Các bài toán Điện phân

Chia sẻ: Hà Hồng Thái | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:15

Thêm vào BST

Báo xấu

513
lượt xem 188
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Điện phân là quá trình thực hiện phản ứng oxi hóa khử dưới tác dụng năng lượng của dòng điện một chiều chạy qua dung dịch điện ly hay chất điện ly ở trạng thái nóng chảy.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Các bài toán Điện phân

Trường Trung Học Phổ Thông Số I Văn Bàn CHƯƠNG II:TOÁN VỀ ĐIỆN PHÂN Bài 1: Hoà tan 150 gam tinh thể CuSO4 .5H2O vào 600 ml dung dịch HCl 0,6M đc dung dịch A.Chia dung dịch A thành ba phần bằng nhau. a) Tiến hành điện phân phần I với dòng điện có cường độ 1,34A trong bốn giờ .Tính khối lượng kim loại thoát ra ở catốt và thể tích khí (đkc) thu đc ở anốt .Biết hiệu suất điện phân là 100%. b) Cho 5,4 gam nhôm vào phần II .Sau một thời gian thu đc 1,344 lít khí , dung dịch B và chất rắn C .Cho dung dịch B tác dụng với xút dư rồi lấy kết tủa nung ở nhiệt độ cao đc 4 gam chất rắn . Tính lượng chất rắn C. c) Cho 13,7 gam kim loại Ba vào phần III .Sau khi kết thúc tất cả các phản ứng , lọc kết tủa rửa sạch và đem nung ở nhiệt độ cao thì thu đc bao nhiêu gam chất rắn ?.Biết rằng khi tác dụng với bazơ Cu2+ chỉ tạo Cu(OH)2 . Hướng dẫn: a) Số mol CuSO4 ban đầu là=150:250 =0,6 mol .Số mol HCl ban đầu =0,36 mol.Vậy mỗi phần có 0,2 mol CuSO4 và 0,12 mol HCl 1 A 1 Lượng đồng thu đc=m= IT = .32.1,34.3600.4 = 6,4 g hay 0,1 mol F n 96.500 Các phản ứng điện phân xảy ra theo trình tự CuSO4 + 2HCl → Cu + Cl2 + H2SO4 (1) 0,12 0,06 0,06 2CuSO4 + 2H2O → 2Cu + O2 + 2H2SO4 (2) Để thu đc 0,1 mol Cu phải có 0,04 mol Cu sinh ra ở (2) khi đó có 0,02 mol O 2 sịnh ra ở anốt. Vậy song song với thu đc 0,1 mol Cu ở catốt thì ở anốt có 0,06+0,02=0,08 mol khí sinh ra hay 1,792 lít khí b) Số mol Al=0,2 mol.Số mol khí sinh ra là:0,06 mol Pứ: 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2 0,04 0,12 0,06 Sau pứ này Al còn 0,2-0,04=0,16 mol và phản ứng tiếp với CuSO4 tạo dung dịch B .Dung dịch B tác dụng với xút dư vẫn có kết tủa sauy ra CuSO 4 không pứ hết nên còn dư trong dung dịch B .Gọi a là số mol CuSO4 đã phản ứng với Al ta có PT: 2Al + 3CuSO4 → Al2(SO4)3 + 3Cu (3) 2 a a a 3 1
CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2 + Na2SO4 (0,2-a) (0,2-a) 0 Cu(OH)2  → CuO + H2O t (0,2-a) (0,2-a) 4 ⇒ 0,2-a= = 0,05 ⇒ a = 0,15 80 Vậy lượng chất rắn C=lượng Cu sinh ra ở (3) +lượng Al còn dư  2  =0,15.64+  0,16 − .0,15 .27 = 11,22 g  3  c) Số mol Ba=0,1 mol Ba+2HCl → BaCl2 + H2 0,06 0,12 Ba còn dư 0,04 mol sẽ phản ứng với tiếp với nước Ba+ 2H2O → Ba(OH)2 + H2 0,04 0,04 Trong dung dịch khi kết thúc hai pứ trên có số mol Ba 2+ = số mol Ba =0,1 molvà só mol OH- =2số mol Ba(OH)2 =0,08 mol Ba2+ + SO42- → BaSO4 Cu2+ + 2OH- → Cu(OH)2 0,1 (0,2) 0,1 0,04 0,08 0,04 Chỉ có CuSO4 bị nhiệt phân Cu(OH)2  0 → CuO + H2O t 0,04 0,04 Vậy chất rắn thu đc sau khi nung là=0,1.233+0,04.80=26,5g Nhận xét đề:Sỡ dĩ các phản ứng điện phân diễn ra theo trình tự trên vì Cl- ưu tiên nhường electron ở anốt trước H2O. Bài 2: Hoà tan hoàn toàn 10,65 g hỗn hợp gồm 1 oxit kim loại kiềm và một oxit kim loại kiềm thổ bằng dung dịch HCl thu đc dung dịch B. Cô cạn dung dịch B rồi điện phân nóng chảy hoàn toàn hỗn hợp muối thì thu đc 3,696 lít khí C(27,30C và 1 atm) ở anốt và hỗn hợp kim loại D ở catot. a) Tính khối lượng D b) Lấy m gam D cho tác dụng hết với nước đc dung dịch E và V lít khí.Cho từ từ bột nhôm vào dung dịch E cho tới ngừng thoát khí thấy hết p gam Al và có V1 lít khí thoát ra .So sánh V1 và V.Tính p theo m c) Nếu lấy hỗn hợp kim loại D rồi luyện thêm 1,37 g Ba thì đc một hợp kim trong đó Ba chiếm 23,07% về số mol.Hỏi hỗn hợp đầu là oxit của các kim loại kiềm, kiềm thổ nào? Hướng dẫn: a) Gọi A2O và BO là công thức của oxit kim loại kiềm và kiềm thổ , a và b lần lượt là số mol của chúng A2O + 2HCl → 2ACl + H2O BO + 2HCl → BCl2 + H2 a 2a b b 2ACl  → 2A + Cl2  dpnc BCl2  → B + Cl2  dpnc 2
2a 2a a b b b Theo bài rat a có hệ: a (2 A + 16) + b( B + 16) = 10,65   1.3,696 ⇒ 2aA +bB =8,25  a+b = = 0,15  0,082.300,3 Đây cũng chình là biểu thức tính tổng hỗn hợp kim loại D Vậy D nặng 8,25 g b) Giả sử m gam D chứa x mol A và y mol B 2A + 2H2O → 2A+ + 2OH- +H2 B+2H2O → B2+ +2OH- +H2 x x x 2 y 2y y 2OH +2Al + 2H2O → 2AlO2 +3H2 - - 2 ( x + 2 y) 3 (x+2y) (x+2y) V1 3 ( x + 2 y ) Ta có : = 2 x =3 ⇒ V 1 = 3V V 2 + y Theo các phản ứng trên , nếu lấy toàn bộ D(2a mol A và b mol B)thì tạo (2a+2b) mol OH-.Số mol Al phản ứng =số mol OH- nên khi ấy phải dùng 0,3.27=8,1 g Al Vậy 8,25 g D phản ứng → 8,1 g Al m g D pứ → 0,982m gam Al ⇒ p=0,982m c)Hỗn hợp D chứa 2a mol A và b mol B ta có 2a+b>a+b 2a+b > 0,15 Số mol Ba them vào =1,37:137=0,01 mol Giả sử trong D không có Ba , như vậy lượng Ba thêm vào chiếm một tỉ lệ về số mol là 0,01 0,01 0,01 < = = 6,25% . Điều này mâu thuẫn với giả thiết là 2a + b + 0,01 a + b + 0,01 0,16 Ba chiếm 23,07 % Vậy D phải có Ba a + b = 0,15   0,01 + b 23,07 Như vậy D chứa 2a mol A và b mol Ba.Suy rat a có hệ  =  2a + b + 0,01 100 2aA + 137b = 8,25  Giải rat a đc a=0,1;b=0,05;A=7 Vậy hỗn hợp đầu là Li2O và BaO Bài 3: Điện phân có màng ngăn (điện cực trơ) một dung dịch chứa m gam hỗn hợp CuSO4 và NaCl . ở anốt thu đc 0,448 lít khí ở điều kiện chuẩn .Dung dịch sau điện phân có thể hoà tan hết tối đa 0,68 gam bột Al 2O3. Biết rằng quá trình điện phân đc tiến hành đến khi H2O bắt đầu bị điện phân ở cả hai điện cực thì ngừg lại . 1) Tính m? 2) Sau khi điện phân khối lượng Catốt tăng bao nhiêu? 3) Sauk hi điện phân khối lượng dung dịch giảm bao nhiêu(bỏ qua nước 3
bay hơi) ? Hướng dẫn: 1) Các pứ xảy ra khi điện phân dung dịch chứa a mol CuSO4 và b mol NaCl CuSO4 + 2NaCl → Na2SO4 + Cu + Cl2 (1) Như vậy nếu b=2a thì sau pứ này đến dung dịch Na2SO4 bị điện phân và nước sẽ tham gia pứ ở hai điện cực .Tuy nhiên dung dịch sau điện phân khi ấy sẽ không sẽ không pứ đc với Al2O3 ⇒ loại trường hợp này Vậy sau pứ (1) có thể xảy ra hai trường hợp • b>2a Tiếp tục điện phân thì NaCl bị điện phân tiếp do còn (b-2a) mol NaCl 2NaCl +2H2O → 2NaOH + H2 + Cl2 (2) (b-2a) (b-2a) 1 2 (b − 2 a ) 1 2 (b − 2 a ) Trong pứ này có H2O tham gia pứ ở catốt .Khi (2) kết thúc bắt đầu có H 2O tham gia pứ ở catốt .Theo đề bài sự điện phân dừng lại . Pứ của 0,68 g Al 2O3 =0,006 mol Al2O3 với dung dịch NaOH Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 +H2O 0,006 0,012 Suy ra số mol Cl2 sinh ra ở (2) là0,0006 mol Do đó số mol của Cl2 sin ra ở (1) là 0,448 1 − 0,006 = 0,014mol =số mol CuSO4 bị điện phân = số mol NaCl bị điện 22,3 2 phân Vậy ở (1) có 0,028 mol NaCl bị điện phân , (2) có 0,012 mol NaCl bị điện phân ,còn CuSO4 chỉ tham gia ở (1) là 0,014 mol nên 1) m=160.0,014+ 58,5(0,028+0,012) = 4,58 g 2) Sau điện phân khối lượng catốt tăng =0,014.64=0,896 g 3) Sau điện phân khối lượng dung dịch giảm = khôis lượng catốt tăng + khối lượng các khí thoát ra =0,896+ 71(0,014+0,006) +2.0,006=2,328 g • b< 2a Tiếp tục điện phân thì NaCl hết dugn dịch mới gồm Na2SO4 và CuSO4 bị điện phân : CuSO4 + H2O → Cu + H2SO4 + 1 O2 (3) 2 b (a- 2 ) (a- 2 ) (a- 2 ) b b 2 (a- 2 ) 1 b Trong phản ứng này có nước tham gia pứ ở anốt .Khi (3) kết thúc bắt đầu có nước tham gia pứ ở catốt.Theo bài ra sự điện phân dừng lại : Phản ứng của 0,006 mol Al2O3 với H2SO4 : Al2O3 + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 +3 H2O 0,006 0,018 1 Suy ra số mol O2 sinh ra ở (3) là .0,009 . Vậy số mol Cl2 sinh ra ở (1) là 0,02- 2 1 0,009-0,011 mol =số mol CuSO4 bị điện phân= số mol NaCl bị điện phân 2 Vậy ở (1) có 0,011 mol CuSO4 bị điện phân , ở (3) có 0,018 mol CuSO4 bị điện phân , còn NaCl chỉ tham gia ở (1) là 0,022 mol nên 4
1) m=160(0,011+0,018)+ 58,5.0,022=5,927 g 2) khối lượng catot tăng =(0,011+0,018)64=1,856 g 3) Khối lượng dung dịch giảm =khối lượng catot tăng +khối lượng khí thoát =1,856+ 71.0,011+ 0,009.32=2,925 g Bài 4: Một hỗn hợp gồm 23,5 gam muối cacbonnat kim loại hoạt động hoá trị II (A) và 8,4 gam muối cacbonat kim loại hoạt động hoá trị II(B) đem hoà tan hoàn tan vào HCl dư rồi cô cạn và điện phân nóng chảy hoàn toàn thấy có m gam các kim loại tạo ra ở catot và V lít Clo thoát ra ở anot .Biết khi trộn m gam các kim loại này với m gam Ni rồi cho tác dụng với H2SO4 dư thì thể tích H2 sinh ra nhiều gấp 2,675 lần so với khí sinh ra khi có một mình Ni và biết phân tử lượng của oxit kim loại B bằng nguyên tử lượng của kim loai A 1) Viết các phương trình hoá học xảy ra 2) Tính thành phần % khối lượng của A và B tạo ra ở catốt 3) Tính thể tích V của khí Clo Giả thiết các phản ứng xảy ra hoàn toàn Hướng dẫn : 1) Gọi hai muối trên là ACO3 và BCO3 với số mol tương ứng trong hỗn hợp là a và b . Các pứ ACO3 + 2HCl → ACl2 + H2O +CO2 a a BCO3 + 2HCl → BCl2 + H2O + CO2 b b ACl2 → A +Cl2 BCl2 → B + Cl2 a a a b b b A +H2SO4 → ASO4 + H2 B + H2SO4 → BSO4 + H2 a a b b Ni+ H2SO4 → NiSO4 + H2 c c (với c là số mol tương ứng với m gam Ni) 2) Theo bài rat a có hệ : a ( A + 60) = 23,5 b( B + 60) = 8,4   a¢ + bB = 59c Giải ra ta được A=40; B=24; a=0,235;b=0,1;c=0,2 a + b + c = 2,675c  A = B + 16  Vậy A là Ca và B là Mg . Suy ra %Ca=79,66% %Mg = 20,34% 3) Thể tích Clo thu được =22,4(a+b) =7,504l Bài 5: a) Tính lượng quặng bôxit chứa 40% Al2O3 để điều chế 1 tấn Al bằng 5
phương pháp điện phân , giả sử hiệu suất chế biến quặng và điện phân là 100% b) Tính lượng cực than làm anot bị tiêu hao khi điện phân nóng chảy Al2O3 để sản xuất Al có khối lượng 27 tấn trong trường hơp sau: • Tất cả khí thoát ra ở anot là CO2 • Khí thoát ra ở anốt gồm 10% CO và 90% CO2 (theo thể tích) • Khí thoát ra ở anốt gồm 10% O2 và 10% CO ; 80% CO2 Hướng dẫn: a) Phương trình điện phân : 2.102 2Al2O3 → 4Al + 3O2 Lượng Al2O3 cần =1 tấn. = 1,88t 4.27 100 2.102 g 4.27 g Lượng quặng 40% cần=1,88. = 4,7t 40 ? ← 1 tấn b) 27 tấn nhôm ứng với 27.106 :27=106 mol Al Cứ 4 mol Al sinh ra thì kèm theo 3 mol O2 vậy số mol O2 sinh ra khi ấy 3 =106 . = 7,5.10 5 mol 4 Các pứ xảy ra của oxi với anốt C + O2 → CO2 (2) 2C + O2 → 2CO (3) • Tất cả thoát ra ở anốt là CO2 Theo (2) thì số mol C=số mol O2 =7,5.105 mol .Vậy lượng C cần=9.106g • Khí thoát ra gồm 10% CO và 90 % CO2 Gọi x là số mol C cháy tạo CO2 2y là số mol C cháy tạo CO  x + y = 7,5.105 Ta có hệ:  Giải rat a đc x=710526 mol y=39473,6 mol  x = 9,2 y Suy ra lượng C cần= 12(x+2y) =9473664 g • Khí thoát ra gồm 10% O2 ;10% CO và 80% CO2 Gọi a là số mol C cháy tạo CO2 2b là số mol C cháy tạo CO, c là số mol O2 có trong hỗn hợp a + b + c = 7,5.105  Ta có hệ: a = 8.2b Giải rat a đc b=39473 và a=631578 2b = c  Suy ra lượng C cần=12(a+2b) =8526303g Bài 6: Điện phân nóng chảy a gam muối A tạo bởi kim loại M và halogen X thu đc 0,96 gam M ở catot và 0,896 lít khí ở anot. Mặt khác hoà tan a gam muối A vào nước rồi cho dung dịch trên tác dụng với AgNO3 dư được 11,48 gam kết tủa . a) X là halogen nào? 6
b) Trộn 0,96 gam kim loại M với 2,242 g kim loại M’ cung hoá trị duy nhất rồi đốt hết hỗn hợp này bằng oxi thì thu đc 4,162 gam hỗn hợp hai oxit . Để hoà tan hoàn toàn hỗn hợp này cần 500 ml dung dịch H2SO4 nồng độ c M • Tính % về số mol mỗi oxit trong hôn xhợp của chúng • Tính tỉ lệ khối lượng nguyên tử giữa M và M’ • Tính c Hướng dẫn: a) Gọi công thức của muối A là MXn ta có pứ 2MXn dpnc → M + nX2   MXn +nAgNO3 → M(NO3)2 + nAgX nb b b 2 b nb  nb  = 0,896 : 22,4 = 0,04 Suy ra :  2 ⇒ X=35,5. Vậy halogen là Clo nb(108 + X ) = 11,48  b) Ta có pứ đốt b mol kim loại M và d mol kim loại M1 2M + n O2 → M2On 2 2M’ + n O2 → M’2On 2 bn b dn d b 4 d 4 2 2 Mb = 0,96  bn  = 0,04  Suy ra :  2 Giải rat a đc nb=0,08 và nd=0,04 M ' d = 2,242 b  2 (2 M + 16n) + d (aM '+16n) = 4,162  2 Như vậy b=2d ⇒ M chiếm 66,7 % và M’ chiếm 33,3 % M ' d 2,242 Lấy pt (3) :pt (1) ⇒ = Do b=2d nên Mb 0,96 M ' d 2,242 M' ⇒ = ⇒ = 4,67 2 Md 0,96 M Các pứ : M2On + nH2SO4 → M2(SO4)n + H2O b nb 2 2 M’2On + nH2SO4 → M’2(SO4)n + H2O d nd 2 2 bn dn 1 ⇒ Số mol H2SO4 = + = (0,08 + 0,04) = 0,06 2 2 2 Vậy nồng độ H2SO4 = 0,06:0,5=0,12 M Bài 7: Hoà tan 1,12 gam hỗn hợp gồm Ag và Cu trong 19,6 gam dung dịch H2SO4 đặc nóng (dung dịch A) thu được SO2 và dung dịch muối B .Cho Ba(NO3)2 tác dụng với dung dịch thu được khi oxi hoá SO2 thoát ở trên bằng 7
nước brôm dư thu được 1,864 gam kết tủa. Hoà tan lượng muối B thành 500 ml dung dịch , sau đó điện phân 100 ml trong thời gian 7 phút 43 giây với điện cực trơ và cường độ dòng điện I=0,5 A a) Tính khơi lượng Ag và Cu trong hỗn hợp b) Tính nồng độ % của axit H2SO4 trong A, biết chỉ có 10% H2SO4 đã pứ 1 với Ag và Cu .Nếu lấy dung dịch A pha loãng để có pH =2 thì thể 2 tích dung dịch sau khi pha loãng là bao nhiêu ?( biết H2SO4 điện ly hoàn toàn ) c) Tính khối lượng kim loại thoát ra ở catot .Nếu điện phân với anôt bằng Cu cho đến khi trong dung dịch không còn ion Ag+ thì khối lượng catot tăng bao nhiêu gam và khối lượng anôt giảm bao nhiêu .Biết rằng ở anôt xảy ra quá trình : Cu -2e → Cu2+ Hướng dẫn: a) gọi x và y là số mol của Ag và Cu , ta có các pứ 2Ag + 2H2SO4 → Ag2SO4 +SO2 + 2H2O x x 0,5x 0,5x Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2H2O y 2y y y SO2 + Br2 +2 H2O → 2HBr + H2SO4 (0,5x+y) (0,5x+y) Ba(NO3)2 + H2SO4 → BaSO4 +2HNO3 (0,5x+y) (0,5x+y) 108 x + 64 y = 1,12 Theo bài ra ta có hệ:  Giải ra được :x=0,008 và 0,5 x + y = 1,864 : 233 = 0,008 y=0,004 Vậy lượng Ag=0,864 g và luợng Cu=0,256g b) Số mol H2SO4 đã pứ =x+2y=0,16 mol hay 1,568 gam 100 Suy ra lượng axit có trong A =1,568. =15,68 g 10 15,68 Vậy C% H2SO4= = 80% . Số mol H2SO4 có trong dung dịch A =0,16:2=0,08 19,6 mol Phương trình điện li của H2SO4: H2SO4 → 2H+ + SO42- 0,08 0,16 Theo bài ra pH =2 ⇒ [H+] =10-2M 0,16 0,16 Gọi V là thể tích dung dịch ⇒ = 10 −2 ⇒ V= − 2 = 16l V 10 c) Số mol Ag2SO4 =0,5x=0,004 mol CuSO4 = y= 0,004 mol 8
số mol Ag2SO4 có trong 100 ml dung dịch =0,004:5=8.10-4 =số mol CuSO4 có trong 100 ml dung dịch.Khi điện phân, Ag2SO4 bị điện phân trước theo pứ 2Ag2SO4 + 2H2O → 4Ag + O2 +2 H2SO4 Giả sử Ag2SO4 bị điện phân hết, ta sẽ thu được 2.8.10-4=16.10-4 mol Ag , khi đó thời gian điện phân là t được tính theo công thức: 1 A m= . It ⇒ t=309 giây F n Thời gian điện phân trong bài toán là 7 phút 43 giây=463 giây > 309 giây ⇒ CuSO4 đã bị điện phân trong 463-309=154 giây theo pứ: 2CuSO4 + 2H2O → 2Cu + O2 + 2H2SO4 Gọi z là số mol CuSO4 đã bị điện phân, khi đó thu đc z mol Cu và: 1 64 64z = . .0,5.154 ⇒ z=4.10-4 96.500 2 Do đó đã có Ag và Cu bám vào catot.Khối lượng này nặng 108.16.10-4 + 64.4.10-4 =0,1984 g Sơ đồ điện phân dung dịch muối B anốt(Cu) catốt 2- SO4 ; H2O CuSO4; H2O Ag ; Cu2+;H2O + Cu -2e → Cu2+ Ag+ + e → Ag Phương trình điện phân Cu + Ag2SO4 → CuSO4 + 2Ag -4 8.10 8.10-4 16.10-4 Vậy anốt giảm 8.10-4.64=0,0512 g catốt giảm 16.10-4.108=0,1728 g Bài 8: Hoà tan 1,66 gam hỗn hợp A gồm Mg;MO;R2O3 (M là kim loại đứng sau hiđrô;R là kim loại đứng trước hiđrô trong dãy điện hoá) bằng một lượng vừa đủ dung dịch HCl thu được khí B và dung dịch C.Cho lượng khí B trên đi qua ống đựng 1,6 gam CuO nung nóng được 1,344 gam chất rắn (biết có 80% khí B tham gia phản ứng) Cô cạn ½ dung dịch C được 2,42 gam muối khan .Tiến hành điện phân ½ dung dịch C với điện cực trơ cho đến khi trong dung dịch không còn ion M2+ thì thu được 22,4 ml khí ở anot. a) Tính % khối lượng các chất trong A, cho tỉ số khối lượng nguyên tử của M và R là 2,37 b) Nếu thêm từ từ dung dịch NaOH có pH=13 vào 1/10 dung dịch C cho tới khi lượng kết tủa thu được không đổi thì tốn hết bao nhiêu ml dung dịch NaOH? Hướng dẫn: a) Gọi a,b,c lần lượt là số mol của MgO,MO và R2O3 có trong A , ta có các pt phản ứng Mg + 2HCl → MgCl2 +H2 MO + 2HCl → MCl2 + H2O a a a b b 9
R2O3 + 6HCl → 2RCl3 + 3H2O C 2c Có 80% khí H2 , tức 0,8a mol H2 phản ứng với CuO nên : H2 + CuO → Cu + H2O 0,8a 0,8a 0,8a Điện phân dung dịch C cho đến khi không còn ion M2+ thực chất là điện phân muối MCl2 : MCl2 dp M + Cl2 → b b 2 2 số mol CuO có trong ống =1,6:80 = 0,02 mol Nếu CuO phản ứng hết thì số mol Cu sinh ra = số mol CuO =0,02 khi ấy chất rắn thu được là Cu nặng =64.0,02 =1,28 # 1,344 ⇒ CuO còn dư. Vậy ta có hệ sau 24a + b( M + 16) + c(2 R + 48) = 1,66  80(0,02 − 0,8a ) + 64.0,8a = 1,344  a 85 2 + ( M + 71). 2 + ( R + 106,5)c = 2,42 Giải ra ta được a=0,02; b=0,002; b  b = 22,4 : 22400 = 0,001 2  M = 2,37 R c=0,01; M=64; R=27. Suy ra %Mg=28,9%; %CuO=9,63%; %Al2O3 =61,47% 1 b) dung dịch C gồm 0,002 mol MgCl2 ; 0,0002 mol CuCl2 và 0,002 mol 10 AlCl3 . Các pứ xảy ra : MgCl2 + 2NaOH = Mg(OH)2 + 2NaCl 0,002 0,004 CuCl2 + 2NaOH = Cu(OH)2 + 2NaCl 0,0002 0,0004 AlCl3 + 3NaOH = Al(OH)3 + 3NaCl Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2O 0,002 0,006 0,002 0,002 0,002 Số mol NaOH đã dung =0,004 + 0,0004 +0,006+ 0,002=0,0124(mol) Dung dịch NaOH có pH=13 ⇒ pOH= 14-13=1 ⇒ [OH- ] =10-1 =0,1M ⇒ dung dịch NaOH có nồng độ 0,1M Vậy thể tích dung dịch NaOH cần dung =0,0124:0,1=0,124 l=124ml Bài 9 : Để hoà tan hết 11,2 gam hợp kim Cu –Ag tiêu tốn 19,6 gam dung dịch H2SO4 đặc, nóng thu được khí A và 5lít dung dịch B . 1. Cho A tác dụng với nước Clo dư , dung dịch thu được lại cho tác dụng với BaCl2 dư thu đc 18,64 gam kết tủa . a) Tính % khối lượng mỗi kim loại trong hợp kim . b) tính nồng độ % của dung dịch H2SO4 ban đầu 2. Nếu cho 280 ml dung dịch NaOH 0,5 M vừa đủ hấp thụ hoàn toàn khí A ở trên thì khối lượng muối thu đc là bao nhiêu ? lấy 100ml dung dịch B đem điện phân (điện cực platin ) trong 7 phút 43 giây I=0,5A . 10
a) tính khối lượng kim loại đã bám vào catot và nồng độ mol của các chất sau khi điện phân với giả thiết thể tích dung dịch vẫn là 100ml . b) Nếu quá trình điện phân với một bằng Cu cho đến khi trong dung dịch không còn Ag+ thì khối lượng các điện cực tăng , giảm bao nhiêu ? Biết rằng ở anốt Cu bị tan ra theo phản ứng Cu -2e = Cu2+ . Hướng dẫn: 1. Gọi a, b là số mol của Cu – Ag có trong hỗn hợp đã cho ta có các pứ tạo khí A (SO2): Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2O a 2a a a 2Ag + 2H2SO4 = Ag2SO4 + SO2 + 2H2O b b b/2 b/2 SO2 + Cl2 +2H2O = 2HCl + H2SO4 H2SO4 + BaCl2 = 2HCl +BaSO4 ↓ (a + b ) 2 (a + b ) 2 (a + b ) 2 (a + b ) 2 64a + 108b = 11,2  Như vậy ta có hế  b Giải ra ta được a=0,04 ; b=0,08 a + 2 = 18,64 : 233 = 0,08  ⇒ % Cu=22,85%; %Ag=77,15 % 0,16.98 Số mol H2SO4 =2a+b=0,16. Vậy nồng độ % dd H2SO4 = = 80% 19,8 2. Số mol NaOH đã dung=0,28.0,5= 0,14 mol . Số mol SO2 thu đc đem pứ =a+b/2=0,08 mol . Do 1< số mol NaOH/ số mol SO2
b) đây là quá trình điện phân với anốt tan , trong dung dịch có sự điện ly Ag2SO4 = 2Ag+ + SO42- ; CuSO4 = Cu2+ + SO42- Dung dịch sau điện phân không còn Ag+ , tức là Ag2SO4 bị điện phân hết theo pt: Cu + Ag2SO4 = CuSO4 + 2Ag 0,0008 0,0008 0,0016 Vậy anốt tan ra 0,0008 mol Cu nên catốt giảm 0,0008.64 =0,0512 g catốt có 0,0016 mol Ag tạo ra , nên catốt tăng 0,0016.108 =0,1728 gam Bài 10: Mắc nối tiếp 2 bình điện phân: Bình X chứa 800 ml dung dịch HCl nồng độ a(mol/l) và MCl2 nồng độ 4a(mol/l) . Bình Y chứa AgNO3 . Sau 3 phút 13 giây điện phân thì khối lượng kim loại tụ ở bình X là 0,16 gam , bình Y là 0,54 gam Sau 9 phút 39 giây điện phân thì khối lượng kim loại tụ ở bình X là 0,32 gam , bình Y là 1,62 gam Ngưng điện phân , lọc lấy các dung dịch ở 2 bình trên , đổ vào nhau thì đc dung dịch Z có tổng thể tích là 1,6 lít và thu đc 0,61705 gam kết tủa . a) giải thích các quá trình điện phân b) tính nguyên tử lượng của M c) tính nhiệt độ mol của các dung dịch của các dung dịch X, Y, Z d) Hãy so sánh thể tích khí thoát ra ở anốt của các bình X và Y . Các pứ xảy ra hoàn toàn . Coi thể tích của các dung dịch không thay đổi khi điện phân. Hướng dẫn: a) ta có hai bình điện phân mắc nối tiếp : • Bình X chứa 800 ml dd MCl2 và HCl • Bình Y chứa 800 ml dd AgNO3 Ta lại có các thí nghiệm • Sau 3’12’’, khối lượng kim loại ở X là 0,16 gam và ở Y là 0,54 g • Sau 9’39’’, khối lượng kim loại ở X là 0,32 gam và ở Y là 1,62 g Khi tăng gấp 3 thời gian , khối lượng kim loại ở X tăng gấp 2 , khối lượng kim loại ở Y tăng gấp 3 . Do đó, ta có thể suy ra , khi tăng gấp 2 thời gian (6’26’’). Muối MCl2 ở bình X đã điện phân hết và phần thời gian còn lại (9’39’’- 6’26’’=3’13’’), HCl bị điện phân ở bình Y , sau 9’39’’ , muối AgNO3 có thể bị điện phân chưa hết . Ta có các pt: • ở bình X: MCl2 = M + Cl2 2HCl = H2 + Cl2 0,005 mol 0,005 mol 0,01 0,005 mol • Ở bình Y: 2AgNO3 +H2O = 2Ag + 1/2O2 + 2HNO3 0,015 0,015 0,015 12
Gọi số mol MCl2 ; HCl lần lượt có trong X là a,4a mol ; số mol AgNO3 ở bình Y là b mol , nguyên tử khối của M là m. Ứng với thời gian tăng gấp đôi ta có các khối lượng kim loại M ở X =0,32 g và khối lượng Ag ở Y =1,08 gam Ta có các pt sau: mIt mIt 108It 108It mM = ⇒ 0,32= (1) ; m Ag = ⇒ 1,08= (2) 2.96500 2.96500 96500.2 2.96500 Từ (1) và (2) suy ra m=64. Vậy M là Cu b) Sau thời gian 6’26’’ ở bình X nCu = 0,32:64= 0,005 mol ; nCuCl 2 = 0,005 mol =a nHCl = =4a=0,02 mol Sau time 9’39’’ ở Y: nAg = 1,62:108= 0,015 mol ; ⇒ nAgNO 3 = 0,015 mol 35,5 It Sau time 3’13’’ còn lại ta có :mCl ở bình X= (3) 96500 0,54 It mCl ` 35,5 mAg ở bình Y =0,54= (4) . Từ (3) (4) ta có = ⇒ 96500 0,54 108 0,54.35,5 mCl = = 0,1775 g . Số mol Cl2 sinh ra từ HCl = 0,1775:71=0,0025 mol 108 Số mol HCl bị điện phân ở X =0,0025.2=0,005 mol . Số mol Hcl dư= 0,02- 0,005=0,015 mol . Ngưng điện phân , lọc lấy các dd ở hai bình đổ vào nhau thu đc dung dịch Z(1,6l) và 0,61705 gam kết tủa . Do Z có kết tủa ⇒ trong bình Y còn chứa AgNO3 dư . Ta có các pt pứ: AgNO3 + HCl = AgCl ↓ + HNO3 0,0043 0,0043 0,0043 0,0043 mol số mol Ag =0,61705:143,5=0,0043 mol . Số mol AgNO3 < số mol HCl ⇒ HCl dư và AgNO3 hết . Số mol HCl trong Z=0,015-0,0043=0,0107 mol Số mol AgNO3 trong Y =0,015+0,0043=0,0193 mol Số mol HNO3 trong Z =0,015+ 0,0043=0,0193 mol Ta có :Dung dịch X: 0,005.1000 [CuCl2 ] = = 0,00625M ; [HCl ] =4.0,00625=0,025M 800 0,0193.1000 Dung dịch Y: [AgNO3 ] = = 0,024125M 800 Dung dịch Z:[HNO3 ] = 0,0193:1,6 = 0,012 M;[HCl ] =0,0107:1,6 = 0,0067M d) anốt bình X có pứ:2Cl- -2e = Cl2 ; Anốt bình Y có pứ: H2O -2e=1/2O2 + 2H+ Suy ra thể tích khí sinh ra ở X gấp đôi ở bình Y. Bài 11: Nung nóng m gam hỗn hợp A gồm CuCO3 và MCO3 một thời gian ta thu đc m1 gam chất rắn A1 và V lít CO2 (đktc) Cho V lít CO2 này hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch chứa 0,4 mol NaOH, sau đó cho thêm CaCl2 dư vào thấy tạo thành 15 gam kết tủa .Mặt 13
khác đem hoà tan hoàn toàn A1 bằng dung dịch HCl dư đc dd B và 1,568 lít CO2 (đktc) .Tiến hành điện phân (điện cực trơ) dung dịch B tới khi catot bắt đầu thoát khí thì ngừng lại , thấy ở anốt thoát ra 2,688 lít khí (đktc) .Cô cạn dung dịch B sau điện phân rồi lấy muối khan đem điện phân nóng chảy thu đc 4 gam kim loại ở catot. 1) Tính khối lượng nguyên tử của M 2) Tính khối lượng m và m1 . Hướng dẫn: 1) Gọi a,b là số mol ban đầu của CuCO3 ,MCO3 . c,d là số mol CuCO3 ,MCO3 đã được nhiệt phân .các pứ xảy ra: 0 0 CuCO3 t → CuO + CO2 MCO3 t→ MO + CO2 c c c d d d V lít CO2 hấp thụ hoàn toàn vào 0,4 mol NaOH có thể theo hai khả năng sau : • Chỉ tạo muối Na2CO3 CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O; Na2CO3 + CaCl2 = CaCO3 ↓ + 2NaCl Khi ấy số mol CaCO3 =số mol Na2CO3 =số mol CO2 =15:100=0,15 .Vậy TH này số mol CO2 = 0,15=c+d. • Tạo Na2CO3 và NaHCO3 CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O ; CO2 + NaOH = NaHCO3 Na2CO3 + CaCl2 = CaCO3 ↓ + 2NaCl Gọi x là số mol CO2 đã pứ tạo Na2CO3 và y là số mol CO2 tạo NaHCO3 , khi 2 x + y = 0,4 ấy:  Suy ra y=0,1 .Vậy TH này số mol CO2 = x+y =0,25=c+d  x = 15 : 100 = 0,15 Các pứ sau đó: CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O MO + 2HCl = MCl2 + H2O c c d d CuCO3 + 2HCl = CuCl2 +CO2 +H2O; MCO3 + 2HCl = MCl2 + CO2 + H2O (a-c) (a-c) (a-c) (b-d) (b-d) (b-d) Dung dịch B khi đó chứa a mol CuCl2 và b mol MCl2 . đem điện phân dd B đến khi cực âm bắt đầu thoát khí thì ngừng lại , dung dịch sau đó cô cạn thu đc muối , vậy muối phải là MCl2 và M phải là kim loại đứng trước H trong dãy điện hoá các kim loại : CuCl2 dpdd → Cu + Cl2  MCl2 dpdd → M + Cl2  a a b b Như vậy theo trên ta có hai TH sau: • Số mol CO2 thoát ra khi nhiệt phân =0,15 khi ấy ta có hệ c+d =0,15 (1) Từ (1) (2) suy ra a+b =0,22.Do (3) (a-c) + (b-d) =1,568:22,4= 0,07 (2) ⇒ b=0,1. Do(4) suy ra M=40 a= 2,688:22,4 =0,12 (3) Vạy M là Ca. bM =4 (4) • Số mol CO2 thoát ra khi nhiệt phân =0,25 Khi ấy ta có hệ: 14
c+d= 0,25 (5) Từ (5) (6) ⇒ a+b =0,32.Do (7) suy ra (a-c) +(b-d) =0,07 (6) b=0,2.Do (8) ⇒ M=20Vô lí. a=0,12 (7) bM= 4 (8) 2) Do a=0,12; b=0,1; M=40 nên :m=0,12.124 + 0,1.100=24,88 gam m 1 = m - mCO 2 = 24,88-44(c-d)=24,88-44.0,15=18,28 gam. GM: Bongsenvang.8888@gmail.com 15