Bài Tập Trắc Nghiệm Chuyên Đề: Sản phẩm và quá trình điện phân (Hóa học Lớp 12)

(AI giải đề cho tôi)
Điện phân NaCl nóng chảy (không có nước) với điện cực trơ: ở cathode (cực âm) xảy ra quá trình khử, ion Na${}^{+}$ nhận electron tạo kim loại natri: $N{a}^{+}+1e\to Na$. Các phương án A và D là quá trình oxi hóa xảy ra ở anode; phương án B liên quan đến nước, không có trong hệ nóng chảy. Đáp án khớp với đáp án nguồn (18C).

Tại cathode (điện cực âm) xảy ra quá trình $C{u}^{2+}+2e^{-}\to Cu$ (quá trình khử $C{u}^{2+}$)
Tại anode (điện cực dương) xảy ra quá trình $2C{l}^{-}\to C{l}_2+2e^{-}$ (quá trình oxi hóa $C{l}^{-}$)

(AI giải đề cho tôi)
Khối lượng mảnh nhẫn: m = 1,125 g; theo bảng vàng hồng 10K: m(Cu) = 1,125 × 38,3% = 0,4309 g; m(Au + Ag) = 1,125 × 61,7% = 0,6941 g.

a) Sau điện phân mảnh nhẫn còn 0,515 g < 0,6941 g, tức khối lượng giảm 0,610 g > toàn bộ lượng Cu có trong nhẫn (0,4309 g). Điều này cho thấy ngoài Cu tan, một phần Au/Ag cũng bị mất, nên khối lượng nhẫn vẫn giảm cả khi Cu đã tan hết → giả thuyết là sai. → a) ĐÚNG.

b) Thanh đồng tăng: 2,740 − 2,255 = 0,485 g (Cu bám vào catot). Mảnh nhẫn giảm 0,610 g. Chênh lệch 0,610 − 0,485 = 0,125 g kim loại không tan vào dung dịch cũng không bám catot mà rơi xuống đáy bình (anode mud gồm Au, Ag và một phần Cu không tan hết). → b) ĐÚNG.

c) Lượng Cu tan từ anot (nhẫn) tối đa 0,4309 g nhưng ở catot có 0,485 g Cu bám vào, nghĩa là lượng Cu²⁺ trong dung dịch bị tiêu thụ thêm (0,485 − 0,4309 = 0,0541 g Cu tương ứng) → nồng độ Cu²⁺ giảm, không đổi là sai. → c) SAI.

d) Để loại Cu khỏi nhẫn, nhẫn phải là anot (cực dương) để Cu bị oxi hóa tan: Cu → Cu²⁺ + 2e; thanh đồng tinh khiết là catot (cực âm) để Cu²⁺ + 2e → Cu. Vì Au, Ag có thế điện cực cao hơn Cu nên chúng không tan, đọng lại và rơi xuống dưới. → d) ĐÚNG.
a) (AI giải đề cho tôi)
Khối lượng nhẫn giảm 0,610 g, lớn hơn toàn bộ lượng Cu (0,4309 g), chứng tỏ khối lượng vẫn giảm cả khi Cu đã tan hết → giả thuyết sai.
b) (AI giải đề cho tôi)
Anot giảm 0,610 g nhưng catot chỉ tăng 0,485 g; chênh lệch 0,125 g kim loại (Au, Ag và phần Cu) rơi xuống đáy bình.
c) (AI giải đề cho tôi)
Cu bám catot (0,485 g) nhiều hơn Cu tan từ nhẫn (0,4309 g) nên Cu²⁺ trong dung dịch bị tiêu thụ, nồng độ giảm.
d) (AI giải đề cho tôi)
Nhẫn phải nối cực dương (anot) để Cu tan; thanh đồng tinh khiết nối cực âm (catot) để Cu bám vào; Au, Ag không tan do thế điện cực cao hơn.

(AI giải đề cho tôi)
Kiểm tra số liệu: mảnh nhẫn giảm khối lượng $1,125-0,515=0,610$ gam; thanh đồng tăng $2,740-2,255=0,485$ gam. Chênh lệch $0,610-0,485=0,125$ gam kim loại (Cu rơi ra khỏi mảnh nhẫn nhưng không về được cathode) đã rơi xuống đáy bình, nên b) đúng.

a) Giả thuyết 'nếu đồng tan hết thì khối lượng mảnh nhẫn không giảm nữa' phù hợp với nguyên lý điện phân (chỉ Cu tan ở anode, Au và Ag không tan), nên giả thuyết đúng → phát biểu a) nói giả thuyết sai là SAI.

b) Đúng, vì phần Cu tan ra ($0,610$ gam tính cả phần có thể gồm lượng Cu rơi cơ học) không khớp với lượng Cu bám lên cathode ($0,485$ gam), chênh $0,125$ gam kim loại rơi xuống đáy bình.

c) SAI. Khối lượng Cu trong mảnh nhẫn vàng hồng 10K: $m_{Cu}=38,3\%\times 1,125\approx 0,43$ gam. Thanh đồng tăng $0,485$ gam $>0,43$ gam, nghĩa là ngoài Cu từ anode còn một phần $C{u}^{2+}$ trong dung dịch bị điện phân về cathode, nên $[C{u}^{2+}]$ giảm.

d) Đúng. Au, Ag có thế điện cực chuẩn cao hơn Cu nên không tan ở anode; để Cu từ mảnh nhẫn tan và Cu bám lên thanh đồng tinh khiết, mảnh nhẫn phải nối cực dương (anode), thanh đồng nối cực âm (cathode).
a) Giả thuyết đúng.
b) (AI giải đề cho tôi)
Mảnh nhẫn giảm 0,610 gam nhưng thanh đồng chỉ tăng 0,485 gam; chênh lệch 0,125 gam là kim loại rơi xuống đáy bình điện phân.
c) [Cu${}^{2+}$] giảm. Khối lượng Cu ban đầu có trong mảnh nhẫn vàng 10K là:

$$m_{Cu}=38,3\%\times 1,125\text{ gam}\approx 0,43\text{ gam}$$

Khối lượng thanh đồng tăng lên là: $\Delta m=2,740-2,255=0,485\text{ gam}>0,43\text{ gam}$

Ta thấy, khối lượng thanh đồng tăng lên lớn hơn so với khối lượng của kim loại Cu có trong mảnh nhẫn, nên đã có một phần ion Cu${}^{2+}$ bị điện phân. Do đó, nồng độ ion Cu${}^{2+}$ giảm.
d) (AI giải đề cho tôi)
Au và Ag có thế điện cực lớn hơn Cu nên không tan; mảnh nhẫn phải là anode (cực dương) để Cu tan, thanh đồng tinh khiết là cathode (cực âm) để Cu bám vào.

Hướng dẫn: Có 2 nhận định đúng: (1), (2) → Đáp án: D

Hướng dẫn:
Có 3 nhận định đúng: (1), (2), (4).

A. Sai vì ở nhóm 1, pH của dung dịch điện phân giảm dần do tạo thành H${}^{+}$.
B. Sai vì ở nhóm 1, nồng độ Cu${}^{2+}$ giảm dần.
C. Sai vì cả hai nhóm đều có kim loại đồng bám vào cathode.
D. Đúng: ở nhóm 2, tại anode xảy ra quá trình oxi hoá đồng.

Điện phân nóng chảy: $$2NaCl\to 2Na+C{l}_2\uparrow .$$
Catot là cực âm (-) nên các cation $N{a}^{+}$ sẽ di chuyển về đây (âm dương hút nhau).
→ Sau đó: $N{a}^{+}+1e\to Na$ (cation nhận electron) mà ta biết “khử cho (electron) – o (oxi hóa) nhận (electron)” → $N{a}^{+}$ là chất oxi hóa → xảy ra sự khử ion $N{a}^{+}$.

Các phản ứng hóa học xảy ra:
• điện phân dung dịch có màng ngăn: $2NaCl+2H_{2}O\to 2NaOH+C{l}_2\uparrow +H_2\uparrow$.
$H_2$ không phản ứng với $FeC{l}_2$. Xảy ra 2 khả năng:
• Nếu X là $C{l}_2+2FeC{l}_2\to 2FeC{l}_3$ (Y), sau đó $FeC{l}_3+O_2+H_{2}O\to ???$ không hợp lý.
• Nếu X là NaOH → Y là $Fe(OH{)}_2$, sau đó: $2Fe(OH{)}_2+O_2+H_{2}O\to 2Fe(OH{)}_3$ (Z).
• $Fe(OH{)}_3$ + 3HCl → $FeC{l}_3$ + 3$H_2$O; cuối cùng: $2FeC{l}_3$ + Cu → $2FeC{l}_2$ + $CuC{l}_2$.

Đáp án C

(AI giải đề cho tôi)
a) Sai. Theo hình bình điện phân Downs, anode là than chì (graphite) và cathode là sắt (Fe); phát biểu đã đảo ngược vai trò hai điện cực.
b) Đúng. Ở cathode, Na⁺ bị khử: $N{a}^{+}+1e^{-}\to Na$ (Na nóng chảy nhẹ hơn hỗn hợp nóng chảy nên nổi lên thu được).
c) Đúng. Lưới thép đặt giữa hai điện cực ngăn Na nóng chảy tiếp xúc và phản ứng lại với Cl₂ sinh ra ở anode: $2Na+C{l}_2\to 2NaCl$.
d) Sai. $Q=I\cdot t=30000\times 24\times 3600=2,592\times 10^9$ C. Số mol Na lý thuyết: $n=Q/F=2,592\times 10^9/96500\approx 26860$ mol. Với hiệu suất 80%: $n_{Na}\approx 21488$ mol, khối lượng $m=21488\times 23\approx 494$ kg $\ne 618$ kg. Vậy phát biểu sai, khớp đáp án nguồn (2d = S).
a) (AI giải đề cho tôi)
(AI giải đề cho tôi) Anode làm bằng than chì, cathode làm bằng sắt (Fe); phát biểu đã đảo ngược.
b) (AI giải đề cho tôi)
(AI giải đề cho tôi) Ở cathode, Na⁺ bị khử: Na⁺ + 1e⁻ → Na.
c) (AI giải đề cho tôi)
(AI giải đề cho tôi) Lưới thép ngăn Na nóng chảy phản ứng lại với Cl₂ sinh ra ở anode.
d) (AI giải đề cho tôi)
(AI giải đề cho tôi) Q = 30000×86400 = 2,592×10⁹ C; n_Na lý thuyết ≈ 26860 mol; thực tế 80% ≈ 21488 mol → m ≈ 494 kg ≠ 618 kg.

(AI giải đề cho tôi)
Điện phân KCl nóng chảy với điện cực trơ: tại catôt (điện cực âm) xảy ra quá trình khử, ion K${}^{+}$ nhận electron tạo kim loại kali: $K^{+}+e\to K$. Tại anôt xảy ra sự oxi hoá ion Cl${}^{-}$: $2C{l}^{-}\to C{l}_2+2e$. Ảnh nguồn hiển thị đủ 4 phương án A, B, C, D và đáp án đúng là D (sự khử ion K${}^{+}$).

Ở cathode, ion có tính oxi hóa mạnh hơn sẽ ưu tiên bị khử trước:
$$A{g}^{+}>C{u}^{2+}>F{e}^{2+}$$
Vậy thứ tự là: $A{g}^{+},C{u}^{2+},F{e}^{2+}$.

(AI giải đề cho tôi)
Điện phân NaCl nóng chảy: catot (–): Na⁺ + e → Na; anot (+): 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e. Vậy ở anot thu được khí Cl₂ (đáp án khớp với bảng đáp án 49-B).

Chọn B.
(a) Sai, điện phân nóng chảy CaCl${}_2$ thu được Ca ở catot.

Muốn mạ đồng lên chìa khóa sắt: chìa khóa phải là cathode (cực âm), thanh đồng là anode (cực dương), cả hai cùng nhúng trong dung dịch CuSO${}_4$. Đúng là (2) và (3).

Đáp án đúng là C
Phương pháp giải
Điện phân dung dịch nước muối.
Lời giải
Phương trình điện phân nước muối là: $2NaCl+2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to 2NaOH+{\mathrm{H}}_2+\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2$
Chọn C.

Đáp án đúng là B

Phương pháp giải

Lý thuyết và thông tin về quá trình điện phân dung dịch muối ăn NaCl.

Lời giải

Quá trình điện phân muối ăn có sinh ra gốc OH⁻ do nước bị điện phân ở catot nên sẽ làm thay đổi pH của nước.

Chọn B.

Đáp án đúng là A

Phương pháp giải

Tính thể tích lượng nước trong bể bơi rồi tính lượng clo ít nhất có thể có trong bể. Sau đó tính ngược lại lượng muối cần cho phản ứng.

Lời giải

Ta có:

$$m_{C{l}_2}=\frac{15.4,5.1,\mathrm{8.1000.0},6}{1000}=72,9\text{gam}$$

$$\Rightarrow n_{C{l}_2}=\frac{72,9}{71}\text{mol}$$

$$\Rightarrow n_{NaCl}=2n_{C{l}_2}\Rightarrow m_{NaCl}=2.\frac{72,9}{71}.58,5=120,1\text{gam}$$