Lý thuyết Điện phân (Hóa 12 Chân trời sáng tạo 2025)

Lý thuyết Hóa học 12 Bài 13: Điện phân

A. Lý thuyết Điện phân

1. Điện phân nóng chảy, điện phân dung dịch

– Nguyên tắc điện phân nóng chảy

+ Tại cathode (điện cực âm): xảy ra quá trình khử ion dương

+ Tại anode (điện cực dương): xảy ra quá trình oxi hóa ion âm

– Nguyên tắc điện phân dung dịch: ở cathode, ưu tiên điện phân chất có tính oxi hóa mạnh hơn; ở anode, ưu tiên điện phân chất có tính khử mạnh hơn

2. Ứng dụng

– Phương pháp điện phân có nhiều ứng dụng trong thực tiễn, đặc biệt là điều chế, tinh chế một số kim loại, mạ điện,…

Sơ đồ tư duy Điện phân

B. Trắc nghiệm Điện phân

Câu 1. Điện phân dung dịch chất nào sau đây (với điện cực trơ, không có màng ngăn điện cực), thu được dung dịch có khả năng tẩy màu?

A. CuSO₄.

B. NaCl.

C. K₂SO₄.

D. AgNO₃.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Phản ứng xảy ra khi điện phân dung dịch NaCl bão hòa với điện cực trơ, không có màng ngăn: 2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + Cl₂ + H₂

Do không màng ngăn nên tiếp tục có phản ứng: Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O

Dung dịch thu được là nước Giaven có tính tẩy màu.

Câu 2. Khi điện phân dung dịch gồm Cu(NO₃)₂ 1 M và AgNO₃ 1 M, thứ tự điện phân ở cathode là

A. Cu²⁺, Ag⁺, H₂O.

B. Ag⁺, Cu²⁺, H₂O.

C. H₂O, Cu²⁺, Ag⁺.

D. Cu²⁺, H₂O, Ag⁺.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Thứ tự điện phân tại cathode: ion và chất có tính oxi hóa mạnh ưu tiên điện phân trước.

Câu 3. Cách nào sau đây không được dùng để điều chế NaOH?

A. Điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn xốp, điện cực trơ.

B. Cho dung dịch Ca(OH)₂ tác dụng với dung dịch Na₂CO₃.

C. Cho Na₂O tác dụng với nước.

D. Dẫn khí NH₃ vào dung dịch Na₂CO₃.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

NH₃ có tính base yếu hơn NaOH.

Câu 4. Điện phân dung dịch hỗn hợp gồm $\text{HCl}$ và ${\text{CuSO}}_4$ có cùng nồng độ. Các chất được tạo ra đầu tiên ở anode (cực dương) và ở cathode (cực âm) lần lượt là

A. Cl₂ và H₂.

B. Cl₂ và Cu.

C. O₂ và Cu.

D. O₂ và H₂.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Tại cathode: Cu²⁺ + 2e $\to$ Cu.

Tại anode: 2Cl^– $\to$ Cl₂ + 2e.

Câu 5. Chọn phát biểu đúng khi nói về bản chất quá trình hóa học ở điện cực cathode trong quá trình điện phân?

A. Tại cathode, chất khử mạnh hơn bị oxi hóa trước.

B. Tại cathode, chất oxi hóa mạnh hơn bị khử trước.

C. Tại cathode, Chất khử yếu hơn bị oxi hóa trước.

D. Tại cathode, chất oxi hóa yếu hơn bị khử trước.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Quá trình hóa học ở điện cực cathode trong quá trình điện phân: chất oxi hóa mạnh hơn bị khử trước.

Câu 6: Trong công nghiệp, quá trình điện phân dung dịch NaCl bão hòa (điện cực trơ, có màng ngăn xốp) tạo ra khí nào sau đây ở cathode?

A. Hydrogen.

B. Chlorine.

C. Oxygen.

D. Hydrogen chloride.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Tại cathode xảy ra quá trình: 2H₂O + 2e $\to$ H₂ + 2OH^–.

Câu 7. Điện phân dung dịch chất nào sau đây (dùng điện cực trơ), thu được dung dịch có khả năng làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ?

A. NaBr.

B. NaCl.

C. CuSO₄.

D. CuCl₂.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Trong quá trình điện phân dung dịch CuSO₄, tại anode xảy ra quá trình

2H₂O $\to$4H⁺ + O₂ + 4e. Môi trường acid làm quỳ tím chuyển màu đỏ.

Câu 8. Điện phân CaCl₂ nóng chảy, ở cathode xảy ra quá trình nào?

A. Oxi hóa ion Ca²⁺.

B. Khử ion Ca²⁺.

C. Oxi hóa ion Cl^–.

D. Khử ion Cl^–.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Trong điện phân, tại cathode xảy ra quá trình khử cation kim loại.

Câu 9. Dung dịch X chứa hỗn hợp các muối: NaCl, CuCl₂, FeCl₃ và ZnCl₂. Kim loại tách ra đầu tiên ở cathode khi điện phân dung dịch là

A. Fe.

B. Cu.

C. Zn.

D. Na.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Thứ tự điện phân tại cathode: cation kim loại có oxi hóa càng mạnh thì ưu tiên khử trước.

Câu 10. Điện phân với điện cực trơ, có màng ngăn giữa 2 điện cực các dung dịch sau: NaCl, AgNO₃, KNO₃, CuCl₂, CuSO₄, ZnCl₂. Số dung dịch sau điện phân hoàn toàn có khả năng hòa tan Al₂O₃ là

A. 2.

B. 3.

C. 4.

D. 5.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Các dung dịch AgNO₃ và CuSO₄ sau điện phân tạo môi trường acid nên hòa tan được Al₂O₃. Điện phân dung dịch NaCl tạo môi trường kiềm nên hòa tan được Al₂O₃.

Câu 11: Điện phân dung dịch NaCl bão hòa (với điện cực trơ, màng ngăn xốp) đến khi nồng độ NaCl giảm đi một nửa thì dừng điện phân.

Phát biểu	Đúng	Sai
a. Dung dịch sau điện phân làm phenolphthalein chuyển màu hồng.
b. Ở cathode chỉ xảy ra quá trình khử ion Na+.
c. Số mol khí Cl2 thoát ra ở anode bằng số mol H2 thoát ra ở cathode.
d. Thứ tự điện phân ở anode là H2O, Cl–.

Hướng dẫn giải

a – Đúng.

b – Sai. Ở cathode xảy ra quá trình điện phân nước.

c – Đúng.

d – Sai. Vì Cl^– điện phân trước.

Câu 12: Thực hiện thí nghiệm điện phân dung dịch CuSO₄ theo hình vẽ dưới đây:

Cho các nhận định sau:

Phát biểu	Đúng	Sai
a. Trong quá trình điện phân, pH của dung dịch sẽ giảm dần
b. Dung dịch sau điện phân có thể hòa tan được Fe.
c. Nếu thay dung dịch CuSO4 bằng dung dịch CuCl2 thì bản chất của quá trình điện phân không thay đổi.
d. Khi dung dịch CuSO4 bị điện phân hết, điện cực cathode sẽ có khí không màu nhẹ hơn không khí thoát ra.

Hướng dẫn giải

Tại cathode: Cu²⁺ + 2e $\to$Cu

Tại anode: 2H₂O $\to$ 4H⁺ + O₂ + 4e

a – Đúng. Vì nồng độ H⁺ tăng nên pH giảm.

b – Đúng.

c – Sai. Vì nếu thay CuSO₄ bằng CuCl₂ tại anode xảy ra quá trình 2Cl^–$\to$ Cl₂ + 2e.

d – Đúng. Vì khi Cu²⁺ hết xảy ra quá trình điện phân H₂O: 2H₂O + 2e$\to$H₂ + 2OH^–

Câu 13: Điện phân dung dịch CuSO₄ với điện cực trơ. Sau một thời gian, ở cathode thu được 1,28 g Cu và ở anode có V mL khí O₂ (25^oC, 1 bar) bay ra. Xác định giá trị của V?

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: 247,9 mL.

Giải thích:

Phản ứng điện phân dung dịch CuSO₄:

2CuSO₄ + 2H₂O  2Cu + 2H₂SO₄ + O₂

$n_{Cu}=\frac{1,28}{64}=0,02mol$

$n_{O_2}=\frac{1}{2}{n}_{Cu}=0,01mol$

Vậy $V_{O_2}=0,01.24,79=0,2479$ lít = 247,9 mL.

Câu 14: Điện phân 500 mL dung dịch AgNO₃ với điện cực trơ cho đến khi cathode bắt đầu có khí thoát ra thì dừng. Để trung hòa dung dịch sau điện phân cần 80 mL dung dịch NaOH 0,1 M. Biết cường độ dòng điện là 0,2A, thời gian điện phân là bao nhiêu giây?

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: 38600 s

Giải thích:

Tại cathode: Ag⁺ + 1e $\to$ Ag

Tại anode: 2H₂O $\to$O₂ + 4H⁺ + 4e.

Phản ứng trung hòa dung dịch sau điện phân:

H⁺ + OH^– $\to$ H₂O

Ta có: $n_{H^{+}}=n_{O{H}^{-}}=0,08$ mol

$n_e=n_{H^{+}}=0,08$ mol

Mà $n_e=\frac{It}{F}$. Vậy thời gian điện phân là $t=\frac{F.n_e}{I}=38600$ s

Câu 15: Điện phân 500 mL dung dịch X gồm Cu(NO₃)₂ và AgNO₃ với cường độ dòng điện 0,804 A cho đến khi bọt khí bắt đầu thoát ra ở cathode thì mất 2 giờ, khi đó khối lượng cathode tăng thêm 4,2 g. Nồng độ mol của Cu(NO₃)₂ trong dung dịch X là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: 43,2 gam

Giải thích:

Ta có: $n_e=\frac{It}{F}=\frac{0,\mathrm{804.2.60.60}}{96500}=0,06$mol

Gọi số mol AgNO₃ và Cu(NO₃)₂ lần lượt là a và b (mol).

Tại cathode:

Ag⁺ + 1e $\to$ Ag

a         a         a     mol

Cu²⁺ + 2e $\to$Cu

b         2b         b     mol

Ta có hệ phương trình: $\left\{\begin{array}{l}a+2b=\mathrm{0,06}\\ 108a+64b=\mathrm{4,2}\end{array}\right.$

Vậy a = 0,03 và b = 0,015.

Nồng độ mol của Cu(NO₃)₂ là 0,06 M.

Xem thêm các bài tóm tắt lý thuyết Hóa học lớp 12 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 12: Thế điện cực và nguồn điện hoá học

Lý thuyết Bài 13: Điện phân

Lý thuyết Bài 14: Đặc điểm cấu tạo và liên kết kin loại. Tính chất kim loại

Lý thuyết Bài 15: Các phương pháp tách kim loại

Lý thuyết Bài 16: Hợp kim – Sự ăn mòn kim loại

Lý thuyết Bài 17: Nguyên tố nhóm IA