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

(AI giải đề cho tôi)
Điện phân CuSO4 với điện cực Pt (trơ). Giai đoạn đầu: cathode khử Cu²⁺ (2Cu²⁺ + 4e → 2Cu), anode oxi hóa nước (2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e). Khi Cu²⁺ cạn (màu xanh mất hẳn), tiếp tục điện phân thì cathode khử nước/H⁺ tạo H₂ (2H₂O + 2e → H₂ + 2OH⁻), anode vẫn tạo O₂. Vậy khí thoát ra ở cathode là H₂ và ở anode là O₂ → đáp án B.

Điện phân dung dịch CuSO4 với điện cực tro (trơ):
- a. Sai vì anode chỉ xuất hiện khí $C{l}_2$ hoặc $O_2$. Khí $H_2$ sẽ xuất hiện ở cathode.
- b. Sai vì cặp oxi hóa-khử $O_2/H_{2}O$, $H^{+}$ có thể điện cực nhỏ hơn cặp $C{u}^{2+}/Cu$ nên sẽ xảy ra sự khử $C{u}^{2+}$ trước (cathode xảy ra sự khử, không phải sự oxi hóa).
- c. Sai vì phương trình điện phân sẽ là: $CuS{O}_4+H_{2}O\stackrel{dpdd}{\to }Cu+H_{2}S{O}_4+O_2$. Dung dịch sau điện phân có môi trường acid nên pH giảm (tuy còn tùy vào trường hợp nước 2 bên điện cực tham gia điện phân nhưng dung dịch sau điện phân sẽ không rơi vào trường hợp pH tăng).
- d. Đúng vì theo CT Faraday: $m_{Cu}=\frac{1}{96500}.\frac{64}{2}.10.2316=7,68$ gam $<0,15.64$ (nghĩa là $C{u}^{2+}$ chưa điện phân hết); $m_{O_2}=\frac{1}{96500}.\frac{32}{4}.10.2316=1,92$ gam. Khối lượng dung dịch giảm: $7,68+1,92=9,6$ gam.

*Lưu ý: bài toán cần xét $C{u}^{2+}$ có điện phân hết hay không. Vì nếu $C{u}^{2+}$ thiếu thì dùng thời gian điện phân 38 phút 36 giây thì lượng Cu tạo $<7,68$ g thì khối lượng dung dịch giảm sẽ $<9,6$ gam.
a) Sai vì anode chỉ xuất hiện khí $C{l}_2$ hoặc $O_2$. Khí $H_2$ sẽ xuất hiện ở cathode.
b) Sai vì cặp oxi hóa-khử $O_2/H_{2}O$, $H^{+}$ có thể điện cực nhỏ hơn cặp $C{u}^{2+}/Cu$ nên sẽ xảy ra sự khử $C{u}^{2+}$ trước (cathode xảy ra sự khử, không phải sự oxi hóa).
c) Sai vì phương trình điện phân sẽ là: $CuS{O}_4+H_{2}O\stackrel{dpdd}{\to }Cu+H_{2}S{O}_4+O_2$. Dung dịch sau điện phân có môi trường acid nên pH giảm (tuy còn tùy vào trường hợp nước 2 bên điện cực tham gia điện phân nhưng dung dịch sau điện phân sẽ không rơi vào trường hợp pH tăng).
d) Đúng vì theo CT Faraday: $m_{Cu}=\frac{1}{96500}.\frac{64}{2}.10.2316=7,68$ gam $<0,15.64$ (tức $C{u}^{2+}$ chưa điện phân hết); $m_{O_2}=\frac{1}{96500}.\frac{32}{4}.10.2316=1,92$ gam. Khối lượng dung dịch giảm: $7,68+1,92=9,6$ gam.

(AI giải đề cho tôi)
Điện phân dung dịch $CuS{O}_4$ với điện cực trơ (Pt). Ban đầu $C{u}^{2+}$ bị khử ở cathode ($C{u}^{2+}+2e\to Cu$) làm màu xanh nhạt dần. Khi $C{u}^{2+}$ cạn dần, nước bị điện phân: ở cathode $2H_{2}O+2e\to H_2+2O{H}^{-}$ (khí $H_2$ thoát ra), ở anode $2H_{2}O\to O_2+4H^{+}+4e$ (khí $O_2$ thoát ra). Vậy khí ở cathode và anode lần lượt là $H_2$ và $O_2$ → đáp án B, khớp với đáp án nguồn.

Bảng đáp án Đ/S theo nguồn:


a) Sai vì đây là trường hợp điện phân với anode tan (dương cực tan) nên nồng độ Cu${}^{2+}$ trong dung dịch là không thay đổi.

b) Đúng vì ở sơ đồ (1) thì bên anode (cực dương) thì ion SO${}_4^{2-}$ không tham gia điện phân nên H${}_2$O sẽ tham gia điện phân.

c) Đúng

d) Đúng vì xảy ra hiện tượng dương cực tan nên khối Cu không tinh khiết sẽ nối vào anode, để chỉ Cu tan ra còn tạp chất thì lắng xuống đáy.
a) Sai vì đây là trường hợp điện phân với anode tan (dương cực tan) nên nồng độ Cu${}^{2+}$ trong dung dịch là không thay đổi.
b) Đúng vì ở sơ đồ (1) thì bên anode (cực dương) thì ion SO${}_4^{2-}$ không tham gia điện phân nên H${}_2$O sẽ tham gia điện phân.
c) Đúng
d) Đúng vì xảy ra hiện tượng dương cực tan nên khối Cu không tinh khiết sẽ nối vào anode, để chỉ Cu tan ra còn tạp chất thì lắng xuống đáy.

(AI giải đề cho tôi)
Điện phân dung dịch chứa 0,1 mol CuSO₄ và 0,2 mol NaCl, điện cực trơ, màng ngăn xốp, đến khi nước bắt đầu bị điện phân ở cả hai điện cực.

**Cathode:** Thứ tự khử: Cu²⁺ trước, sau đó đến H₂O (b đúng).
- Cu²⁺ + 2e → Cu: dùng 0,1 mol Cu²⁺, tức 0,2 mol e.
- Sau đó H₂O bắt đầu bị khử: 2H₂O + 2e → H₂ + 2OH⁻.

**Anode:** Thứ tự oxi hóa: Cl⁻ trước, sau đó đến H₂O (d sai vì đảo thứ tự).
- 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e: 0,2 mol Cl⁻ cho 0,2 mol e, tạo 0,1 mol Cl₂.
- Sau đó H₂O bắt đầu bị oxi hóa: 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e.

Cả hai cực cùng tiêu thụ 0,2 mol e khi Cu²⁺ và Cl⁻ vừa cạn, nên nước bắt đầu bị điện phân đồng thời ở cả hai cực — đây là điểm dừng. Do đó O₂ chưa được tạo ra (số mol O₂ = 0), nên nhận định 'số mol Cl₂ gấp bốn lần số mol O₂' là sai (c sai).

**Về ý a:** Sau điện phân, ở cathode sinh ra 0,2 mol OH⁻ (tạo NaOH), ở anode sinh ra 0,2 mol H⁺ (tạo H₂SO₄); hai lượng H⁺ và OH⁻ bằng nhau nên khi tính toàn bộ dung dịch thì trung hòa nhau, còn lại Na₂SO₄ (muối của axit mạnh và bazơ mạnh, môi trường trung tính). Với màng ngăn, dung dịch không đồng nhất (cathode kiềm, anode axit) chứ không phải làm quỳ chuyển xanh. Vậy a sai.

Kết luận: chỉ ý b đúng.
a) (AI giải đề cho tôi)
Số mol H⁺ sinh ra ở anode (0,2 mol) bằng số mol OH⁻ sinh ra ở cathode (0,2 mol); dung dịch không làm quỳ chuyển xanh (toàn bộ dung dịch trung tính do Na₂SO₄, còn với màng ngăn thì cathode kiềm và anode axit riêng biệt).
b) (AI giải đề cho tôi)
Trong dung dịch, Cu²⁺ có khả năng khử mạnh hơn H₂O nên bị khử trước tại cathode, sau đó H₂O mới bị điện phân.
c) (AI giải đề cho tôi)
Cl⁻ (0,2 mol) cạn cùng lúc với Cu²⁺ (cùng tiêu thụ 0,2 mol e), nước bắt đầu bị điện phân ở cả hai cực — điểm dừng. Vậy O₂ chưa sinh ra (nO₂ = 0), không thể nói nCl₂ gấp 4 lần nO₂.
d) (AI giải đề cho tôi)
Ở anode với điện cực trơ, Cl⁻ bị oxi hóa trước H₂O, nên thứ tự đúng là Cl⁻ rồi đến H₂O, không phải H₂O rồi Cl⁻.

a) Đúng vì làm khô có nghĩa là sử dụng chất có tính hút ẩm để hút nước trong hỗn hợp nhưng không phản ứng với chất được làm khô. Ở đây người ta thu khí Cl${}_2$ có lẫn hơi nước nên cần tìm chất không tác dụng được với Cl${}_2$, đáp án H${}_2$SO${}_4$ là phù hợp.
b) Sai vì Cl${}_2$ sẽ thoát ra ở anode.
c) Đúng (lời giải nguồn chỉ ghi "Đúng").
d) Đúng, tính toán chi tiết cho $V_{ddHCl}=237,424{\text{m}}^3\approx 237{\text{m}}^3$.
a) Đúng vì làm khô có nghĩa là sử dụng chất có tính hút ẩm để hút nước trong hỗn hợp nhưng không phản ứng với chất được làm khô. Ở đây người ta thu khí Cl${}_2$ có lẫn hơi nước nên cần tìm chất không tác dụng được với Cl${}_2$, đáp án H${}_2$SO${}_4$ là phù hợp. (Nguồn: trang 37)
b) Sai vì Cl${}_2$ sẽ thoát ra ở anode. (Nguồn: trang 37)
c) Đúng. (Lời giải nguồn trang 37 chỉ ghi đúng một từ "Đúng" cho phát biểu c; bảng đáp án in ở trang 37 bị lệch sang nội dung Vật lí — xem issues.)
d) Đúng. Theo đề sản suất 200 tấn xút nên ta có số mol NaOH là $$\frac{200.10^6}{40}=5.10^6\text{mol}$$ Phương trình điện phân: $2NaCl+2H_{2}O⟶2NaOH+H_2+C{l}_2$. Ta có: $n_{H_2}=n_{C{l}_2}=\frac{n_{NaOH}}{2}=\frac{5.10^6}{2}=2,5.10^6\text{mol}$. Theo đề thì chỉ có 60% lượng Cl${}_2$ dùng sản xuất acid nên ta có lượng Cl${}_2$ đem sản xuất là $2,5.10^6\times 60\%=1,5.10^6\text{mol}$. Phương trình điều chế acid từ H${}_2$ và Cl${}_2$: $H_2+C{l}_2⟶2HCl$. Số mol HCl được tạo thành: $n_{HCl}=1,5.10^6\times 2=3.10^6\stackrel{H=80\%}{\to }{n}_{HCl}=3.10^6\times 80\%=2,4.10^6\text{mol}$. Khối lượng acid thương phẩm thu được: $m_{HCl}=2,4.10^6\times 36,5=87,6.10^6\text{gam}\Rightarrow m_{ddHCl}=\frac{87,6.10^6\times 100}{32}=273,75.10^6\text{gam}$. $$V_{ddHCl}=\frac{273,75.10^6}{1,153}=237,424.10^6\text{mL}=237,424{\text{m}}^3$$ Thể tích acid thương phẩm thu được là 237 m³. (Nguồn: trang 37; dòng thể tích in trong nguồn có lỗi dấu phẩy thập phân "237,424.10⁶ mL = 237,424 m³" — xem issues.)

(AI giải đề cho tôi)
Điện phân dung dịch ZnSO₄ để thu được duy nhất Zn ở cathode: các cation có tính oxy hóa mạnh hơn Zn²⁺ (như Pb²⁺) sẽ bị khử trước hoặc đồng thời, gây lẫn tạp kim loại vào sản phẩm. Trong bốn ion: OH⁻ và Cl⁻ là anion (phân hỉ ở anode, không ảnh hưởng sản phẩm kim loại ở cathode); Al³⁺ có tính oxy hóa yếu hơn Zn²⁺ nên không bị khử trong nước, không tạo sản phẩm khác; còn Pb²⁺ có tính oxy hóa mạnh hơn Zn²⁺ nên khi điện phân sẽ bị khử cùng Zn²⁺ tạo kim loại Pb lẫn vào cathode, làm sản phẩm không còn duy nhất Zn. Vậy dung dịch điện phân không được chứa Pb²⁺. Đáp án D, trùng với đáp án nguồn (Câu 10 – D).

(AI giải đề cho tôi)
a) Đúng. Trong sơ đồ điện phân, điện cực nối với cực âm của nguồn là cathode (xảy ra quá trình khử), điện cực nối với cực dương là anode (xảy ra quá trình oxi hóa).
b) Đúng. Điện phân dung dịch CuSO4 với điện cực trơ: tại cathode, Cu²⁺ có khả năng khử cao hơn H2O nên bị khử trước: Cu²⁺ + 2e → Cu; tại anode, H2O bị oxi hóa: 2H2O → O2 + 4H⁺ + 4e.
c) Sai. Trong sơ đồ (2) tinh luyện đồng, anode là khối Cu không tinh khiết nên Cu tan ra: Cu → Cu²⁺ + 2e; tại cathode: Cu²⁺ + 2e → Cu. Số mol Cu²⁺ tan ra ở anode xấp xỉ số mol Cu²⁺ khử ở cathode nên nồng độ Cu²⁺ trong dung dịch về cơ bản không đổi (chỉ giảm không đáng kể do tạp chất hoạt động mạnh hơn Cu tan trước làm một phần Cu²⁺ mất đi, không 'giảm dần theo thời gian' như phát biểu).
d) Đúng. Muốn tinh luyện Cu, khối Cu không tinh khiết phải nối vào anode để bị tan, thanh Cu tinh khiết nối vào cathode để Cu bám vào. Theo định luật Faraday, với cùng lượng điện tích qua mạch, số mol Cu tan ở anode bằng số mol Cu bám ở cathode nên khối lượng Cu tan ra từ anode bằng khối lượng Cu bám vào cathode (phần tạp chất không tan rơi xuống đáy tạo bùn anode).
a) (AI giải đề cho tôi)
Điện cực âm là cathode (nơi xảy ra khử), điện cực dương là anode (nơi xảy ra oxi hóa).
b) (AI giải đề cho tôi)
Tại cathode: Cu²⁺ + 2e → Cu; tại anode (điện cực trơ): 2H2O → O2 + 4H⁺ + 4e.
c) (AI giải đề cho tôi)
Cu tan ở anode bù cho Cu²⁺ khử ở cathode nên nồng độ Cu²⁺ gần như không đổi.
d) (AI giải đề cho tôi)
Cu không tinh khiết ở anode tan thành Cu²⁺, Cu²⁺ khử bám vào cathode; theo Faraday, khối lượng Cu tan bằng khối lượng Cu bám vào.

(AI giải đề cho tôi)
Xét từng thí nghiệm điện phân với điện cực trơ:
(a) Điện phân NaCl nóng chảy: cathode có Na⁺ + e → Na, tạo kim loại sodium. Đúng.
(b) Điện phân Al₂O₃ nóng chảy (cryolite): cathode có Al³⁺ + 3e → Al, tạo kim loại aluminium. Đúng.
(c) Điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn xốp: tại cathode H₂O bị khử trước Na⁺ (2H₂O + 2e → H₂↑ + 2OH⁻), không tạo kim loại. Sai.
(d) Điện phân dung dịch CuSO₄: cathode có Cu²⁺ + 2e → Cu, tạo kim loại copper. Đúng.
(e) Điện phân dung dịch NiSO₄: cathode có Ni²⁺ + 2e → Ni, tạo kim loại nikel. Đúng.
Vậy có 4 quá trình điện phân tạo được kim loại (a, b, d, e), khớp với đáp án nguồn là 4.

(AI giải đề cho tôi)
Điện phân dung dịch NaCl (nước muối ăn) bằng điện cực than chì, không có màng ngăn: tại anode sinh ra khí $C{l}_2$ ($2C{l}^{-}\to C{l}_2+2e^{-}$), tại cathode sinh ra $H_2$ và dung dịch NaOH ($2H_{2}O+2e^{-}\to H_2+2O{H}^{-}$). Khí $C{l}_2$ sinh ra phản ứng với NaOH ngay trong cốc: $C{l}_2+2NaOH\to NaCl+NaClO+H_{2}O$. Sản phẩm NaClO trong dung dịch chính là nước Javel. Vậy quá trình này là điều chế nước Javel, khớp với đáp án D của đề.

a) Đúng. b) Đúng. c) Sai. d) Đúng.

(AI giải đề cho tôi)
Khi mạ đồng lên chiếc chìa khóa: anode là thanh đồng (bị oxi hóa: Cu → Cu²⁺ + 2e, khối lượng giảm), cathode là chiếc chìa khóa (nơi xảy ra phản ứng khử Cu²⁺ + 2e → Cu, đồng bám lên chìa khóa, khối lượng tăng). Nhận định A đúng (anode gắn với copper, cathode gắn với chìa khóa); B đúng (Cu sinh ra ở cathode bám lên chìa khóa); D đúng (anode giảm khối lượng, cathode tăng khối lượng). Nhận định C sai vì Cu²⁺ + 2e → Cu là phản ứng khử xảy ra ở cathode, không phải ở anode; ở anode là Cu → Cu²⁺ + 2e. Vậy nhận định không đúng là C, khớp với đáp án nguồn.

(AI giải đề cho tôi)
Điện phân KCl nóng chảy với điện cực trơ: tại catot (điện cực âm) xảy ra quá trình khử, ion K${}^{+}$ nhận electron: $K^{+}+e^{-}\to K$. Tại anot xảy ra sự oxi hoá ion Cl${}^{-}$: $2C{l}^{-}\to C{l}_2+2e^{-}$. Vậy tại catot là sự khử ion K${}^{+}$, đáp án D (khớp với đáp án nguồn, trang 5 hiển thị D màu đỏ).

Điện phân dung dịch KCl (X${}_1$) có màng ngăn sinh ra KOH (X${}_2$), Cl${}_2$ (X${}_3$) và H${}_2$.
(c) 2KOH + Cl${}_2$ → KCl + KClO + H${}_2$O nên X${}_5$ = KClO.
(b) 2KOH + Ba(HCO${}_3$)${}_2$ → BaCO${}_3$ + K${}_2$CO${}_3$ + 2H${}_2$O nên X${}_4$ = Ba(HCO${}_3$)${}_2$.
(d) Ba(HCO${}_3$)${}_2$ + 2KHSO${}_4$ → BaSO${}_4$ + K${}_2$SO${}_4$ + 2CO${}_2$ + 2H${}_2$O nên X${}_6$ = KHSO${}_4$.
Vậy X${}_5$ = KClO và X${}_6$ = KHSO${}_4$ → đáp án B.

(AI giải đề cho tôi)
Điện phân dung dịch muối: chỉ những kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học mới bị khử ở catot thu được kim loại. Mg(NO3)2, KCl, AlCl3 đều cho ion H+ (từ nước) khử trước, thu được H2. Riêng AgNO3: Ag+ khử dễ hơn H2O nên ở catot thu được kim loại bạc: Ag+ + e → Ag. Đáp án C, trùng với đáp án nguồn (50-C).

(AI giải đề cho tôi)
Điện phân dung dịch AgNO${}_3$ với điện cực trơ: tại catot xảy ra quá trình khử. Trong dãy điện thế, Ag${}^{+}$ đứng sau H${}^{+}$ nên Ag${}^{+}$ bị khử trước H${}_2$O: $\mathrm{A}{\mathrm{g}}^{+}+{\mathrm{e}}^{-}\to \mathrm{Ag}$. Do đó đáp án là C, trùng với đáp án nguồn (44C).

(AI giải đề cho tôi)
Điện phân dung dịch AgNO3 với điện cực trơ: tại catot (điện cực âm) xảy ra quá trình khử. Trong dung dịch có Ag+ và H2O, do Ag+ có khả năng oxi hóa mạnh hơn H2O nên Ag+ bị khử trước: $A{g}^{+}+e^{-}\to Ag$. Vậy tại catot là quá trình khử ion Ag+.

Quá trình oxi hóa – khử xảy ra tại các điện cực khi cho dòng điện một chiều đi qua chất điện li nóng chảy hoặc dung dịch chất điện li được gọi là điện phân.
Đáp án: A.