Bài Tập Trắc Nghiệm Chuyên Đề: Tính toán điện phân (Hóa học Lớp 12)

Định hướng tư duy giải

$\stackrel{2t}{\to }$ catot $\{\begin{array}{l}Cu:a\\ H_2:0,05\end{array}$ $\to$ anot $\{\begin{array}{l}C{l}_2:b\\ O_2:\frac{2a+0,1-2b}{4}\end{array}$

$\stackrel{t}{\to }$ catot $\{\begin{array}{l}Cu:0,5a+0,025\\ H_2:0\end{array}$ $\to$ anot $\{\begin{array}{l}C{l}_2:b\\ O_2:\frac{a+0,05-2b}{4}\end{array}$

Ta có:

$\{\begin{array}{l}80a+55b+0,9=12,2\\ 40a+55b+2=9,3\end{array}$ $\to$ $\{\begin{array}{l}a=0,1\\ b=0,06\end{array}$ $\to$ m $=24,94$ với $\{\begin{array}{l}CuS{O}_4:0,1\\ KCl:0,12\end{array}$

Vì dung dịch hòa tan được CuO nên dung dịch sau điện phân có chứa H${}^{+}$ (tức là tại anot nước đã điện phân). Ta có: $n_{H^{+}}=2n_{CuO}=0,08$ mol

Tại catot: $C{u}^{2+}+2e\to Cu$ (x mol nhận 2x mol e, tạo x mol Cu)

Tại anot: $2C{l}^{-}\to C{l}_2+2e$ (2y mol Cl${}^{-}$ tạo y mol Cl${}_2$, nhường 2y mol e); $H_{2}O\to 4H^{+}+O_2+4e$ (0,08 mol H${}^{+}$ ← 0,02 mol O${}_2$ → 0,08 mol e)

$$-\stackrel{BT:e}{\to }2n_{C{u}^{2+}}=2n_{C{l}_2}+4n_{O_2}$$
$$n_{C{l}_2}=n_{kh\acute{ı}}-n_{O_2}\Rightarrow \{\begin{array}{l}2x-2y=0,08\\ y=0,02\end{array}\Rightarrow \{\begin{array}{l}x=0,06\text{ mol}\\ y=0,02\text{ mol}\end{array}$$

Xét hỗn hợp khí ta có:

$$\Rightarrow m=160n_{CuS{O}_4}+58,5n_{NaCl}=11,94\text{ (g)}$$

Chọn A.
Ta có $n_{e\text{ (trao đổi)}}=\frac{It}{96500}=0,6$ mol
Tại anot: $\{\begin{array}{l}{n}_{C{l}_2}+2n_{O_2}=0,2\\ \stackrel{BT:e}{\to }2n_{C{l}_2}+4n_{O_2}=0,6\end{array}\Rightarrow \{\begin{array}{l}{n}_{C{l}_2}=0,1\text{ mol}\\ n_{O_2}=0,1\text{ mol}\end{array}$
Dung dịch sau điện phân chứa: Na⁺, H⁺ (0,4 mol) và Cu²⁺ (a mol)
Khi cho dung dịch sau điện phân tác dụng với Fe dư thì: $n_{Fe\text{ dư}}=\frac{3n_{H^{+}}}{8}+n_{C{u}^{2+}}=0,15+a$
Chất rắn gồm Fe dư và Cu $\Rightarrow 20-56(0,15+a)+64a=12,4\Rightarrow a=0,1$
Dung dịch ban đầu gồm NaCl (0,2 mol) và Cu(NO₃)₂ (0,4 mol) $\Rightarrow m=86,9$ (g)

(AI giải đề cho tôi)
Điện phân có màng ngăn: Catot: Cu²⁺ + 2e → Cu (0,05 mol, dùng 0,1 mol e), sau đó 2H₂O + 2e → H₂ + 2OH⁻ (a mol H₂, tạo 2a mol OH⁻). Anot: 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e (b mol), sau đó 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e (c mol, tạo 4c mol H⁺). Dung dịch X (gộp hai ngăn) hòa tan tối đa 2,04 g Al₂O₃ = 0,02 mol, cần 0,04 mol OH⁻: Al₂O₃ + 2OH⁻ → 2AlO₂⁻ + H₂O, nên 2a − 4c = 0,04. Tổng khí: a + b + c = 2,352/22,4 = 0,105. Bảo toàn electron: 0,1 + 2a = 2b + 4c. Từ phương trình electron và 2a − 4c = 0,04 suy ra 2b = 0,14 → b = 0,07; thay vào tổng khí: a + c = 0,035, kết hợp a = 0,02 + 2c → c = 0,005; a = 0,03. Kiểm tra electron: catot 0,1 + 0,06 = 0,16; anot 0,14 + 0,02 = 0,16 ✓. Số mol e = 0,16 → t = nF/I = 0,16·96500/2 = 7720 giây.

Định hướng tư duy giải:
• $n_{HCl}=0,2^{mol}\to n_{M(N{O}_3{)}_2}=\frac{0,2}{n}$
• $\Delta m=50.0,302=15,1$ gam $\to \frac{0,2}{2n}.(2M-65n)=15,1\stackrel{n=1}{\to }M=108$

Hướng dẫn giải

Ta có: $n_{Al}=\frac{252.1000}{27}$ — $⟶$ $n_e=\frac{252.1000}{27}.3=\frac{150000.t}{96500}$ — $⟶$ t = 5(h)

Định hướng tư duy giải:
- TH1: Dung dịch sau điện phân chứa axit
$${\text{n}}_{{\text{Al}}_2{\text{O}}_3}=\frac{1}{150}\to {\text{n}}_{{\text{H}}^{+}}=0,04\to {\text{n}}_{{\text{O}}_2}=0,01\to {\text{n}}_{{\text{Cl}}_2}=0,01\to {\text{n}}_{\text{NaCl}}=0,02$$
$$\{\begin{array}{l}{\text{Na}}^{+}:0,02^{\text{mol}}\\ {\text{H}}^{+}:0,04^{\text{mol}}\\ -\stackrel{\text{BTĐT}}{\to }{\text{SO}}_4^{2-}:0,03^{\text{mol}}\end{array}\to {\text{m}}_{{\text{CuSO}}_4}=0,03.160+0,02.58,5=5,97\text{ gam}$$
- TH2: Dung dịch sau điện phân chứa bazơ
$${\text{n}}_{{\text{Al}}_2{\text{O}}_3}=\frac{1}{150}\to {\text{n}}_{{\text{OH}}^{-}}=\frac{1}{75}\to {\text{n}}_{\text{NaCl}}=0,04$$
$$\{\begin{array}{l}{\text{Na}}^{+}:0,04^{\text{mol}}\\ {\text{OH}}^{-}:\frac{1}{75}\text{mol}\\ -\stackrel{\text{BTĐT}}{\to }{\text{SO}}_4^{2-}=\frac{1}{75}\text{mol}\end{array}\to \text{m}=4,473\text{ gam}$$

Định hướng tư duy giải
• $pH=2\to HCl=H^{+}=0,002$ mol
• $pH=13\to \{\begin{array}{l}S{O}_4^{2-}=0,008\text{ mol}\\ O{H}^{-}=0,02\text{ mol}\\ -\stackrel{BTĐT}{\to }N{a}^{+}=0,036\text{ mol}=NaCl\end{array}$
• $-\stackrel{BTCl}{\to }C{l}_2=0,019\text{ mol}\to t=1900s$

Định hướng tư duy giải
• $\{\begin{array}{l}C{l}_2=x^{mol}\\ O_2=2x-x=x^{mol}\end{array}\stackrel{\text{BTe}}{\to }{H}_2=0,5x.2=x^{mol}\to x=2,24$
• $\{\begin{array}{l}NaCl=0,1.2=0,2^{mol}\\ CuS{O}_4=0,1+0,1.2=0,3^{mol}\end{array}$
• $t=2,5a(s)\to \{\begin{array}{l}C{l}_2=0,1^{mol}\\ O_2=0,1.1,5:2=0,075^{mol}\end{array}\stackrel{\text{BTe}}{\to }Cu=0,25^{mol}\to C{u}^{2+}=0,05^{mol}$
• $NO=\frac{H^{+}}{4}=\frac{4.0,075}{4}=0,075^{mol}\stackrel{\text{BTe}}{\to }{n}_{Fe}=\frac{2.0,05+3.0,075}{2}=0,1625\to m=9,1$ gam

Định hướng tư duy giải
• $n_{C{l}_2}=7,28:22,4=0,325$ mol $\to n_e=0,65$ mol $\to n_M=0,65:2=0,325$ mol $\to M=7,8/(7,28:22,4\cdot 2:2)=24$ $\to$ M là Mg.

Định hướng tư duy giải:
$$-\to 24,25\{\begin{array}{l}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2:0,15\\ {\mathrm{O}}_2:x\\ -\to \mathrm{Cu}:0,15+2x\end{array}-\to x=0,025$$

Vì thanh sắt tăng nên Cu${}^{2+}$ phải còn dư

$$-\stackrel{\text{BTKL}}{\to }150,4=150-\frac{0,6.a.2-0,3}{2}.56+64(0,6a-0,2)-\to a=1$$

Định hướng tư duy giải

$-\stackrel{2t}{\to }$ catot $\{\begin{array}{l}Cu:a\\ H_2:0,05\end{array}\to$ anot $\{\begin{array}{l}C{l}_2:b\\ O_2:\frac{2a+0,1-2b}{4}\end{array}$

$-\stackrel{t}{\to }$ catot $\{\begin{array}{l}Cu:0,5a+0,025\\ H_2:0\end{array}\to$ anot $\{\begin{array}{l}C{l}_2:b\\ O_2:\frac{a+0,05-2b}{4}\end{array}$

Ta

$\to \{\begin{array}{l}80a+55b+0,9=12,2\\ 40a+55b+2=9,3\end{array}\to \{\begin{array}{l}a=0,1\\ b=0,06\end{array}\to m=24,94\{\begin{array}{l}CuS{O}_4:0,1\\ KCl:0,12\end{array}$

(AI giải đề cho tôi)
Điện phân có màng ngăn, điện cực trơ. Gọi x, y, z lần lượt là số mol Cl₂ (anot), H₂ (catot), O₂ (anot): x + y + z = 2,352/22,4 = 0,105. Catot: Cu²⁺ + 2e (cần 0,1 mol e cho 0,05 mol Cu²⁺), sau đó 2H₂O + 2e → H₂ + 2OH⁻, sinh OH⁻ = 2y. Anot: 2Cl⁻ − 2e → Cl₂; 2H₂O − 4e → O₂ + 4H⁺, sinh H⁺ = 4z. Bảo toàn electron: 2x + 4z = 0,1 + 2y. Dung dịch X hòa tan tối đa 2,04 g Al₂O₃ = 0,02 mol theo phản ứng Al₂O₃ + 2OH⁻ → 2AlO₂⁻ + H₂O, nghĩa là X kiềm với OH⁻ dư = 2 × 0,02 = 0,04 mol. Sau khi trộn: OH⁻ dư = 2y − 4z = 0,04. Kết hợp các phương trình: 2x + 4z = 0,1 + 2y; x + y + z = 0,105; 2y − 4z = 0,04. Giải hệ: từ phương trình 2 và 3, y = 0,105 − x − z; thay vào: 2x + 4z = 0,1 + 0,21 − 2x − 2z → 4x + 6z = 0,31; và 2(0,105 − x − z) − 4z = 0,04 → 2x + 6z = 0,17. Trừ: 2x = 0,14 → x = 0,07; z = 0,005; y = 0,03. Kiểm tra: khí tổng = 0,07 + 0,03 + 0,005 = 0,105 ✓; electron anot = 2(0,07) + 4(0,005) = 0,16 = electron catot 0,1 + 2(0,03) ✓; OH⁻ dư = 0,06 − 0,02 = 0,04 ✓. Số mol electron truyền qua = 0,16 mol → t = nF/I = 0,16 × 96500/2 = 7720 giây.

Định hướng tư duy giải (nguồn: trang 100):
• 965s → $n_{Cu}=n_{C{l}_2}=\frac{2,7}{64+71}=0,02^{mol}$ → m = 1,28 gam
• 3860s → $\{\begin{array}{l}{n}_{Cu}=0,08^{mol}\\ n_{C{l}_2}=x^{mol}\\ n_{O_2}=y^{mol}\end{array}\to \{\begin{array}{l}71x+32y=9,15-0,08.64\\ 2x+4y=0,08.2\end{array}\to \{\begin{array}{l}x=0,05\\ y=0,015\end{array}$
• t(s) → $\{\begin{array}{l}{n}_{Cu}=0,1^{mol}\\ n_{H_2}=a^{mol}\\ n_{C{l}_2}=0,05^{mol}\\ n_{O_2}=b^{mol}\end{array}\to \{\begin{array}{l}0,1.64+2a+0,05.71+32b=11,11\\ 0,1.2+2a=0,05.2+4b\end{array}\to \{\begin{array}{l}a=0,02\\ b=0,035\end{array}\to t=5790$

Định hướng tư duy giải:
• $n_{CuC{l}_2}=\frac{13,64-0,08.35,5}{135}=0,08^{mol}$
• $X\{\begin{array}{l}F{e}_2{O}_3:0,04^{mol}\\ CuO:0,08^{mol}\\ -\stackrel{\text{BTKL}}{\to }FeO:0,2^{mol}\end{array}$ $-\stackrel{\text{BT Cl}}{\to }$ $n_{HCldu}=0,1^{mol}$
• Dung dịch sau điện phân:
$\to \{\begin{array}{l}FeC{l}_2:0,28^{mol}\\ HCl:0,1^{mol}\end{array}\to \{\begin{array}{l}-\stackrel{\text{BTe}}{\to }{n}_{Ag}=0,28-3.\frac{0,1}{4}=0,205^{mol}\\ n_{AgCl}=0,66^{mol}\end{array}\to m_{\downarrow }=116,85$ gam

(AI giải đề cho tôi)
n_Al = 5,4.10^6 / 27 = 2.10^5 mol. Số electron trao đổi ở cathode: 3 × 2.10^5 = 6.10^5 mol e⁻. Tại anode, carbon bị oxi hóa thành CO₂ (C + 2O²⁻ → CO₂ + 4e) và CO (C + O²⁻ → CO + 2e). Gọi x, y lần lượt là mol CO₂ và CO, với x/y = 80/20 = 4. Bảo toàn electron: 4x + 2y = 6.10^5, thay x = 4y → 18y = 6.10^5 → y = 3,333.10^4 mol; x = 1,333.10^5 mol. Tổng carbon bị oxi hóa: x + y = 1,667.10^5 mol → m_C = 12 × 1,667.10^5 = 2.10^6 g = 2 tấn. Khớp với đáp án nguồn (2).