Bài tập Hóa học Lớp 12 - Chuyên đề: Các trường hợp điện phân - Đề 1 (Có đáp án)

Nội dung text: Bài tập Hóa học Lớp 12 - Chuyên đề: Các trường hợp điện phân - Đề 1 (Có đáp án)

1. 3. Các trường hợp Điện phân (Đề 1) Câu 1. (Đề NC) Hòa tan 11,7 gam NaCl và 48 gam CuSO4 vào nước rồi điện phân dung dịch thu được với điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dòng điện 5A. Khi khối lượng dung dịch giảm 21,5 gam thì ngừng điện phân. Thời gian điện phân là A. 7720 s. B. 9650 s. C. 5790 s. D. 11580 s. Câu 2. Hòa tan 72 gam hỗn hợp gồm Fe2(SO4)3 và CuSO4 có tỉ lệ mol tương ứng là 2 : 1 vào bình đựng 0,1 mol H2SO4 loãng thì thu được dung dịch X. Tiến hành điện phân dung dịch X (với điện cực trơ) với cường độ dòng điện 10A trong thời gian 1 giờ 4 phút 20 giây. Khối lượng dung dịch sau điện phân giảm bao nhiêu gam so với dung dịch trước điện phân? (giả sử trong quá trình điện phân nước bay hơi không đáng kể) A. 6,4 gam. B. 3,2 gam. C. 12,0 gam. D. 9,6 gam. Câu 3. Tiến hành điện phân với điện cực trơ, màng ngăn xốp dung dịch chứa m gam hỗn hợp CuSO4 và NaCl cho tới khi nước bắt đầu bị điện phân ở catot thì dừng điện phân. Ở anot thu được 0,448 lít khí (ở đktc). Dung dịch sau điện phân có thể hoà tan 1,16 gam Fe3O4. Giả sử nước bay hơi không đáng kể trong quá trình điện phân. Khối lượng dung dịch sau điện phân giảm là A. 1,92 gam. B. 2,95 gam. C. 1,03 gam. D. 2,63 gam. Câu 4. Điện phân 500 ml dung dịch hỗn hợp CuSO4 a mol/l và NaCl 1 mol/l với điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dòng điện không đổi 5A trong thời gian 96,5 phút (hiệu suất quá trình điện phân là 100%, nước bay hơi không đáng kể) thu được dung dịch có khối lượng giảm so với ban đầu là 17,15 gam. Giá trị của a là A. 0,2. B. 0,5. C. 0,3. D. 0,4. Câu 5. Điện phân 200 ml dung dịch R(NO3)2 (R có hóa trị 2 và 3, không tác dụng với H2O) với cường độ I = 1A trong 32 phút 10 giây thì thấy có khí thoát ra ở catốt, ngừng điện phân và để yên dung dịch một thời gian thu được 0,28 gam kim loại và khối lượng dung dịch giảm m gam, giá trị của m là A. 0,72 B. 0,59 C. 1,44 D. 0,16
2. Câu 6. Điện phân 500 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm CuCl2 0,06 M và Fe2(SO4)3 0,03 M với điện cực trơ, có màng ngăn với cường độ dòng điện là 5A trong thời gian 41 phút 49 giây thì dừng điện phân . Tính pH dung dịch sau điện phân và độ giảm khối lượng của dung dịch .( giả sử V dung dịch thay đổi không đáng kể) A. 1,15 ; 5,92 gam B. 1,15 ; 5,73 gam C. 0,85 5,92 gam D. 0,85 ; 5,73 gam Câu 7. Điện phân dung dịch X chứa 0,03 mol Cu(NO3)2; 0,01 mol Fe2(SO4)3 và 0,05 mol NaCl trong thời gian 12 phút 52 giây với cường độ dòng điện 5A. Hỏi khối lượng dung dịch sau điện phân giảm bao nhiêu gam? A. 2,38 B. 14,22 C. 1,28 D. 2,06 Câu 8. (Đề NC) Điện phân dung dịch Cu(NO3)2 điện cực trơ, với cường độ dòng điện 2A, thu được dung dịch X chứa hai chất tan có cùng nồng độ mol. Nhúng một thanh Fe vào dung dịch X, đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được khí NO là sản phẩm khử duy nhất, rút thanh Fe ra cân lại thấy khối lượng thanh Fe giảm 1,04 gam so với ban đầu. Thời gian điện phân là A. 2895 giây. B. 7720 giây. C. 5790 giây. D. 3860 giây. Câu 9. Điện phân có màng ngăn 500 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm CuCl2 0,2M và NaCl 1M (điện cực trơ và hiệu suất điện phân 100% với cường độ dòng điện I = 5A trong 7720 s. Dung dịch sau điện phân có khả năng hòa tan m gam Al2O3. Giá trị lớn nhất của m là A. 10,2. B. 15,3. C. 7,65. D. 12,75. Câu 10. Điện phân 200ml dung dịch AgNO3 1M với điện cực trơ trong thời gian t giây cường độ dòng điện không đổi 2,68A ( hiệu suất quá trình điện phân 100%) thu được chất rắn X và dung dịch Y và khí Z. Cho 16,8(g) Fe vào dung dịch y sau khi phản ứng hoàn toàn thu được 22,7(g) hỗn hợp kim loại và khí NO ( sản phẩm khử duy nhất). Giá trị của t là: A. 1h. B. 1h30’. C. 1h45’. D. 2h. Câu 11. (Đề NC) Điện phân dung dịch X gồm 8,19 gam NaCl và 33,84 gam Cu(NO3)2 (với hai điện cực trơ và cường độ dòng điện 3,86 A) đến khi có khí bắt đầu thoát ra ở cả 2 điện cực thì dừng điện phân, thời gian đã điện phân là t giờ. Ngắt dòng điện nhưng vẫn giữ nguyên 2 cực trong dung dịch thì thấy có khí không màu hóa nâu trong không khí thoát ra (biết nó là sản phẩm khử duy nhất của N+5). Sau các phản ứng hoàn toàn thu được m gam Cu ở catot. Giá trị của (m + t) gần nhất với A. 8,0. B. 11,0. C. 9,0. D. 10,0.
3. Câu 12. (Đề NC) Điện phân 100 ml dung dịch gồm hai muối Cu(NO3)2 xM và AgNO3 yM với cường độ dòng điện là 8,04A đến khi có khí thoát ra ở cả 2 điện cực thì hết thời gian là 1 giờ, đồng thời khối lượng cực âm (catot) tăng thêm 17,2 gam. Tỉ số nồng độ hai muối ban đầu x : y bằng A. 1 B. 2 C. 0,5 D. 1,5 Câu 13. Điện phân với điện cực trơ dung dịch chứa 0,2 mol AgNO3 với cường độ dòng điện 2,68A, trong thời gian t giờ thu được dung dịch X (hiệu suất quá trình điện phân 100%). Cho 16,8 gam Fe và dung dịch X thấy thoát ra khí NO (sản phẩm khử duy nhất) và sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 22,7 gam chất rắn và V lít khí NO (đktc). Tổng trị số (t + V) gần nhất với giá trị nào sau đây ? A. 0,8. B. 2,8. C. 1,6. D. 4,2. Câu 14. Điện phân dung dịch chứa 0,2 mol NaCl và x mol Cu(NO3)2 (điện cực trơ, màng ngăn xốp) sau một thời gian thu được dung dịch X và khối lượng dung dịch giảm 21,5 gam. Cho thanh sắt vào dung dịch X đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thấy khối lượng thanh sắt giảm 1,8 gam và thấy thoát ra khí NO duy nhất. Giá trị của x là A. 0,6. B. 0,5. C. 0,3. D. 0,4. Câu 15. Điện phân (điện cực trơ, hiệu suất điện phân 100%) dung dịch chứa đồng thời 0,15 mol Cu(NO3)2 và 0,12 mol HCl trong thời gian t giờ với cường độ dòng điện không đổi 2,68A thì ở anot thoát ra 0,672 lít khí - (đktc) và thu được dung dịch X. Dung dịch X hòa tan tối đa m gam bột sắt (sản phẩm khử của NO3 là khí NO duy nhất). Giá trị của t và m lần lượt là A. 0,6 và 10,08. B. 0,6 và 8,96. C. 0,6 và 9,24. D. 0,5 và 8,96. Câu 16. Điện phân 200 ml dung dịch R(NO3)2 (R có hóa trị 2 và 3, không tác dụng với H2O) với cường độ I = 1A trong 32 phút 10 giây thì thấy có khí thoát ra ở catot, ngừng điện phân và để yên dung dịch một thời gian thu được 0,28 gam kim loại và khối lượng dung dịch giảm m gam. Giá trị của m là A. 0,72 B. 0,59 C. 1,44 D. 0,16 Câu 17. Điện phân dung dịch chứa 0,2 mol NaCl và x mol Cu(NO3)2 (điện cực trơ, màng ngăn xốp) sau một thời gian thu được dung dịch X và khối lượng dung dịch giảm 21,5 gam. Cho thanh sắt vào dung dịch X đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thấy khối lượng thanh sắt giảm 1,8 gam và thấy thoát ra khí NO duy nhất. Giá trị của x là A. 0,6. B. 0,5. C. 0,3.
4. D. 0,4. Câu 18. Điện phân dung dịch chứa 0,6 mol Cu(NO3)2 và 0,4 mol HCl với điện cực trơ, màng ngăn xốp, sau một thời gian, dừng điện phân thu được dung dịch Y giảm 43 gam so với dung dịch ban đầu. Cho tiếp m gam Fe vào dung dịch Y, sau khi phản ứng hoàn toàn thu được khí NO (sản phẩm khử duy nhất của N+5) và 0,5m gam hỗn hợp 2 kim loại. Giá trị m là A. 30,4. B. 15,2. C. 18,4. D. 36,8. Câu 19. Điện phân (với điện cực trơ, màng ngăn) dung dịch chứa m gam hỗn hợp gồm KCl và CuSO4 bằng dòng điện một chiều có cường độ 5A, sau thời gian 7720 giây thì catot bắt đầu có khí thoát ra thì dừng điện phân. Cho bột nhôm dư vào dung dịch sau điện phân, thấy thoát ra 2,24 lít khí H2 (đktc). Giá trị của m là A. 38,90. B. 54,35. C. 39,45. D. 46,90. Câu 20. Có hai bình điện phân (1) và bình điện phân (2). Trong đó bình (1) đựng 40 ml dung dịch NaOH 1,73M. Trong bình (2) có chứa dung dịch gồm 0,45 mol Cu(NO3)2 và 0,4 mol HCl. Mắc nối tiếp bình (1) và bình (2). Điện phân dung dịch một thời gian. Lấy dung dịch sau phản ứng: - Thấy nồng độ NaOH ở bình (1) là 2M. - Cho tiếp 28 gam bột Fe vào bình (2) đến khi phản ứng hoàn toàn thu được m gam hỗn hợp 2 kim loại. Biết NO là sản phẩm khử duy nhất của N+5. Giá trị m gần nhất với giá trị nào dưới đây ? A. 17. B. 18. C. 16. D. 10. Câu 21. Điện phân dung dịch X chứa a mol CuSO4 và 0,15 mol KCl (điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dòng điện không đổi) trong thời gian t giây, thu được 2,24 lít khí ở anol (đktc). Nếu thời gian là 2t thì tổng thể tích khí thu được ở 2 điện cực là 4,76 lít (đktc). Biết hiệu suất điện phân là 100%, các khí sinh ra không tan trong dung dịch. Giá trị của a là A. 0,2. B. 0,15. C. 0,25. D. 0,3. Câu 22. Hòa tan hết m gam hỗn hợp X gồm Mg, MgO, Mg(OH)2 và MgCO3 bằng một lượng dung dịch HCl 20% vừa đủ thu được 2,72 gam hỗn hợp khí và dung dịch Z chứa một chất tan có nồng độ 23,3%. Cô cạn dung dịch Z rồi tiến hành điện phân nóng chảy thu được 4,8 gam kim loại ở catot. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Xem như các khí sinh ra không tan trong nước. Giá trị m gần giá trị nào nhất sau đây ? A. 9. B. 11. C. 10. D. 12. Câu 23. Điện phân dung dịch hỗn hợp CuSO4 (0,05 mol) và NaCl bằng dòng điện có cường độ không đổi 2A (điện cực trơ, màng ngăn xốp). Sau thời gian t giây thì ngừng điện phân, thu được dung dịch Y và khí ở hai điện
5. cực có tổng thể tích là 2,24 lít (đktc). Dung dịch Y hòa tan tối đa 0,8 gam MgO. Biết hiệu suất điện phân 100%, các khí sinh ra không tan trong dung dịch. Giá trị của t là A. 6755 B. 7720 C. 8685 D. 4825 Câu 24. Hòa tan hoàn toàn m gam MSO4 (M là kim loại) vào nước thu được dung dịch X. Điện phân dung dịch X (điện cực trơ, hiệu suất 100%) với cường độ dòng điện 7,5A không đổi, trong khoảng thời gian 1 giờ 4 phút 20 giây, thu được dung dịch Y và khối lượng catot tăng a gam. Dung dịch Y tác dụng vừa đủ với 200 ml dung dịch chứa KOH 1M và NaOH 1M, sinh ra 4,9 gam kết tủa. Coi toàn bộ lượng kim loại sinh ra đều bám hết vào catot. Giá trị của (m + a) gần nhất với A. 33. B. 36. C. 39. D. 42. Câu 25. Tiến hành điện phân dung dịch chứa m gam hỗn hợp CuSO4 và NaCl (hiệu suất 100%, điện cực trơ, màng ngăn xốp), đến khi nước bắt đầu bị điện phân ở cả hai điện cực thì ngừng điện phân, thu được dung dịch X và 6,72 lít khí (đktc) ở anot. Dung dịch X hòa tan tối đa 20,4 gam Al2O3. Giá trị của m gần nhất với A. 23,5. B. 25,5. C. 50,5. D. 51,5. ĐÁP ÁN & LỜI GIẢI CHI TIẾT Câu 1: A có số mol NaCl là 0,2 mol và CuSO4 là 0,3 mol. 0,1 mol CuCl2 có khối lượng 13,5 0,3 0,05 < 0,1 Anot:
6. 0,1 < 0,4 Khối lượng dung dịch sau điện phân giảm: Câu 3: B Dung dịch sau điện phân có thể hòa tan Fe3O4 nên đã có ion H+. Như vậy, anot đã có sự điện phân H2O Khối lượng giảm: Câu 4: A nếu thì khối lượng giảm chính là X X Y Y Trường hợp sau không thõa mãn. Câu 5: B
7. Khối lượng dung dịch giảm chính là khối lượng của kim loại, khí oxi và khí NO Câu 6: D Câu 7: D Trước hết cần biết, nếu thời gian điện phân đủ thì có thể xảy ra các phản ứng điện phân như sau: Bên Catot (-): Bên Anot (+) Theo định luật Faraday: thay vào anot thì thấy: 0,04 < 0,05 ( Cl- trong NaCl) nên Cl- chưa phản ứng hết. Thay vào anot thấy có 0,02 mol e nhận ở pw(1). tiếp theo Cu2+ dư, chỉ phản ứng 0,01 mol ( để nhận thêm 0,02 mol e nhận ). Vậy, sau khi điện phân, dung dịch mất đi gồm: 0,02 mol khi Clo bay ra cùng vs 0,01 mol Cu tạo thành. Vậy khối lượng của dung dịch X giảm: Câu 8: D Vì là thanh Fe nên Fe còn dư, sản phẩm cuối cùng là sắt(II)
8. Câu 9: A Câu 10: A =>a+b=0,2 Vì thu được hỗn hợp kim loại nên Fe dư, dung dịch chỉ gồm Câu 11: C : n NaCl = 0,14 mol và n Cu(NO3)2 = 0,18 mol. Từ số mol, ta có q.trình điện phân đến lúc ngừng là:
9. (1). Cu(NO3)2 + 2NaCl → Cu + Cl2 + 2NaNO3 || (2). Cu(NO3)2 + H2O → Cu + 2HNO3 + ½.H2O. + - 2+ Do điện cực nằm trong dung dịch nên: 3Cu + 8H + 2NO3 → 3Cu + 2NO↑ + 4H2O. Thay số mol lần lượt vào các phương trình → n Cu thu được = 0,18 do điện phân – 0,0825 bi hoa tan ↔ n Cu = 0,0975 mol. → m = 6,24 gam. Thời gian: t = n.ne × 96500 ÷ I ÷ 3600 = 2,5 h. Câu 12: A Khí thoát ra khỏi 2 điện cực nên catot là Cu và Ag Ta có 0,1x.2 + 0,1y=0,3 0,1x.64 + 0,1y.108=17,2 => x=y=1 Câu 13: C Câu 14: B Vì có khí NO nên Cl- bị điên phân hết Câu 15: C Ở anot thoát ra 0,03 mol khí. Đó là 0,03 mol khí Clo
10. Sau điện phân dung dịch gồm Để lượng Fe là tối đa thì sản phẩm khử chỉ ra Fe II Câu 16: B Câu 17: B Vì cho thanh sắt vào thì thấy thoát khí nên trong dung dịch X có H+ tức là Cl- điện phân hết Bài toán chia thành 2 TH là Cu 2+ hết và dư. Dạng bài này thì thường gặp là Cu 2+ dư tác dụng với Fe nên ta xét luôn TH này Thanh sắt giảm tức là Fe dư, Fe phản ứng tạo Fe II Câu 18: A Hh 2 kim loại cuối cùng. Từ đó ta suy ra trong dung dịch vẫn còn muối Cu và muối Fe thu được là Fe II Nếu Cl- bị điện phân hết thì khối lượng dung dịch giảm là Ở anot nước cũng bị điện phân
11. Câu 19: D Khi catot bắt đầu có khí tức là Cu điện phân vừa hết Câu 20: A Câu 21: A Ở thời điểm t giây thì khí thu được gồm Cl2: 0,075 mol và O2: 0,025 mol Số electron trao đổi ở thời điểm t giây là : 0,075. 2 + 0,025. 4= 0,25 mol → Số electron trao đổi ở thời điểm 2t giây là: 0,25.2 = 0,5 mol Vậy ở thời điểm 2t giây ở anot thu được 0,075 mol Cl2 và O2: = 0,0875 mol → nH2 = 0,2125-0,075- 0,0875= 0,05 mol Ở thời điểm 2t giây nước ở cả 2 điện cực đều điện phân sinh khí→ bên catot Cu bị điện phân hết Bảo toàn electron → 2nCu + 2nH2 = 0,5 → a = 0,2. Câu 22: B Nhận thấy kim loại thu được ở catot là Mg → nMg = nMgCl2= 0,2 mol
12. → nHCl = 2nMgCl2 = 0,4 mol → mdd HCl = = 73 gam Bảo toàn khối lượng → m= + 2,72-73 ≈ 11,265 gam. Câu 23: C + Nhận thấy dung dịch Y hòa tan tối đa 0,02 mol MgO → trong Y chứa H = 2nMgO = 0,04 mol → nO2 = 0,01 mol 2+ Vì khí sinh ra ở 2 điện cực. Bên catot điện phân Cu : 0,05 mol và điện phân nước sinh ra x mol H2 - Bên anot điện phân Cl sinh ra Cl2 : y mol và điện phân nước sinh ra O2 : 0,01 + 0,5x. 2+ Chú ý khi điện phân hết Cu thì quá trình điện phân chỉ là điện phân nước : 2H2O → 2H2 + O2. Vậy cứ x mol H2 sinh ra bên catot thì bên anot có 0,5x mol O2 → ∑ nO2 = 0,01 + 0,5x Khi đó ta có hệ → Vậy ne trao đổi = 2nCu + 2nH2 = 2. 0,05 + 2. 0,04 = 0,18 mol Có ne = = = 0,18 → t = 8685 giây. Câu 24: D Số electron trao đổi là ne = = = 0,3 mol + Bên anot xảy ra quá trình điện phân nước → nH = 0,3 mol 2+ 2+ 2- Dung dịch sau điện phân chứa M : x mol, H : 0,3 mol, SO4 + 2+ Khi thêm 0,2 mol NaOH và 0,2 mol KOH thì H tham gia phản ứng trước, sau đó đến M hình thành M(OH)2 → nM(OH)2 = = 0,05 mol → M = 4,9 : 0,05 = 98 (Cu(OH)2) 2+ 2+ Bên catot điện phân ion Cu → nCu điện phân = 0,3 : 2 = 0,15 mol → a = 0,15. 64 = 9,6 gam ∑ nCuSO4 = 0,15 + 0,05 = 0,2 mol → m = 32 gam → m + a= 41,6 gam. Câu 25: D TH1: Dung dịch sau điện phân chỉ có NaOH, anot chỉ có Cl2: 0,3 mol. nNaOH = 0,2 x 2 = 0,4 mol → nH2 = 0,2 mol.
13. Vậy m = 0,6 x 58,5 + 0,1 x 160 = 51,1 gam. + • TH2: Trong dung dịch có H có hai khí thoát ra ở anot Cl2: a mol và O2: b mol. → a = 0 mol → loại.