Câu 5.50 trang 43 Sách bài tập (SBT) Hóa Nâng cao. Chất nào sau đây trong công nghiệp được chế bằng phương pháp điện phân? A. Lưu huỳnh. B. Axit sunfuric. C. Kim loại sắt. D. Kim loại nhôm. Đáp án D. Câu 5.51 trang 43 Sách bài tập (SBT) Hóa Nâng cao. Điện phân nóng chảy một muối kim loại M với cường độ dòng điện là 10 A, thời gian điện phân là 80 phút 25 giây, thu được 0,25 mol kim loại M ở catot. Số oxi hoá của kim loại M trong muối là A. +1. B. +2. C. +3. D. +4. Đáp án B Từ công thức \(m = {{AIt} \over {96500n}} \Rightarrow {m \over A} = {{It} \over {96500n}}\).Biết \({m \over A} = 0,25mol\) I = 10A ; t = 4825 giây. Tính được n = 2\( \Rightarrow \) Số oxi hoá của kim loại là + 2. Câu 5.52 trang 43 Sách bài tập (SBT) Hóa Nâng cao. Cho một ít bột đồng vào dung dịch \(AgN{O_3}\). Sau một thời gian thu được hỗn hợp hai muối và hỗn hợp hai kim loại. Hãy tách riêng từng kim loại và từng muối ra khỏi hỗn hợp bằng phương pháp hoá học. Đáp án - Hỗn hợp hai kim loại là Cu (dư) và Ag. - Dung dich hai muối là \(Cu{\left( {N{O_3}} \right)_2}\) và \(AgN{O_3}\) (dư). a) Tách riêng các kim loại: Đốt nóng hỗn hợp kim loại trong \({O_2}\) dư được hỗn hợp CuO và Ag. Ngâm hỗn hợp này trong dung dịch \({H_2}S{O_4}\) loãng được \(CuS{O_4}\) và Ag. Lọc tách Ag và dung dịch \(CuS{O_4}\). Điện phân dung dịch \(CuS{O_4}\) thu được Cu ở catot. b) Tách riêng các muối: ngâm một lượng bột Cu (dư) vào dung dịch hai muối được Ag và dung dịch \(Cu{\left( {N{O_3}} \right)_2}\): Cho Ag tác dụng với dung dịch \(HN{O_3}\), thu được \(AgN{O_3}\). Câu 5.53 trang 43 Sách bài tập (SBT) Hóa Nâng cao. Malachit có công thức hoá hoc là \(CuC{O_3}.Cu{(OH)_2}\). Từ chất này hãy trình bày các phương pháp điều chế Cu. Đáp án Có nhiều phương pháp: 1) Thực hiện theo sơ đồ: \(CuC{O_3}.Cu{\left( {OH} \right)_2}\buildrel {{t^o}} \over \longrightarrow CuO\buildrel {{H_2},{t^o}} \over \longrightarrow Cu\) 2) Theo sơ đồ: Câu 5.54 trang 43 Sách bài tập (SBT) Hóa Nâng cao. Điện phân dung dịch \(AgN{O_3}\) với các điện cực trơ là graphit. a) Trình bày sơ đồ điện phân dung dịch \(AgN{O_3}\) và viết phương trình hoá học của sự điện phân. b) Thời gian điện phân là 14 phút 15 giây, cường độ dòng điện không đổi là 0,8A. Tính khối lượng bạc điều chế được. c) Tính thể tích khí (đktc) thu được ở anot. Đáp án a) Sơ đồ điện phân dung dịch \(AgN{O_3}\), điện cực graphit Cực âm \( \leftarrow \)dung dịch \(AgN{O_3}\)\( \to \) Cực dương \(A{g^ + },{H_2}O\) \(NO_3^ - ,{H_2}O\) \(A{g^ + } + e \to Ag\) \(2{H_2}O \to 4{H^ + } + {O_2} + 4e\) Phương trình hoá học của sự điện phân: Sau khi hết \(AgN{O_3},{H_2}O\) bị điện phân. b) Khối lượng Ag điều chế được \({m_{Ag}} = {{108.0,8.855} \over {96500.1}} = 0,765\left( g \right)\) c) Thể tích khí (đktc) thu được ở anot: \({n_{{O_2}}} = {1 \over 4}{n_{Ag}} = {{0.765} \over {108.4}} = 0,00177\left( {mol} \right)\) \({V_{{O_2}}} = 22,4.0,00177 = 0,0396\) (lít) = 39,6 ml Câu 5.55 trang 43 Sách bài tập (SBT) Hóa Nâng cao. Điện phân dung dịch \(AgN{O_3}\) (điện cực trơ) trong thời gian 15 phút, thu được 0,432 g Ag ở catot. Sau đó, để kết tủa hết ion \(A{g^ + }\) còn lại trong dung dịch sau điện phân, cần dùng 25 ml dung dịch NaCl 0,4M. a) Viết các phương trình hoá hoc. b) Tính cường độ dòng điện đã dùng. c) Tính khối lượng \(AgN{O_3}\) có trong dung dịch ban đầu. Đáp án a) Các phương trình hoá học: b) Cường độ dòng điện \(I = {{96500.1.0,432} \over {108.15.60}} = 0,429\left( A \right)\) c) Lượng Ag sinh ra sau điện phân: Lượng NaCl tham gia (2): \({n_{NaCl}} = {{0,4.25} \over {1000}} = 0,01\left( {mol} \right)\) Lượng \(AgN{O_3}\) tham gia (2): \({n_{AgN{O_3}}} = {n_{NaCl}} = 0,01\left( {mol} \right)\) Khối lượng \(AgN{O_3}\) có trong dung dịch ban đầu \({m_{AgN{O_3}}} = 170.\left( {0,004 + 0,01} \right) = 2,38\left( g \right)\) Câu 5.56 trang 43 Sách bài tập (SBT) Hóa Nâng cao. Điện phân 200 ml dung dịch \(AgN{O_3}\) 0,4M vớiđiện cực trơ trong thời gian 4 giờ, cường độ dòng điện là 0,402A. a) Tính khối lượng Ag thu được sau điện phân. b) Tính nồng độ mol các chất có trong dung dịch sau điện phân. Cho rằng thể tích của dung dịch sau điện phân thay đổi không đáng kể. Đáp án a) Khối lượng Ag thu được sau điện phân: \({m_{Ag}} = {{108.0,402.4.60.60} \over {96500.1}} = 6,48\left( g \right)\), ứng với \({n_{Ag}} = {{6,48} \over {108}} = 0,06\left( {mol} \right)\) b) Nồng độ mol các chất sau điện phân: \( \bullet \) Lượng \(AgN{O_3}\) có trong dung dịch trước điện phân: \({n_{AgN{O_3}}} = {{0,4.200} \over {1000}} = 0,08\left( {mol} \right)\) \( \bullet \) Phương trình hoá học của sự điện phân: Ta có: \({n_{AgN{O_3}}} = {n_{Ag}} = {n_{HN{O_3}}} = 0,06mol\) Số mol \(AgN{O_3}\) còn dư sau điện phân: \({n_{AgN{O_3}}} = 0,08 - 0,06 = 0,02\left( {mol} \right)\) \( \bullet \) Nồng độ mol các chất trong dung dịch sau điện phân: \(\eqalign{ & {C_{M\left( {AgN{O_3}} \right)}} = {{1000.0,02} \over {200}} = 0,1\left( M \right) \cr & {C_{M\left( {HN{O_3}} \right)}} = {{1000.0,06} \over {200}} = 0,3\left( M \right) \cr} \) Câu 5.57 trang 44 Sách bài tập (SBT) Hóa Nâng cao. Điện phân dung dịch \(CdS{O_4}\) (các điện cực trơ) nhận thấy ở một điện cực có kim loại bám vào, ở điện cực còn lại có khí thoát ra. a) Hãy cho biết phản ứng hoá học xảy ra ở các điện cực và viết phương trình hoá học của sự điện phân. b) Trong điều kiện công nghiệp, người ta điện phân dung dịch \(CdS{O_4}\) với cường độ dòng điện là 25 kA. Tính khối lượng kim loại Cd điều chế được sau 12 giờ. (MCd = 112,5 g/mol) c) Tính thể tích khí (đktc) thu được ở điện cực còn lại. Đáp án a) Các phản ứng hoá học xảy ra trong quá trình điện phân: \( \bullet \) Ở catot xảy ra sự khử các ion: \(C{d^{2 + }}:C{d^{2 + }} + 2e \to Cd\) \( \bullet \) Ở anot xảy ra sự oxi hoá các phân tử \({H_2}O\), giải phóng khí \({O_2}\): \(2{H_2}O \to 4{H^ + } + {O_2} + 4e\) \( \bullet \) Phương trình hoá học của sự điện phân: b) Khối lượng kim loại Cd điều chế được \({m_{Cd}} = {{112,{{5.25.10}^3}.12.3600} \over {2.96500}} = 629,{5.10^3}\left( g \right) = 629,5kg\) c) Thể tích khí oxi thu được ở anot: Theo phương trình hoá học của sự điện phân: \({n_{{O_2}}} = {1 \over 2}{n_{Cd}}\) Thể tích khí oxi thu được ở anot: \({V_{{O_2}}} = {{22,4.629,{{5.10}^3}} \over {112,5.2}} = 62,{67.10^3}\)(lít) = 62,67 \({m^3}.\) Câu 5.58 trang 44 Sách bài tập (SBT) Hóa Nâng cao. Điện phân dung dịch \(CuS{O_4}\) với các điện cực trơ bằng graphit. a) Viết các phản ứng xảy ra ở các điện cực. b) Điện phân dung dịch trên với thời gian 1 giờ, cường độ dòng điện cố định là 0,16 A. Tính khối lượng Cu điều chế được. c) Dung dịch \(CuS{O_4}\) trước khi điện phân có thể tích là 100 ml, nồng độ 0,5 M. Tính số mol các ion có trong dung dịch trước khi điện phân. d) Tính nồng độ mol của các ion có trong dung dịch sau điện phân. Coi thể tích của dung dịch sau điện phân thay đổi không đáng kể. Đáp án a) Các phản ứng xảy ra ở các điện cực: Ở catot xảy ra sự khử các ion \(C{u^{2 + }}:C{u^{2 + }} + 2e \to Cu\) Ở anot xảy ra sự oxi hoá các phân tử nước: \(2{H_2}O \to 4{H^ + } + {O_2} + 4e\) b) Khối lượng Cu điều chế được: \({m_{Cu}} = {{64.0,16.3600} \over {96500.2}} = 0,19(g)\) c) Số mol các ion có trong dung dịch trước khi điện phân: Trong 100 ml dung dịch có 0,05 mol \(CuS{O_4}\), ta có: \({n_{C{u^{2 + }}}} = {n_{SO_4^{2 - }}} = {n_{CuS{O_4}}} = 0,05(mol)\) d) Nồng độ mol của các ion sau điện phân: Phương trình hoá học điện phân dung dịch \(CuS{O_4}\): Ta có: Số mol \(CuS{O_4}\), dư sau điện phân : 0,05-0,003=0,047 (mol) Từ những kết quả trên, ta tính được nồng độ mol của các ion trong dung dịch điện phân: \(\eqalign{ & {C_{M({H^ + })}} = {{1000.0,006} \over {100}} = 0,06(M) \cr & {C_{M(C{u^{2 + }})}} = {{1000.0,047} \over {100}} = 0,47(M) \cr & {C_{M(SO_4^{2 - })}} = {{1000(0,047 + 0,003)} \over {100}} = 0,5(M) \cr} \)
