Câu hỏi
Sự điện phân là quá trình oxi hóa - khử xảy ra trên bề mặt các điện cực khi có dòng điện một chiều đi qua chất điện li nóng chảy hoặc dung dịch chất điện li nhằm thúc đẩy một phản ứng hóa học mà nếu không có dòng điện, phản ứng sẽ không tự xảy ra. Trong thiết bị điện phân:
- Anot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng oxi hóa. Anot được nối với cực dương của nguồn điện một chiều.
- Catot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng khử. Catot được nối với cực âm của nguồn điện một chiều.
Một sinh viên thực hiện thí nghiệm điện phân dung dịch CuSO4 với một điện cực bằng graphit và một điện cực bằng đồng.
Thí nghiệm 1: Sinh viên nối điện cực graphit với cực (+) và điện cực đồng với cực (-) của nguồn điện.
Thí nghiệm 2: Đảo lại, sinh viên nối điện cực graphit với cực (-) và điện cực đồng với cực (+) của nguồn điện.
Câu 1:
Trong Thí nghiệm 1, bán phản ứng xảy ra tại catot (-) là
- A 2H2O + 2e → 2OH- + H2.
- B 2H2O → 4H+ + O2 + 4e.
- C Cu2+ + 2e → Cu.
- D Cu → Cu2+ + 2e.
Phương pháp giải:
Catot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng khử.
Lời giải chi tiết:
Điện phân dung dịch CuSO4 với catot (-) làm bằng graphit, anot (+) làm bằng Cu:
Catot (-): Cu2+ + 2e → Cu
Anot (+): 2H2O → 4H+ + O2 + 4e
Chọn C.
Câu 2:
Sau khi kết thúc Thí nghiệm 1, bạn sinh viên rửa sạch catot bằng nước cất sau đó sấy khô và đem cân thấy khối lượng catot tăng lên 28,80 gam so với ban đầu. Biết trong suốt quá trình điện phân không thấy khí thoát ra tại catot. Thể tích khí thoát ra ở anot (đktc) là
- A 2,52 lít.
- B 5,04 lít.
- C 3,78 lít.
- D 6,30 lít.
Phương pháp giải:
- Khối lượng catot tăng là khối lượng của Cu bám vào. Từ đó xác định lượng Cu.
- Viết bán phản ứng tại các điện cực.
- Áp dụng định luật bảo toàn electron để tính lượng O2 sinh ra ở anot ⟹ Thể tích khí thu được ở anot.
Lời giải chi tiết:
Khối lượng catot tăng là khối lượng của Cu bám vào.
\( \to {n_{Cu}} = \frac{{28,8}}{{64}} = 0,45\left( {mol} \right)\)
Xét các điện cực:
*Catot (-): Do trong quá trình điện phân không thấy khí thoát ra ở catot nên H2O không bị điện phân tại catot.
Cu2+ + 2e → Cu
*Anot (+): Ion SO42- không bị điện phân nên H2O bị điện phân.
2H2O → 4H+ + O2 + 4e+HH
Áp dụng bảo toàn e: \({n_{e(cat{\rm{o}}t)}} = {n_{e(an{\rm{o}}t)}} \Leftrightarrow 2{n_{Cu}} = 4{n_{{O_2}}}\)
\( \Rightarrow {n_{{O_2}}} = \frac{1}{2}{n_{Cu}} = \frac{1}{2}.0,45 = 0,225\left( {mol} \right)\)
Thể tích khí O2 thoát ra tại anot là: \({V_{{O_2}}} = 0,225.22,4 = 5,04\left( l \right)\)
Chọn B.
Câu 3:
Trong Thí nghiệm 2, bán phản ứng xảy ra tại 2 cực của bình điện phân là
- A Catot: Cu2+ + 2e → Cu; Anot: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e.
- B Catot: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e; Anot: Cu2+ + 2e → Cu.
- C Catot: 2H2O + 2e → H2 + 2OH-; Anot: Cu → Cu2+ + 2e.
- D Catot: Cu2+ + 2e → Cu; Anot: Cu → Cu2+ + 2e.
Phương pháp giải:
- Anot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng oxi hóa; catot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng khử.
- Khi điện phân dung dịch sử dụng kim loại làm cực dương trùng với ion kim loại bị điện phân thì sẽ xảy ra hiện tượng dương cực tan.
Lời giải chi tiết:
- Tại catot xảy ra bán phản ứng: Cu2+ + 2e → Cu
- Tại anot xảy ra bán phản ứng: Cu → Cu2+ + 2e (cực dương tan dần nên được gọi là hiện tượng dương cực tan).
Chọn D.
Câu hỏi trước
