KCl nóng chảy:

2KCl \(\xrightarrow{{dpnc}}\) 2K + Cl₂

Điện phân dung dịch KCl:

• Ở catot: 2H₂O +2e → H₂ + 2OH^-(dd)
• Ở anot: 2Cl^- → Cl₂ + 2e

Phương trình điện phân:

2KCl + 2H₂O \(\xrightarrow{{dp{\text{dd}}}}\) 2KOH + H₂ + Cl₂

Câu b: Khi điện phân dung dịch KNO₃, dung dịch H₂SO₄ thì sản phẩm thu được là giống nhau

- Điện phân dung dịch KNO₃

• Catot: 2H₂O + 2e → H₂ + 2OH^-(dd)
• Anot: 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e

Phương trình điện phân:

2H₂O \(\xrightarrow{{dp{\text{dd}}}}\) 2H₂ + O₂

- Điện phân dung dịch H₂SO₄

• Catot: 2H⁺ + 2e → H₂           
• Anot: 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e

Phương trình điện phân:

2H₂O \(\xrightarrow{{dp{\text{dd}}}}\) 2H₂ + O₂

Sự giống nhau về sản phẩm điện phân KNO₃ và dung dịch H₂SO₄ trong nước là vì thực chất đều là phản ứng điện phân nước.

Điện phân một dung dịch chứa anion NO₃^- và các cation kim loại có cùng nồng độ mol: Cu²⁺, Ag²⁺, Pb²⁺. Hãy cho biết trình tự xảy ra sự khử của các ion kim loại này trên bề mặt catot. Giải thích?

Phương pháp giải

Để xác định trình tự xảy ra sự khử của các ion kim loại này trên bề mặt catot ta cần xác định thứ tự tính oxi hóa của các anion đó.

Hướng dẫn giải

Tính oxi hóa Ag⁺ > Cu²⁺ > Pb²⁺ ⇒ Trình tự xảy ra sự khử ở catot là :

Ag⁺ + e → Ag

Cu²⁺ + 2e → Cu

Pb²⁺ + 2e → Pb

Sau một thời gian điện phân 200 ml dung dịch CuSO₄ với điện cực graphit, khối lượng dung dịch giảm 8 gam. Để kết tủa ion Cu²⁺ còn lại trong dung dịch sau điện phân cần dùng 100 ml dung dịch H₂S 0,5M. Hãy xác định nồng độ % của dung dịch CuSO₄ trước điện phân. Biết dung dịch CuSO₄ ban đầu có khối lượng riêng là 1,25 g/ml.

Phương pháp giải

• Bước 1: Tính mol H₂S, viết phương trình phản ứng xảy ra
• Bước 2: Gọi số mol CuSO₄ bị điện phân là a

Sau điện phân khối lượng dung dịch giảm do Cu kết tủa và O₂ bay hơi

→ \(64a + \frac{{32a}}{2} = 8 \to \)

• Bước 3: Tính số mol CuSO₄ ban đầu, suy ra nồng độ dung dịch.

Hướng dẫn giải

n_H2S = 0,5 . 0,1 = 0,05 mol

Gọi số mol CuSO₄ bị điện phân là a

Các phương trình phản ứng xảy ra:

2CuSO₄ + 2H₂O → 2Cu + 2H₂SO₄ + O₂

a                               a                         a/2 mol

CuSO₄ + H₂S → CuS + H₂SO₄

0,05        0,05 mol

Sau điện phân khối lượng dung dịch giảm do Cu kết tủa và O₂ bay hơi

→ \(64a + \frac{{32a}}{2} = 8 \to a = 0,1\) mol

Số mol CuSO₄ ban đầu là a + 0,05 = 0,1 + 0,05 = 0,15 mol

Nồng độ phần trăm dung dịch:

\(\begin{array}{l}
C{\% _{CuS{O_4}}} = \frac{{{m_{ct}}}}{{{m_{dd}}}}.100\%  = \frac{{{m_{ct}}}}{{V.d}}.100\% \\
 = \frac{{0,15.160}}{{200.1,25}}.100\%  = 9,6\% 
\end{array}\)