Bài Tập Trắc Nghiệm Chuyên Đề: Điện phân (Hóa học Lớp 12)

(AI giải đề cho tôi)
Xét quá trình điện phân dung dịch chứa NaCl 2M, KI 2M với màng ngăn xốp, I = 5 A, t = 30 phút.

Số mol electron qua mạch: $n_{e^{-}}=\frac{5\times 1800}{96500}\approx 0,0933$ mol.

a) Sai. Màu xanh của hồ tinh bột chứng tỏ có $I_2$ sinh ra là đúng, nhưng nhận định của nhóm học sinh là SAI. Vì $E_{I_2/2I^{-}}^o=0,54V<E_{C{l}_2/2C{l}^{-}}^o=1,36V$ nên ở anode, ion $I^{-}$ (không phải $C{l}^{-}$) bị oxi hóa trực tiếp trước: $2I^{-}\to I_2+2e^{-}$. $I_2$ sinh ra tại chỗ làm xanh hồ tinh bột, không cần qua trung gian $C{l}_2$ phản ứng với KI. Như vậy nhận định “chỉ có $C{l}^{-}$ bị oxi hóa thành $C{l}_2$, $C{l}_2$ phản ứng với KI tạo $I_2$” là sai.

b) Đúng. Ở cathode xảy ra quá trình khử nước: $2H_{2}O+2e^{-}\to H_2+2O{H}^{-}$, làm vùng dung dịch phía cathode giàu $O{H}^{-}$ (tạo NaOH/KOH), môi trường kiềm nên phenolphthalein chuyển màu hồng.

c) Sai. Nước Javel được tạo thành khi $C{l}_2$ phản ứng với dung dịch NaOH: $C{l}_2+2NaOH\to NaCl+NaOCl+H_{2}O$. Trong thí nghiệm này, màng ngăn xốp tách hai vùng: phía anode sinh $I_2$ (và có thể $C{l}_2$ khi $I^{-}$ cạn), phía cathode sinh NaOH; khi tháo màng ngăn và khuấy đều, $C{l}_2$ sẽ phản ứng chủ yếu với $I^{-}$ dư ($C{l}_2+2KI\to 2KCl+I_2$) chứ không tạo thành nước Javel.

d) Đúng. Chuẩn độ: $n_{N{a}_2{S}_2{O}_3}=0,0298\times 0,1=0,00298$ mol. Theo phương trình $2N{a}_2{S}_2{O}_3+I_2\to N{a}_2{S}_4{O}_6+2NaI$, ta có $n_{I_2}=\frac{0,00298}{2}=0,00149$ mol trong 5 mL dung dịch anode. Vậy $C_{M_{I_2}}=\frac{0,00149}{0,005}=0,298$ M — khớp với kết quả đề cho.
a) (AI giải đề cho tôi)
Màu xanh chứng tỏ có I₂ nhưng nhận định sai: do E°(I₂/2I⁻) = 0,54V < E°(Cl₂/2Cl⁻) = 1,36V nên ở anode I⁻ bị oxi hóa trực tiếp thành I₂ (2I⁻ → I₂ + 2e⁻), không phải Cl⁻ bị oxi hóa rồi Cl₂ phản ứng với KI.
b) (AI giải đề cho tôi)
Ở cathode: 2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻, tạo môi trường kiềm (NaOH) nên phenolphthalein chuyển màu hồng.
c) (AI giải đề cho tôi)
Nước Javel cần Cl₂ phản ứng với NaOH. Khi tháo màng ngăn, Cl₂ phản ứng chủ yếu với I⁻ dư (Cl₂ + 2KI → 2KCl + I₂) nên không tạo nước Javel.
d) $C_{M_{I_2}}=\frac{0,0298.0,1}{2.0,005}=0,298M$

a) Đúng
b) Sai: $$t=\frac{\left[2.3,14.(2,5{)}^2+2.3,14.0,3.2,5\right].0,1.8,\mathrm{95.2.96500}}{64.2}\approx 59324s$$
c) Sai
d) Sai: $$V=\frac{59324.2}{96500.4}.24,79\approx 7,62l$$
a) Đúng.
b) Sai: $$t=\frac{\left[2.3,14.(2,5{)}^2+2.3,14.0,3.2,5\right].0,1.8,\mathrm{95.2.96500}}{64.2}\approx 59324s$$
c) Sai.
d) Sai: $$V=\frac{59324.2}{96500.4}.24,79\approx 7,62l$$

(AI giải đề cho tôi)
Tính số mol ban đầu: $n_{KCl}=\frac{7,45}{74,5}=0,1$ mol; $n_{Cu(N{O}_3{)}_2}=\frac{28,2}{188}=0,15$ mol.

Điện phân với điện cực trơ, màng ngăn xốp:
- Anot: $C{l}^{-}$ bị oxi hóa trước: $2C{l}^{-}\to C{l}_2+2e$, giải phóng $0,05$ mol $C{l}_2$ (khối lượng giảm $3,55$ gam), đồng thời mất $0,1$ mol electron. Sau đó nước bị oxi hóa: $2H_{2}O\to O_2+4H^{+}+4e$, sinh ra $H^{+}$ ở anot (tạo $HN{O}_3$ với $N{O}_3^{-}$).
- Catot: $C{u}^{2+}$ bị khử trước: $C{u}^{2+}+2e\to Cu$.

Gọi $x$ là mol Cu kết tủa, $w$ là mol $O_2$ thoát ra ở anot. Cân bằng electron: $2x=0,1+4w$. Khối lượng dung dịch giảm: $3,55+64x+32w=10,75\Rightarrow 64x+32w=7,2$. Thay $x=0,05+2w$: $3,2+128w+32w=7,2\Rightarrow w=0,025$ mol, $x=0,1$ mol.

Kiểm tra: khối lượng giảm $=3,55(C{l}_2)+6,4(Cu)+0,8(O_2)=10,75$ gam ✓. Electron catot $=0,2$ mol đúng bằng electron anot $=0,1+0,1=0,2$ mol ✓.

Vì electron catot vừa đủ cho $C{u}^{2+}$ (0,1 mol), nên không xảy ra quá trình khử nước, không sinh ra $O{H}^{-}$ (không có KOH). $C{l}^{-}$ đã cạn kiệt (không còn KCl). Còn lại $0,15-0,1=0,05$ mol $Cu(N{O}_3{)}_2$.

Anot sinh ra $0,025\times 4=0,1$ mol $H^{+}$, kết hợp $N{O}_3^{-}$ tạo $0,1$ mol $HN{O}_3$; $K^{+}$ kết hợp $N{O}_3^{-}$ tạo $KN{O}_3$.

Vậy các chất tan trong dung dịch sau điện phân: $KN{O}_3$, $HN{O}_3$ và $Cu(N{O}_3{)}_2$ → đáp án A, khớp với đáp án nguồn.

a) Đúng: $m_{\text{Cu thoˆ giảm}}=103-9,56=93,44$ g; $m_{\text{Cu tinh khieˆˊt ta˘ng}}=182,5-100=82,5$ g → phần chênh lệch là tạp chất không tan. Chỉ có Cu điện phân: $n_{Cu}=\frac{82,5}{64}=1,289$ mol. Khối lượng Cu ban đầu trong mẫu = 82,5 g. $x=\frac{82,5}{103}\times 100=80,1\%$
b) Sai
c) Đúng
d) Sai: $n_e=2n_{Cu}=2\times 1,289=2,578$ mol; $q=n_e\times F=2,578\times 96500=248777$ C; $t=\frac{q}{I}=\frac{248777}{24}=10368$ s = 2,9 giờ
a) a) Đúng. $m_{\text{Cu thoˆ giảm}}=103-9,56=93,44$ g; $m_{\text{Cu tinh khieˆˊt ta˘ng}}=182,5-100=82,5$ g → phần chênh lệch là tạp chất không tan. Chỉ có Cu điện phân: $n_{Cu}=\frac{82,5}{64}=1,289$ mol. Khối lượng Cu ban đầu trong mẫu = 82,5 g. $x=\frac{82,5}{103}\times 100=80,1\%$
b) b) Sai
c) c) Đúng
d) d) Sai. $n_e=2n_{Cu}=2\times 1,289=2,578$ mol; $q=n_e\times F=2,578\times 96500=248777$ C; $t=\frac{q}{I}=\frac{248777}{24}=10368$ s = 2,9 giờ

a) Đúng
b) Sai
c) Sai
d) Đúng
- Số mol electron trao đổi:
$$n_e=\frac{IT}{F}\times 0,965=\frac{25.10^3.5.3600}{96500}\times 0,965=4500\text{ mol}=4,5\text{ kmol}$$
- Khối lượng dung dịch NaOH 12\% thu được sau khi điện phân:
$$m_{ddNaOH}=\frac{4,\mathrm{5.40.0},95.100}{12}=1425\text{ kg}$$
- Khối lượng muối NaCl bị rò rỉ kéo theo: $m_{NaCl}=\frac{1425.2}{100}=28,5\text{ kg}$
- Khối lượng NaCl còn lại ở anode:
$$m_{NaClconlai}=m_{NaClbandau}-m_{NaCldienphan}+m_{NaClsinhra}-m_{NaClrori}$$
$$=\frac{2000.25}{100}-(4,5\times 58,5)+\left(\frac{4,5}{2}.0,05.58,5\right)-28,5=214,83125\text{ kg}$$
a) Đúng
b) Sai
c) Sai
d) Đúng. Số mol electron trao đổi: $$n_e=\frac{IT}{F}\times 0,965=\frac{25.10^3.5.3600}{96500}\times 0,965=4500\text{ mol}=4,5\text{ kmol}$$ Khối lượng dung dịch NaOH 12\% thu được sau khi điện phân: $$m_{ddNaOH}=\frac{4,\mathrm{5.40.0},95.100}{12}=1425\text{ kg}$$ Khối lượng muối NaCl bị rò rỉ kéo theo: $m_{NaCl}=\frac{1425.2}{100}=28,5\text{ kg}$. Khối lượng NaCl còn lại ở anode: $$m_{NaClconlai}=m_{NaClbandau}-m_{NaCldienphan}+m_{NaClsinhra}-m_{NaClrori}$$ $$=\frac{2000.25}{100}-(4,5\times 58,5)+\left(\frac{4,5}{2}.0,05.58,5\right)-28,5=214,83125\text{ kg}$$

Đáp án: 17,4.
$V=S\cdot d=20\cdot 0,01=0,2$ cm³.
$m=\rho V=10,50\cdot 0,2=2,1$ g.
$m=\frac{Alt}{nF}\cdot H\Rightarrow 2,1=\frac{108\cdot 2\cdot t}{96485}\cdot 0,9$
$t=\frac{2,1\cdot 96485}{108\cdot 2\cdot 0,9}\approx 1042$ s $\approx 17,4$ phút

Đáp án: 77
Gọi bán kính vòng ngoài là R, bán kính vòng trong là r, độ dày 0,05 mm = 0,005 cm.
$\Rightarrow \{\begin{array}{l}{R}_{tr-ic}=2,5cm;r_{tr-ic}=1,5cm;h_{tr-ic}=0,5cm.\\ R_{sau}=2,5+0,005=2,505cm;r_{sau}=1,5-0,005=1,495cm;h_{sau}=0,5+2.0,005=0,51cm.\end{array}$
$\Rightarrow \{\begin{array}{l}{V}_{tr-ic}=\pi .h_{tr-ic}.(R_{tr-ic}^2-r_{tr-ic}^2)=3,1416.0,5.(2,5^2-1,5^2)=6,2832c{m}^3\\ V_{sau}=\pi .h_{sau}.(R_{sau}^2-r_{sau}^2)=3,1416.0,51.(2,505^2-1,495^2)=6,473c{m}^3\end{array}$
$\Rightarrow V_{Ni}=6,473-6,2832=0,1898c{m}^3\Rightarrow m_{Ni}=8,9.0,1898=1,68922gam$
$\Rightarrow m=\frac{AIt}{nF}\Rightarrow t=\frac{mnF}{AI}=\frac{1,\mathrm{68922.2.96500}}{58,7.1,2}=4628,33s\approx 77$

Đáp án: 9800
Khối lượng bạc cần mạ bằng khối lượng lớp vỏ cầu có bán kính trong r = 10 cm và bán kính ngoài R = 10,4 cm (độ dày 4 mm = 0,4 cm):
$$V=\frac{4}{3}\pi (R^3-r^3)=\frac{4}{3}.3,14.(10,4^3-10^3)=\frac{4}{3}.3,14.124,864\approx 522,7{\text{ cm}}^3$$
$$m=V.D=522,7.10,49\approx 5483,1\text{ g}$$
Áp dụng định luật Faraday (Ag⁺ + e → Ag, n = 1):
$$m=\frac{AIt}{nF}\Rightarrow 5483,1=\frac{\mathrm{108.500.}t}{96500}$$
$$\Rightarrow t=\frac{5483,1.96500}{108.500}\approx 9800\text{ giaˆy}$$
Ghi chú: phương trình in trong tài liệu gốc (3,14.10².0,4.10,49 = 108.500.t/96500) thiếu các hệ số của thể tích vỏ cầu (4/3 và hiệu R³ − r³); theo phương trình in đó t chỉ khoảng 2356 s, không khớp với đáp án 9800 in kèm theo. Đáp án 9800 của tài liệu chỉ nhất quán khi tính khối lượng bạc theo thể tích vỏ cầu như trên.

a) Đúng: Cu${}^{2+}$ nhận e tạo Cu bám vào cathode ==> khối lượng điện cực tăng.
b) Sai. Cu sinh ra tại Cathode, không phải anode.
c) Đúng. Chất rắn T chắc chắn có Cu, Cu tan được trong dung dịch Fe${}^{3+}$ dư.
d) Đúng. Dung dịch Y chứa Mg${}^{2+}$, Fe${}^{2+}$ (do Mg phản ứng với H${}^{+}$ sinh ra ở anode), OH${}^{-}$ dư tạo kết tủa.
đ) Sai. Khí Z là H${}_2$, không khử được K${}_2$O.