Các câu hỏi trắc nghiệm luyện thi môn Hóa học Lớp 12 - Chương 5 Chủ đề 2: Điều chế kim loại - Nguyễn Văn Phong
I. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM
A. Nguyên tắc chung
Khử ion kim loại thành nguyên tử: M ne M n
B. Phương pháp
1. Phương pháp nhiệt luyện
Điều chế kim loại có tính khử trung bình như: Zn, Fe, Sn,
Pb
Nguyên tắc: Oxit kim loại C,CO,H ,Al. 2 Kim loại
2. Phương pháp thủy luyện
Điều chế những kim loại có tính khử yếu như: Cu, Hg,
Ag, Au
Ví dụ: Fe2O3 + 3CO t 2Fe + 3CO
Ví dụ: Fe + Cu2 → Fe2 + Cu
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Các câu hỏi trắc nghiệm luyện thi môn Hóa học Lớp 12 - Chương 5 Chủ đề 2: Điều chế kim loại - Nguyễn Văn Phong", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Nguyễn Văn Phong -mobile : 0936214447 Trang 1 CHƯƠNG 5 Chủ đề 2: ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI I. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM A. Nguyên tắc chung Khử ion kim loại thành nguyên tử: nM ne M B. Phương pháp 1. Phương pháp nhiệt luyện Điều chế kim loại có tính khử trung bình như: Zn, Fe, Sn, Pb Nguyên tắc: Oxit kim loại 2C,CO,H ,Al... Kim loại 2. Phương pháp thủy luyện Điều chế những kim loại có tính khử yếu như: Cu, Hg, Ag, Au Nguyên tắc: Kim loại mạnh đẩy kim loại yếu ra khỏi dung dịch muối của nó. 3. Phương pháp điện phân a. Điện phân nóng chảy Điều chế kim loại hoạt động hóa học mạnh như: K, Na, Ca, Mg, Al. Nguyên tắc: Khử ion kim loại bằng dòng điện (Điện phân nóng chảy muối, bazơ, oxit của các kim loại có tính khử mạnh). b. Điện phân dung dịch Điều chế kim loại hoạt động trung bình hoặc yếu. Nguyên tắc: Điện phân dung dịch muối của chúng. Công thức Faraday: AItm nF Trong đó: m: Khối lượng chất thu được ở cực âm (gam). A: Khối lượng mol nguyên tử chất thu được ở điện cực. n: Số electron mà nguyên tử hoặc ion đã cho hoặc nhận. I: Cường độ dòng điện (ampe). t: Thời gian điện phân (giây). F: Hằng số Faraday (F = 96500). Ví dụ: Fe2O3 + 3CO t 2Fe + 3CO2 Ví dụ: Fe + 2 Cu → 2 Fe + Cu Ví dụ: 2Al2O3 dpnc 4Al + 3O2 ↑ Ở catot: 3 3 Al e Al Ở anot: 2 22 4 O O e Ví dụ: CuCl2 dpdd Cu + Cl2 Ở catot: 2 2 Cu e Cu Ở anot: 22 2 Cl Cl e CÁC GIÁO VIÊN MUA TÀI LIỆU HÓA 10,11,12 XIN LIỆ HỆ ZALO: 0936214447 (NGUYỄN VĂN PHONG ) SƠ ĐỒ HỆ THỐNG HÓA NHIỆT LUYỆN Điều chế kim loại có tính khử trung bình như: Zn, Fe, Sn, Pb Nguyên tắc: Oxit kim loại 2C,CO,H ,Al... Kim loại Điều chế những kim loại có tính khử yếu như: Cu, Hg, Ag, Au.. Nguyên tắc: Kim loại mạnh đẩy kim loại yếu ra khỏi dung dịch muối của nó. THỦY LUYỆN ĐIỆN PHÂN Điện phân nóng chảy Điện phân dung dịch Điện phân nóng chảy muối, bazơ, oxit của các kim loại có tính khử mạnh như: K, Na, Ca, Al. dpnc n 22MCl 2M nCl dpnc x y 2 yM O xM O 2 dpnc 2 2n4M OH 4M 2nH O nO Điện phân dung dịch muối của các kim loại có tính khử yếu và trung bình như Zn, Fe, Sn, Pb, Cu, Hg, Ag, Catot (-): sự khử 3Li Al : không bị điện phân. Thứ tự điện phân: 3 2 2Ag Fe Cu Fe ... Anot (+): sự oxi hóa Một số anion gốc axit 2 34 3 4SO , NO ,PO ,... không bị điện phân. Thứ tự điện phân: 2 2S I Br Cl RCOO OH H O Công thức Faraday A.I.tm nF Cường độ dòng điện (A). Thời gian điện phân (giây). Khối lượng mol nguyên tử của chất thu được ở điện cực. Hằng số Faraday (F = 96500). Số electron mà nguyên tử hoặc ion đã cho hoặc nhận. Khối lượng chất thu được ở điện cực (gam). e trao doi I.tn F Đ IỀ U C H Ế K IM L O Ạ I N gu yê n tắ c ch un g: K hử io n ki m lo ại th àn h ng uy ên tử : M n+ + n e → M II. CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: Lí thuyết trọng tâm Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Nguyên tắc chung để điều chế kim loại là A. oxi hóa ion kim loại trong hợp chất thành nguyên tử kim loại. B. khử ion kim loại trong hợp chất thành nguyên tử kim loại. C. cho hợp chất chứa ion kim loại tác dụng với chất oxi hóa. D. cho hợp chất chứa ion kim loại tác dụng với chất khử. Hướng dẫn giải Nguyên tắc điều chế kim loại là khử ion kim loại thành nguyên tử. nM ne M → Chọn B. Ví dụ 2: Dãy các kim loại có thể điều chế bằng phương pháp nhiệt luyện là: A. Na, Fe, Cu B. Fe, Cu, Zn C. Mg, K, Cu D. Na, Ca, Ba Hướng dẫn giải Phương pháp nhiệt luyện dùng để điều chế các kim loại trung bình và yếu. → Các kim loại đứng sau Al trong dãy điện hóa đều có thể được điều chế bằng phương pháp nhiệt luyện. Vì Na, Mg, K, Ca, Ba đều đứng trước Al trong dãy điện hóa → Loại A, C, D. → Chọn B. Ví dụ 3: Cho một luồng khí H2 dư đi qua ống sứ chứa CuO, PbO, CaO, Al2O3, Fe2O3 nung nóng ở nhiệt độ cao. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, chất rắn còn lại trong ống sứ là: A. Cu, Pb, Ca, Al2O3, Fe B. CuO, PbO, Ca, Al, Fe C. Cu, Pb, CaO, Al2O3, Fe D. Cu, PbO, CaO, Al, Fe Hướng dẫn giải H2 khử được oxit của các kim loại đứng sau Al trong dãy điện hóa thành kim loại. → H2 khử được CuO, PbO, Fe2O3 thành Cu, Pb và Fe. → Chất rắn còn lại trong ống sử là Cu, Pb, CaO, Al2O3, Fe. → Chọn C. Ví dụ 4: Trong quá trình điện phân dung dịch Pb(NO3)2 với các điện cực trơ, ion 2Pb di chuyển về A. anot và bị khử. B. catot và bị oxi hóa. C. catot và bị khử. D. anot và bị oxi hóa. Hướng dẫn giải Trong quá trình điện phân dung dịch Pb(NO3)2 với các điện cực trơ, ion 2Pb di chuyển về phía catot và xảy ra quá trình khử ion 2Pb thành kim loại. 2Pb 2e Pb Bên anot xảy ra quá trình điện phân nước. 2H2O → O2 + 4H + 4e → Chọn C. Ví dụ 5: Hình vẽ sau đây mô tả thí nghiệm khí X tác dụng với chất rắn Y, nung nóng sinh ra khí Z: Phản ứng hóa học nào sau đây thỏa mãn thí nghiệm trên là? A. CaSO3 + 2HCl t CaCl2 + SO2 + H2O B. CuO + CO t Cu + CO2 C. 2C + Fe3O4 t 3Fe + 2CO2 D. Fe2O3 + 3H2 t 2Fe + 3H2O Hướng dẫn giải Khí Z được tạo thành từ khí X và chất rắn Y → Loại A, C. Khí Z sinh ra làm vẩn đục dung dịch nước vôi trong → Loại D. Vậy phản ứng hóa học thỏa mãn thí nghiệm trên là: CuO + CO t Cu + CO2 (Khí Z) Khí Z làm vẩn đục nước vôi trong: CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O → Chọn B. Bài tập tự luyện dạng 1 Câu 1: Nguyên tắc điều chế kim loại là A. oxi hóa ion kim loại thành kim loại. B. khử ion kim loại thành nguyên tử kim loại. C. dùng H2 hoặc CO để khử oxit kim loại thành kim loại ở nhiệt độ cao. D. dùng kim loại có tính khử mạnh đẩy kim loại có tính khử yếu hơn ra khỏi dung dịch muối. Câu 2: Phương pháp duy nhất để điều chế kim loại kiềm là A. nhiệt luyện. B. điện phân nóng chảy. C. thủy luyện. D. điện phân dung dịch. Câu 3: Kim loại nào sau đây không thể điều chế bằng phương pháp thủy luyện? A. Ag B. Mg C. Cu D. Fe Câu 4: Nung nóng hỗn hợp bột MgO, Fe2O3, PbO, Al2O3 ở nhiệt độ cao rồi cho dòng khí CO (dư) đi qua hỗn hợp thu được chất rắn gồm: A. MgO, Fe, Pb, Al2O3 B. MgO, FeO, Pb, Al2O3 C. MgO, Fe, Pb, Al D. Mg, Fe, Pb, Al Câu 5: Phản ứng điều chế kim loại nào dưới đây thuộc phương pháp thủy luyện? A. MgCl2 → Mg + Cl2 B. C + ZnO → Zn + CO C. Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu D. 2Al2O3 → 4Al + 3O2 Câu 6: Khi điện phân dung dịch CuCl2 để điều chế kim loại Cu, quá trình xảy ra ở catot (cực âm) là A. 2Cu 2e Cu B. 2Cl 2e 2Cl C. 2Cu Cu 2e D. 22Cl Cl 2e Câu 7: Tiến hành phản ứng khử oxit X thành kim loại bằng khí H2 (dư) theo sơ đồ hình vẽ bên. Oxit X là A. Al2O3 B. FeO C. K2O D. MgO Câu 8: Phương pháp chung để điều chế Na, Ca, Al trong công nghiệp là A. thủy luyện. B. nhiệt luyện. C. điện phân dung dịch. D. điện phân nóng chảy. Câu 9: Để thu được kim loại Cu từ CuSO4 bằng phương pháp thủy luyện có thể dùng kim loại nào sau đây? A. Fe B. Na C. Ag D. Ca Câu 10: Dãy gồm các oxit đều bị Al khử ở nhiệt độ cao thành kim loại là: A. FeO, CuO, Cr2O3 B. FeO, MgO, CuO C. PbO, K2O, SnO D. Fe3O4, SnO, BaO Câu 11: Dãy gồm hai kim loại đều có thể điều chế bằng phương pháp thủy luyện là: A. Fe và Ca B. Mg và Na C. Ag và Cu D. Fe và Ba Câu 12: Dãy gồm hai kim loại được điều chế bằng phương pháp nhiệt luyện là: A. Cu, Fe, Pb B. Cu, Fe, Mg C. Na, Ba, Cu D. Na, Ba, Fe Câu 13: Cho các kim loại sau: K, Ba, Cu và Ag. Số kim loại điều chế được bằng phương pháp điện phân dung dịch (điện cực trơ) là A. 1 B. 4 C. 3 D. 2 Câu 14: Cho các trường hợp sau: (1) Điện phân nóng chảy MgCl2. (2) Điện phân dung dịch ZnSO4. (3) Điện phân dung dịch CuSO4. (4) Điện phân dung dịch NaCl. Số trường hợp ion kim loại bị khử thành kim loại là A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 Câu 15: Khi điện phân hỗn hợp Cu(NO3)2, AgNO3, HNO3 thì thứ tự xảy ra sự khử của những ion là: A. 2Cu , Ag , H B. 2Ag , H ,Cu C. 2Ag ,Cu , H D. 2Cu , H , Ag Dạng 2: Oxit kim loại tác dụng với chất khử Phương pháp giải Viết phương trình hóa học và tính theo phương trình hóa học. Ví dụ: Cho luồng khí CO (dư) đi qua 4,8 gam hỗn hợp X gồm CuO và Fe2O3 (tỉ lệ mol là 1:1) nung 2t x y 2 2 COCO M O M H H O Chú ý: M là các kim loại sau Al trong dãy điện hóa. Công thức tính nhanh: 2 2 2 O trong oxit pu CO pu CO O trong oxit pu H pu H O n n n n n n Nếu hỗn hợp hai khí: 2O trong oxit pu CO H pun n Bảo toàn khối lượng: 2 2 2oxit CO/H chat ran spu CO /H O oxit kim loai O trong oxit O trong oxit pu chat ran giam m m m m m m m m m nóng đến khi phản ứng hoàn toàn, thu được m gam chất rắn. Giá trị của m là A. 3,52 B. 4,48 C. 2,40 D. 4,16 Hướng dẫn giải Gọi số mol của CuO và Fe2O3 lần lượt là a, a mol. Ta có: 4,8a 0,02 mol 80 160 Phương trình hóa học: CuO + CO t Cu + CO2 0,02 → 0,02 mol Fe2O3 + 3CO t 2Fe + 3CO2 0,02 → 0,04 mol chat ran Cu Fem m m 0,02.64 0,04.56 3,52gam → Chọn A. Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Khử hoàn toàn a gam oxit Fe3O4 cần dùng 2,24 lít khí H2 (đktc). Giá trị a là A. 5,8 B. 23,2 C. 11,6 D. 17,4 Hướng dẫn giải 2H n 0,1mol Phương trình hóa học: Fe3O4 + 4H2 t 3Fe + 4H2O 0,025 0,1 mol 3 4Fe O a m 0,025.232 5,8gam → Chọn A. Ví dụ 2: Để khử hoàn toàn 19,36 gam hỗn hợp CuO, FeO, Fe2O3, Fe3O4 cần dùng 7,392 lít khí CO (ở đktc). Khối lượng chất rắn sau phản ứng là A. 14,08 gam B. 15,08 gam C. 10,05 gam D. 10,45 gam Hướng dẫn giải COn 0,33mol Ta có: O trong oxit pu CO phan ungn n 0,33mol chat ran giam O trong oxit pum m 0,33.16 5, 28gam Khối lượng chất rắn sau phản ứng là: chat ran sau pu chat ran ban dau chat ran giamm m m 19,36 5,28 14,08gam → Chọn A. Ví dụ 3: Khử 16 gam Fe2O3 bằng CO dư, sản phẩm khí cho vào bình đựng nước vôi trong dư thu được a gam kết tủa. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của a là A. 30 B. 20 C. 10 D. 40 Hướng dẫn giải 2 3Fe O n 0,1mol Phương trình hóa học: Fe2O3 + 3CO t 2Fe + 3CO2 0,1 → 0,3 mol Sản phẩm khí thu được cho vào bình Ca(OH)2 dư nên 3 2CaCO CO n n 0,3mol 3CaCO a m 0,3.100 30gam → Chọn A. Ví dụ 4: Trong bình kín có chứa 0,5 mol CO và m gam Fe3O4. Đun nóng bình cho tới khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp khí có tỉ khối so với CO ban đầu là 1,457. Giá trị của m là A. 16,8 B. 21,5 C. 22,8 D. 23,2 Hướng dẫn giải Hỗn hợp khí thu được sau phản ứng gồm CO dư (x mol) và CO2 (y mol). Bảo toàn nguyên tố C: 2CO ban dau CO du CO n n n 0,5mol x y 0,5 (*) Theo đề bài: hhM 1, 457.28 40,796 2 2 CO du CO CO CO m m 40,796 n n 28x 44y 40,796 0,5 28x 44y 20,398 (**) Từ (*) và (**) suy ra: x 0,1; y 0, 4 Phương trình hóa học: 4CO + Fe3O4 t 3Fe + 4CO2 0,1 0,4 mol 3 4Fe O m m 0,1.232 23,2gam → Chọn D. Bài tập tự luyện dạng 2 Bài tập cơ bản Câu 1: Để khử hoàn toàn 19,6 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3 cần dùng vừa đủ 2,24 lít H2 (đktc). Khối lượng Fe thu được là A. 15 gam B. 16 gam C. 17 gam D. 18 gam Câu 2: Cho V lít khí CO (ở đktc) phản ứng với một lượng dư hỗn hợp chất rắn gồm CuO và Fe3O4 nung nóng. Sau khi phản ứng hoàn toàn, khối lượng hỗn hợp chất rắn giảm 0,32 gam. Giá trị của V là A. 0,112 B. 0,224 C. 0,448 D. 0,560 Câu 3: Cho luồng khí CO (dư) đi qua 9,1 gam hỗn hợp gồm CuO và Al2O3 nung nóng đến khi phản ứng hoàn toàn, thu được 8,3 gam chất rắn. Khối lượng CuO có trong hỗn hợp ban đầu là A. 4,0 gam B. 8,3 gam C. 2,0 gam D. 0,8 gam Câu 4: Cho khí CO qua ống chứa 15,2 gam hỗn hợp gồm CuO và FeO nung nóng. Sau một thời gian thu được hỗn hợp khí B và 13,6 gam chất rắn C. Cho B tác dụng với dung dịch Ca(OH)2 dư thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là A. 15 B. 10 C. 20 D. 25 Câu 5: Dẫn luồng khí CO dư đi qua 2,4 gam hỗn hợp CuO và Fe2O3 nung nóng đến phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 1,76 gam chất rắn. Phần trăm khối lượng CuO có trong hỗn hợp ban đầu là A. 47,06% B. 26,67% C. 66,67% D. 33,33% Câu 6: Cho V lít (đktc) khí H2 đi qua bột CuO đun nóng, thu được 38,4 gam Cu. Nếu cho V lít khí H2 đi qua bột Fe2O3 đun nóng thì lượng Fe thu được là A. 25,2 gam B. 26,4 gam C. 22,4 gam D. 33,6 gam Câu 7: Cho 4,48 lít khí CO (đktc) phản ứng với 8 gam một oxit kim loại, sau khi phản ứng hoàn toàn, thu được m gam kim loại và hỗn hợp khí có tỉ khối so với H2 là 20. Giá trị của m là A. 7,2 B. 3,2 C. 6,4 D. 5,6 Câu 8: Cho m gam hỗn hợp X gồm CuO, Fe2O3, FeO tác dụng vừa đủ với 100 ml dung dịch chứa H2SO4 1M và HCl 1M. Để khử hoàn toàn m gam hỗn hợp X (nung nóng) cần tối thiểu V lít khí CO (đktc). Giá trị của V là A. 4,48 B. 6,72 C. 3,36 D. 1,12 Bài tập nâng cao Câu 9: Dùng CO khử hoàn toàn 2,88 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3 thu được 2,24 gam chất rắn. Mặt khác, để hòa tan hoàn toàn 2,88 gam X cần vừa đủ 100 ml dung dịch HCl, nồng độ a mol/l. Kết thúc thí nghiệm, thu được 224 ml khí (đktc). Giá trị của a là A. 1,0 B. 0,5 C. 1,6 D. 0,8 Câu 10: Cho khí CO qua m gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 nung nóng, sau một thời gian thu được hỗn hợp chất rắn Y và hỗn hợp khí Z. Cho toàn bộ Z vào dung dịch Ca(OH)2 dư, đến phản ứng hoàn toàn thu được 4 gam kết tủa. Mặt khác, hòa tan hoàn toàn Y trong dung dịch H2SO4 đặc, nóng (dư) thu được 1,008 lít khí SO2 (đktc) là sản phẩm khử duy nhất và dung dịch chứa 18 gam muối. Giá trị của m gần nhất với A. 9 B. 6 C. 5 D. 7 Dạng 3: Điện phân Bài toán 1: Xác định lượng chất trong quá trình điện phân Phương pháp giải Xác định lượng chất trong phản ứng điện phân Công thức Faraday: AItm nF Bước 1: Tính e trao doin e trao doi Itn F Bước 2: Viết quá trình điện phân. Bước 3: Tính lượng chất đã điện phân hoặc lượng chất thu được sau điện phân. Chú ý: khi khi anot khi catotV V V dung dich giam KL khi thoat ram m m catot kim loai catotm m Chú ý: Nếu biết catot bắt đầu thoát khí → Khí thoát ra ở cả hai điện cực. Khi đó nước bắt đầu điện phân ở catot: 2H2O + 2e → 2OH + H2 Ví dụ: Điện phân 100 ml dung dịch CuSO4 1M với điện cực trơ, cường độ dòng điện là 5A trong thời gian 25 phút 44 giây thì dừng lại. Khối lượng dung dịch giảm sau điện phân là A. 2,88 gam B. 3,84 gam C. 2,56 gam D. 3,20 gam Hướng dẫn giải Đổi: 25 phút 44 giây = 25.60 + 44 = 1544 giây Theo hệ quả của công thức Faraday: e trao doi It 5.1544n 0,08mol F 96500 Quá trình điện phân: Ở catot (-): 2Cu 2e Cu 0,08 → 0,04 mol Ở anot (+): 2H2O → O2 + 4H + 4e 0,02 0,08 mol 2 Cu O m 0,04.64 2,56gam m 0,02.32 0,64gam Ta có: 2dung dich giam Cu O m m m dung dich giamm 2,56 0,64 3,2gam → Chọn D. Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Điện phân 200 ml dung dịch AgNO3 0,4M với điện cực trơ, I = 5A. Sau 19 phút 18 giây, khối lượng Ag thu được ở catot là A. 7,56 gam B. 4,32 gam C. 8,64 gam D. 6,48 gam Hướng dẫn giải Đổi: 19 phút 18 giây = 19.60 + 18 = 1158 giây Theo công thức Faraday: Ag AItm nF Ag 108.5.1158m 1.96500 Agm 6,48gam → Chọn D. Ví dụ 2: Điện phân 500 ml dung dịch CuSO4 0,1M (điện cực trơ) với cường độ dòng điện 10A, thời gian điện phân là 32 phút 10 giây. Tổng thể tích khí (đktc) sinh ra ở catot và anot là A. 1,12 lít B. 0,56 lít C. 3,36 lít D. 2,24 lít Hướng dẫn giải Đổi: 32 phút 10 giây = 32.60 + 10 = 1930 giây 4CuSO n 0,05mol Ta có: e trao doi It 10.1930n 0,2 mol F 96500 Quá trình điện phân: Ở catot (-): Ở anot (+): 2Cu 2e Cu 2H2O → 4H + O2 + 4e 2H2O + 2e → 2OH + H2 Ở catot, ta có: 2 2e trao doi HCun 2n 2n 2H 0, 2 2.0,05 2n 2H 0,2 2.0,05n 0,05mol 2 2H V 0,05.22, 4 1,12 lít Ở anot, ta có: 2e trao doi O n 4n 2O 0,2 4n 2O 0, 2n 0,05mol 4 2O V 0,05.22, 4 1,12 lít → Tổng thể tích khí sinh ra ở catot và anot là 1,12 1,12 2, 24 lít → Chọn D. Ví dụ 3: Điện phân dung dịch chứa m gam hỗn hợp gồm Cu(NO3)2 và KCl bằng điện cực trơ, màng ngăn xốp với cường độ dòng điện không đổi. Sau thời gian t giây, ở anot thoát ra 2,688 lít hỗn hợp khí (đktc). Nếu thời gian điện phân là 2t giây, thể tích khí thoát ra ở anot gấp 3 lần thể tích khí thoát ra ở catot (đo cùng điều kiện), đồng thời khối lượng catot tăng 18,56 gam. Giá trị của m là A. 55,34 B. 63,46 C. 53,42 D. 60,87 Hướng dẫn giải Quá trình điện phân: Ở catot (-): Ở anot (+): 2Cu 2e Cu 2Cl → Cl2 + 2e 2H2O + 2e → 2OH + H2 2H2O → 4H + O2 + 4e Xét thời gian t giây: khi o anotn 0,12mol Gọi số mol Cl2 là x mol. 2O n 0,12 x mol Ta có: 2 2e trao doi Cl O n 2n 4n 2x 4 0,12 x 0, 48 2x mol Xét thời gian 2t giây: e trao doin 2. 0,48 2x 0,96 4x mol Ta có: 2 2 2 e trao doi Cl Cl O n 2n 0,96 4x 2xn x mol n 0, 24 1,5x mol 4 4 khi o anotn x 0,24 1,5x 0, 24 0,5x mol 2H khi o catot 1 0,5xn n . 0, 24 0,5x 0,08 mol 3 3 Khối lượng catot tăng 18,56 gam: Cu 18,56n 0,29 mol 64 Ta có phương trình: 2e trao doi Cu H n 2n 2n 0,5x0,96 4x 2.0, 29 2. 0,08 3 x 0,06 Bảo toàn nguyên tố Cu, Cl: 3 2 2 CuCu NO KCl Cl n n 0, 29 mol n 2n 2x 0,12 mol m 0, 29.188 0,12.74,5 63,46gam → Chọn B. Bài toán 2: Xác định thời gian điện phân Phương pháp giải Ví dụ: Điện phân 100 ml dung dịch CuSO4 0,2M và AgNO3 0,1M với cường độ dòng điện I 3,86A . Sau t giây, khối lượng kim loại bám trên catot là 1,72 gam. Giá trị của t là A. 250 B. 1000 C. 500 D. 750 Hướng dẫn giải Bước 1: Viết quá trình điện phân. Bước 2: Xác định lượng sản phẩm thu được ở một trong hai điện cực. Bước 3: Tính e trao doin . Bước 4: Tính thời gian điện phân: en .Ft I 4 3CuSO AgNO n 0,02mol; n 0,01mol 2Cu Ag n 0,02 mol; n 0,01mol Ở catot (−): Ag 1e Ag (1) 2Cu 2e Cu (2) Nếu Ag điện phân hết, 2Cu chưa điện phân: kim loai Agm m 0,01.108 1,08gam Nếu Ag và 2Cu đều điện phân hết: kim loai Ag Cum m m 0,01.108 0,02.64 2,36gam Ta thấy: 1,08 1,72 2,36 Ag điện phân hết, 2Cu điện phân một phần. Ta có: Cu kim loai Agm m m 1,72 1,08 0,64gam Cun 0,01mol Theo (1), (2): e trao doi Ag Cun n 2n 0,01 2.0,01 0,03mol en .F 0,03.96500t 750s I 3,86 → Chọn D. Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Điện phân với điện cực trơ dung dịch chứa 0,2 mol Cu(NO3)2, cường độ dòng điện 2,68A, trong thời gian t (giờ), thu được dung dịch X. Cho 14,4 gam bột Fe vào X, thu được khí NO (sản phẩm khử duy nhất của 5N ) và 13,5 gam chất rắn. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn và hiệu suất của quá trình điện phân là 100%. Giá trị của t là A. 1,00 B. 1,20 C. 0,50 D. 0,25 Hướng dẫn giải 23 32Cu NO Cu NO n 0, 2 mol n 0,2 mol; n 0, 4mol Gọi số mol 2Cu tham gia điện phân là x mol. Quá trình điện phân: Ở catot (−): Ở anot (+): 2Cu 2e Cu 2H2O → O2 + 4H + 4e x → 2x mol 2x 2x mol Sau điện phân, dung dịch X có 20, 2 x mol Cu , 2x mol H và 0,4 mol 3NO . Cho 14,4 gam Fe vào dung dịch X thu được 13,5 gam chất rắn nên ta có quá trình trao đổi electron: Fe → 2Fe + 2e 2Cu + 2e → Cu 4H + 3NO + 3e → NO + 2H2O Bảo toàn electron: 2Fe Cu H 32n 2n n 4 Fe2n 2. 0,2 x 0,75.2x Fen 0,2 0,25x mol Ta có: Fe dum 14,4 56. 0,2 0, 25x 3, 2 14x gam Cum 64 0,2 x 12,8 64x gam Sau phản ứng thu được 13,5 gam chất rắn gồm Fe dư và Cu sinh ra. 3,2 14x 12,8 64x 13,5 x 0,05 e trao doin 2x 0,1mol → Thời gian điện phân là: nF 0,1.96500t 3600s 1h I 2,68 → Chọn A. Bài toán 3: Đồ thị Phương pháp giải Bước 1: Đặt ẩn I F Bước 2: Xác định dạng đồ thị. Từ đó viết được quá trình điện phân. Dạng đồ thị có dạng gấp khúc 3 đoạn: Đoạn 2 có độ dốc lớn hơn đoạn 1 thì kim loại điện phân hết ở đoạn 1, catot thoát ra khí H2 ở đoạn 2. Đoạn 2 có độ dốc nhỏ hơn đoạn 1 thì kim loại còn dư sau đoạn 1, anot thoát ra khí O2 ở đoạn 2. Bước 3: Tính toán theo dữ kiện của đồ thị. Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp CuSO4 và NaCl vào nước, thu được dung dịch X. Tiến hành điện phân X với các điện cực trơ, màng ngăn xốp, dòng điện có cường độ không đổi. Tổng số mol khí thu được trên cả hai điện cực (n) phụ thuộc vào thời gian điện phân (t) được mô tả như đồ thị bên (đồ thị gấp khúc tại các điểm M, N). Giả sử hiệu suất điện phân là 100%, bỏ qua sự bay hơi của nước. Giá trị của m là A. 13,42 B. 11,08 C. 15,76 D. 17,48 Hướng dẫn giải Gọi I x F Quá trình điện phân: Ở catot (-): Ở anot (+): 2Cu 2e Cu (1) 22Cl Cl 2e (2) 2H2O + 2e 2OH + H2 (3) 2H2O 4H + O2 + 4e (4) Do độ dốc của đoạn 2 > độ dốc của đoạn 1 → Ở đoạn 2 sinh ra khí Cl2 và H2. Xét đoạn 1: Chỉ có Cl2 thoát ra (xảy ra (1) và (2)). e trao doit a s n ax mol Lại có: 2khi sinh ra Cl sinh ra o OM n 0,04 mol n 0,04 mol 2e trao doi Cl n ax 2n 0,08mol Bảo toàn electron: 2Cu Cl sinh ra OM n n 0,04 mol → Khi đó 2Cu đã phản ứng hết: 2 4CuSO CuCu n n n 0,04 mol Xét đoạn 2 và 3: Khí gồm Cl2, H2 và O2 (xảy ra (2), (3) và (4)). e trao doit 3,5a s n 3,5ax 0,08 3,5.0,08 0,08 0, 2 mol 2H 0,2n 0,1mol 2 Ta có: 2 2Cl O e trao doi 2n 4n n 0,2 mol (*) Khí sinh ra ở đoạn 2, 3 là: 0, 21 0,04 0,17 mol 2 2 2Cl O H n n n 0,17 mol 2 2Cl O n n 0,17 0,1 0,07 mol (**) Từ (*) và (**) suy ra: 2 2Cl O n 0,04 mol; n 0,03mol 2 2 2Cl sinh ra Cl sinh ra doan OM Cl sinh ra o doan 2,3 n n n 0,04 0,04 0,08mol Bảo toàn nguyên tố Cl: 2NaCl Cl n 2n 0,16mol m 0,04.160 0,16.58,5 15,76gam → Chọn C. Ví dụ 2: Hòa tan m gam hỗn hợp CuSO4 và KCl vào nước thu được dung dịch X. Điện phân dung dịch X với cường độ dòng điện không đổi (điện cực trơ, màng ngăn xốp). Thể tích khí (V) thoát ra theo thời gian (t) được biểu diễn theo đồ thị bên. Nếu dừng điện phân ở thời điểm 250 giây thu được dung dịch Y. Nhúng thanh nhôm (dư) vào Y, sau khi phản ứng hoàn toàn thu được dung dịch Z. Khối lượng dung dịch Z thay đổi như thế nào so với dung dịch Y? A. Giảm 1,88 gam. B. Tăng 1,84 gam. C. Giảm 1,52 gam. D. Tăng 0,04 gam. Hướng dẫn giải Gọi I x F Quá trình điện phân: Ở catot (-): Ở anot (+): 2Cu 2e Cu (1) 22Cl Cl 2e (2) 2H2O + 2e 2OH + H2 (3) 2H2O 4H + O2 + 4e (4) Do độ dốc của đoạn 2 < độ dốc của đoạn 1 → Ở đoạn 2 sinh ra khí O2. Xét đoạn 1: Chỉ có Cl2 thoát ra (xảy ra (1) và (2)). e trao doit 200s n 200x mol Bảo toàn electron: 2 2 2 Cu ClCu ClCl 200xn n n 100x mol 2 n 2n 200x mol Khi đó Cl hết, 2Cu còn dư. Xét đoạn 2: Khí sinh ra là O2 (xảy ra (1) và (4)). e trao doit 350s n 350x 200x 150x mol Bảo toàn electron: 2O sinh ra doan 2 Cu sinh ra doan 2 150xn 37,5x mol 4 150xn 75x mol 2 Khi đó khí 2Cu đã hết: 2Cun 100x 75x 175x mol Xét đoạn 3: Khí gồm H2 và O2 (xảy ra (3) và (4)). e trao doi o doan 3t 450s n 450x 350x 100x mol Bảo toàn electron: 2 2 H e trao doi O e trao doi 1n n 50x mol 2 1n n 25x mol 4 2O n 37,5x 25x 62,5x mol Khi đó khí sinh ra: 2 2 2Cl H O 3,808n n n 0,17 mol 22,4 100x 62,5x 50x 0,17 4x 8.10 Từ khi bắt đầu điện phân đến thời điểm 250 giây (xảy ra quá trình (1), (2) và (3)): 4 e trao doin 250.8.10 0,2 mol 2Cu Cl n 175x 0,14 mol; n 200x 0,16mol Quá trình điện phân: Ở catot (-): Ở anot (+): 2Cu 2e Cu 22Cl Cl 2e 0,10,2 0,1 0,16 0,16 mol 2H2O 4H + O2 + 4e 0,04 0,010,04 mol Dung dịch Y gồm H (0,04 mol), 2Cu dư (0,14 – 0,1 = 0,04 mol). Phương trình hóa học: 3 2 3Al + 3H Al H 2 0,04 3 0,04 0,02 mol 2 32Al 3Cu 2Al 3Cu 0,08 3 0,04 0,04 mol 2dung dich Y thay doi Al H Cu m m m m 0,04.27 0,02.2 0,04.64 1,52gam Vậy dung dịch Y giảm 1,52 gam. → Chọn C. Bài tập tự luyện dạng 3 Bài tập cơ bản Câu 1: Điện phân nóng chảy muối nMCl với điện cực trơ. Khi catot thu được 16 gam kim loại M thì ở anot thu được 5,6 lít khí Cl2 (đktc). Kim loại M là A. Mg B. Fe C. Cu D. Ca Câu 2: Điện phân đến hết 0,2 mol Cu(NO3)2 trong dung dịch với điện cực trơ, thì sau điện phân khối lượng dung dịch đã giảm bao nhiêu gam? A. 3,2 gam B. 12,8 gam C. 16,0 gam D. 20,0 gam Câu 3: Điện phân 500 ml dung dịch CuSO4 0,4M (điện cực trơ) cho đến khi ở catot thu được 9,6 gam kim loại thì thể tích khí (đktc) thu được ở anot là A. 4,48 lít B. 2,24 lít C. 1,12 lít D. 1,68 lít Câu 4: Điện phân dung dịch hỗn hợp gồm 14,9 gam KCl và 28,2 gam Cu(NO3)2 (điện cực trơ, màng ngăn xốp) đến khi khối lượng dung dịch giảm 15,1 gam thì ngừng điện phân (giả thiết lượng nước bay hơi không đáng kể). Khối lượng kim loại thu được ở catot là A. 15,1 gam B. 6,4 gam C. 7,68 gam D. 9,6 gam Câu 5: Điện phân 200 ml dung dịch CuSO4 với điện cực trơ bằng dòng điện một chiều I = 9,65A. Khi thể tích khí thoát ra ở cả hai điện cực đều là 1,12 lít (đktc) thì dừng điện phân. Khối lượng kim loại sinh ra ở catot và thời gian điện phân là A. 3,2 gam và 2000s. B. 2,2 gam và 800s. C. 6,4 gam và 3600s. D. 5,4 gam và 800s. Câu 6: Điện phân dùng điện cực trơ dung dịch muối sunfat kim loại hóa trị II với cường độ dòng điện 3A. Sau 1930 giây thấy khối lượng catot tăng 1,95 gam. Muối sunfat đã điện phân là A. CuSO4 B. NiSO4 C. MgSO4 D. ZnSO4 Câu 7: Điện phân có màng ngăn 500 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm CuCl2 0,1M và NaCl 0,5M (điện cực trơ, hiệu suất 100%) với cường độ dòng điện 5A trong 3860 giây. Dung dịch thu được sau điện phân có khả năng hòa tan m gam Al. Giá trị lớn nhất của m là A. 4,05 B. 2,70 C. 1,35 D. 5,40 Câu 8: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp X gồm CuSO4 và KCl vào nước, thu được dung dịch Y. Điện phân Y (có màng ngăn, điện cực trơ) đến khi nước bắt đầu điện phân ở cả hai điện cực thì dừng điện phân. Số mol khí thoát ra ở anot bằng 4 lần số mol khí thoát ra từ catot. Phần trăm khối lượng của CuSO4 trong X là A. 61,70% B. 34,93% C. 50,63% D. 44,61% Bài tập nâng cao Câu 9: Điện phân (với điện cực trơ) 200 ml dung dịch CuSO4 nồng độ x mol/l, sau một thời gian thu được dung dịch Y vẫn còn màu xanh và khối lượng giảm 8 gam so với dung dịch ban đầu. Cho 16,8 gam bột sắt vào Y, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 12,4 gam kim loại. Giá trị của x là A. 2,25 B. 3,25 C. 1,25 D. 1,50 Câu 10: Điện phân với điện cực trơ dung dịch chứa 0,1 mol Cu(NO3)2, cường độ dòng điện 2,68A, trong thời gian t giờ, thu được dung dịch X. Cho 10 gam Fe vào X, thu được khí NO (sản phẩm khử duy nhất của 5N ) và 7,8 gam hỗn hợp kim loại. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn và hiệu suất điện phân 100%. Giá trị của t là A. 0,60 B. 1,00 C. 0,25 D. 1,2 Câu 11: Điện phân dung dịch hỗn hợp NaCl và 0,05 mol CuSO4 bằng dòng điện một chiều có cường độ 2A (điện cực trơ, có màng ngăn). Sau thời gian t giây thì ngừng điện phân, thu được khí ở hai điện cực có tổng thể tích là 2,352 lít (đktc) và dung dịch X. Dung dịch X hòa tan được tối đa 2,04 gam Al2O3. Giả sử hiệu suất điện phân là 100%, các khí sinh ra không tan trong dung dịch. Giá trị của t là A. 9650 B. 8685 C. 7720 D. 9408 Câu 12: Tiến hành điện phân (điện cực trơ, màng ngăn) một dung dịch hỗn hợp RSO4 0,3M và KCl 0,2M với cường độ dòng I = 0,5A. Sau thời gian t giây thu được kim loại ở catot và 1,344 lít (đktc) hỗn hợp khí ở anot. Sau thời gian 3t giây thu được hỗn hợp khí có thể tích là 4,256 lít (đktc). Biết hiệu suất phản ứng là 100%, R có hóa trị không đổi. Giá trị của t là A. 23160 B. 27020 C. 19300 D. 28950 Câu 13: Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp CuSO4 và NaCl vào nước, thu được dung dịch X. Tiến hành điện phân X với các điện cực trơ, màng ngăn xốp, dòng điện có cường độ không đổi. Tổng số mol khí thu được trên cả hai điện cực (n) phụ thuộc vào thời gian điện phân (t) được mô tả như đồ thị hình bên (đồ thị gấp khúc tại các điểm M, N). Giả sử hiệu suất điện phân là 100%, bỏ qua sự bay hơi của H2O. Giá trị của m là A. 23,64 B. 16,62 C. 20,13 D. 26,22 Câu 14: Điện phân dung dịch hỗn hợp CuSO4 và KCl bằng dòng điện một chiều có cường độ 5A (điện cực trơ, màng ngăn xốp, hiệu suất điện phân 100%, các khí sinh ra không tan trong dung dịch). Toàn bộ khí sinh ra trong quá trình điện phân (ở hai điện cực) theo thời gian được biểu diễn bằng đồ thị bên. Giá trị của z là A. 5790 B. 3860 C. 6755 D. 7720 Câu 15: Điện phân dung dịch X chứa Cu(NO3)2 và NaCl với điện cực trơ thấy thể tích khí thoát ra ở cả hai điện cực (V lít) và thời gian điện phân (t giây) phụ thuộc nhau như trên đồ thị bên. Nếu điện phân dung dịch trong thời gian 2,5a giây rồi cho dung dịch sau điện phân tác dụng với lượng Fe dư (NO là sản phẩm khử duy nhất của 5N ) thì khối lượng Fe tối đa đã phản ứng là A. 7,0 gam B. 4,2 gam C. 6,3 gam D. 9,1 gam ĐÁP ÁN Dạng 1: Lí thuyết trọng tâm 1 - B 2 - B 3 - B 4 - A 5 - C 6 - A 7 - B 8 - D 9 - A 10 - A 11 - C 12 - A 13 - D 14 - C 15 - C Câu 2: Phương pháp chung để điều chế các kim loại kiềm (Na, K ), kim loại kiềm thổ (Ca, Ba, Mg ) và nhôm (Al) trong công nghiệp là điện phân nóng chảy muối hoặc oxit của chúng. Câu 4: Khí CO chỉ khử được oxit của kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học. → Hỗn hợp rắn gồm: MgO, Fe, Pb, Al2O3. Câu 5: Cơ sở của phương pháp thủy luyện là khử những ion kim loại trong dung dịch muối bằng kim loại có tính khử mạnh hơn như Fe, Zn Câu 6: Trong quá trình điện phân dung dịch, bên catot (cực âm) luôn xảy ra quá trình khử ion kim loại 2Cu 2e Cu Câu 7: Oxit X phải thỏa mãn điều kiện là X là oxit của kim loại đứng sau Al trong dãy điện hóa. → Oxit X là FeO. Câu 8: Phương pháp chung để điều chế Na, Ca, Al trong công nghiệp là điện phân nóng chảy. Câu 9: Cơ sở của phương pháp thủy luyện là khử những ion kim loại trong dung dịch muối bằng kim loại có tính khử mạnh hơn Fe, Zn A đúng vì Fe có tính khử mạnh hơn Cu. B sai vì Na có tính khử rất mạnh và Na khử nước có trong dung dịch CuSO4. C sai vì Ag có tính khử yếu hơn Cu. D sai do Ca có tính khử rất mạnh nên Ca khử nước có trong dung dịch CuSO4. Câu 10: Ở nhiệt độ cao, Al có thể khử được oxit của những kim loại có tính khử yếu hơn Al. Câu 13: Các kim loại được điều chế bằng phương pháp điện phân dung dịch là: Cu, Ag. Câu 14: Các trường hợp ion kim loại bị khử thành kim loại là: (1), (2), (3). Dạng 2: Oxit kim loại tác dụng với chất khử 1 - D 2 - C 3 - A 4 - B 5 - D 6 - C 7 - D 8 - D 9 - C 10 - D Câu 1: Ta có: 2O mat di H n n 0,1mol chat ran giamm 0,1.16 1,6gam Fe thu duocm 19,6 1,6 18gam Câu 2: Ta có: chat ran giam O mat dim m 0,32gam CO phan ung O mat di
Tài liệu đính kèm:
- cac_cau_hoi_trac_nghiem_luyen_thi_mon_hoa_hoc_lop_12_chuong.pdf