Cho các chất sau đây: NaOH, Na2CO3, NaCl, NaNO3 và Na2SO4. Có bao nhiêu chất điều chế được Na chỉ bằng một phản ứng?
Điện phân nóng chảy NaOH và NaCl
4NaOH 4Na + O2 + 2H2O
2NaCl 2Na + Cl2
Cho các chất sau đây: NaOH, Na2CO3, NaCl, NaNO3 và Na2SO4. Có bao nhiêu chất điều chế được Na chỉ bằng một phản ứng?
Điện phân nóng chảy NaOH và NaCl
4NaOH 4Na + O2 + 2H2O
2NaCl 2Na + Cl2
Những kim loại nào sau đây có thể được điều chế từ oxit bằng phương pháp nhiệt luyện nhờ chất khử CO?
Phương pháp nhiệt luyện được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp để điều chế những kim loại có độ hoạt động trung bình như Zn, Fe, Sn, Pb,...
Cho hơi nước qua than nóng đỏ thu được 2,24 lít hỗn hợp khí X gồm CO2, CO và H2 (đo ở đktc). Dẫn X qua hổn hợp gồm CuO và Al2O3 dư nung nóng thu dược m gam chất rắn và hỗn hợp khí và hơi Y. Dẫn Y qua dung dịch Ca(OH)2 dư, lọc bỏ kết tủa thấy khối lượng dung dịch giảm 1,16 gam. Khối lượng kim loại có trong m là
Gọi số mol CO2 và CO trong X là lượt là x, y:
Phản ứng của than nóng đỏ với hơi nước:
C + H2O CO2 + 2H2
x 2x
C + H2O CO + H2
y y
3x + 2y = 2,24/22,4 = 0,1 mol (1)
Khi dẫn hỗn hợp khí X qua hỗn hợp CuO và Al2O3 dư, chỉ có CuO phản ứng:
CuO + CO Cu + CO2
y y
y
CuO + H2 Cu + H2O
2x+y 2x+y
2x+y
Hỗn hợp Y gồm: (x + y) mol CO2 và (2x + y) mol H2O
Dẫn Y qua dung dịch Ca(OH)2 dư:
Ca(OH)2 + CO2 CaCO3
+ H2O
(x + y) (x + y)
(x + y)
Khối lượng dung dịch giảm 1,16 gam:
100.(x + y) - 44.(x + y) - 18.(2x + y) = 1,16
20x + 38y = 1,16 (2)
Từ (1) và (2) ta có x = 0,02; y = 0,02
Kim loại có trong m gam chất rắn là Cu:
mCu = 64.(2x + 2y) = 64.0,08 = 5,12 gam
Dãy gồm các kim loại được điều chế trong công nghiệp bằng phương pháp điện phân hợp chất nóng chảy của chúng là:
Phương pháp điện phân nóng chảy thường dùng để điều chế kim loại hoạt động hóa học mạnh như K, Na, Ca, Mg, Al:
NaCl Na + 1/2Cl2↑
CaCl2 Ca + Cl2↑
Al2O3 2Al + 3/2O2↑
Điện phân một dung dịch chứa đồng thời các cation Mg2+, Fe3+, Zn2+, Pb2+, Ag+. Thứ tự các kim loại sinh ra ở catot lần lượt là
Các ion kim loại có tính oxi mạnh hơn sẽ bị điện phân trước, sinh ra kim loại:
Thứ tự kim loại sinh ra ở catot là: Ag, Fe, Pb, Zn, Mg.
Điện phân dung dịch X chứa hỗn hợp các muối sau: NaCl, CuCl2, FeCl3, ZnCl2. Kim loại cuối cùng thoát ra ở catot trước khi khí thoát ra là:
Thứ tự các ion và chất bị điện phân ở catot là Fe3+, Cu2+, Zn2+, H2O (sinh khí H2). Điện phân dung dịch NaCl không sinh ra kim loại.
Vậy kim loại cuối cùng thoát ra ở catot trước khi có khí thoát ra là Zn.
Những kim loại nào sau đây có thể được điều chế từ oxit bằng phương pháp nhiệt luyện nhờ chất khử CO?
Phương pháp nhiệt luyện được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp để điều chế những kim loại có độ hoạt động trung bình như Zn, Fe, Sn, Pb,...
Ca, Mg, Al là các kim loại hoạt động mạnh không thể điều chế bằng phương pháp nhiệt luyện.
Trộn 0,54 gam bột nhôm với hỗn hợp gồm bột Fe2O3 và CuO rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm thu được hỗn hợp A. Hòa tan hoàn toàn A trong dung dịch HNO3 thu được hỗn hợp khí gồm NO và NO2 có tỉ lệ số mol tương ứng là 1:3. Thể tích khí NO (ở đktc) là
nAl = 0,54/27 = 0,02 mol
Gọi số mol khí NO2 và NO lần lượt là a và b (mol):
a = 3b (1)
Xét toàn bộ quá trình chỉ có Al cho e và HNO3 nhận e
Bảo toàn e: 3nAl = nNO2 + 3nNO
a + 3b = 3.0,02 (2)
Từ (1) và (2) ta có: a = 0,03; b = 0,01
VNO = 0,01.22,4 = 0,224 lít
Để khử hoàn toàn 30 gam hỗn hợp gồm CuO, FeO, Fe3O4, Fe2O3, Fe, MgO cần dùng 5,6 lít khí CO (đktc). Khối lượng chất rắn thu được sau phản ứng là:
nCO = 5,6/22,4 = 0,25 mol
Bảo toàn C nCO = nCO2
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:
30 + mCO = m + mCO2
m = 30 + 0,25.28 – 0,25.44 = 26 gam
Điện phân 200 ml dung dịch chứa hai muối Cu(NO3)2 xM và AgNO3 yM với cường độ dòng điện là 0,804A, thời gian điện phân là 2 giờ, người ta thấy khối lượng catot tăng thêm 3,44 gam. Giá trị của x, y lần lượt là:
nCu2+ = 0,2x; nAg+ = 0,2y
0,4x + 0,2y = 0,06 (1)
mcatot tăng = mCu + mAg
= 0,2x.64 + 0,2y.108 = 3,44 (2)
Từ (1) và (2) ta có: x = 0,1; y = 0,1
Hòa tan hỗn hợp gồm FeCl3, Fe2(SO4)3, CuCl2 và CuSO4 vào nước thành 200 ml dung dịch X. Điện phân 100 ml dung dịch X cho đến khi hết ion Cl− thì dừng điện phân thấy catot tăng 9,6 gam, đồng thời khối lượng dung dịch giảm 27,35 gam. Dung dịch sau điện phân phản ứng với NaOH vừa đủ thu được kết tủa Y, Nung Y trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 44 gam hỗn hợp hai oxit kim loại. Cô cạn 100 ml dung dịch X thu được m gam hỗn hợp muối khan. Giá trị của m là
Thứ tự điện phân:
- Ở catot:
Fe3+ + 1e → Fe2+
Cu2+ + 2e → Cu
Fe2+ + 2e → Fe
2H2O + 2e → 2OH- + H2
- Ở anot:
2Cl- → Cl2 + 2e
2H2O → 4H+ + O2 + 4e
- Dung dịch sau điện phân + NaOH tạo kết tủa B nung kết tủa B thu được 2 oxit kim loại
oxit là CuO và Fe2O3
Dung dịch sau điện phân chỉ có Cu2+, Fe2+, SO42-.
Chất rắn thu được sau điện phân chỉ gồm Cu
nCu = 9,6/64 = 0,15 mol
mdd giảm = mCu + mCl2 = 27,35 gam
mCl2 = 27,35 - 9,6 = 17,75
nCl2 = 0,25 mol
Bảo toàn e: nFe3+ + 2nCu2+ = 2nCl2
nFe3+ = 0,2 mol
nFe2+ sau đp = 0,2 mol
nFe2O3 = 1/2.nFe2+ = 0,1 mol
Ta có:
moxit = mCu + mFe2O3 mCuO = 44 - 0,1.160 = 28 gam
nCuO = 0,35 mol = nCu2+dư
nCu ban đầu = 0,15 + 0,35 = 0,5 mol
Vậy dung dịch ban đầu có: 0,5 mol Cu2+; 0,2 mol Fe3+; 0,5 mol Cl-; SO42-
Bảo toàn điện tích:
2nCu + 3nFe = nCl + 2nSO4 nSO42- = 0,55 mol
mmuối khan = mCu + mFe + mCl + mSO4 = 113,75 gam
Trong công nghiệp Mg được điều chế bằng cách nào dưới đây?
Trong công nghiệp, Mg được điều chế bằng cách điện phân nóng chảy MgCl2.
MgCl2 Mg + Cl2
Điện phân 200 ml một dung dịch có hòa tan Cu(NO3)2 và AgNO3 với cường độ dòng điện là 0,804 A, đến khi bọt khí bắt đầu thoát ra ở cực âm thì mất thời gian là 2 giờ, khi đó khối lượng cực âm tăng 3,44 gam. Nồng độ mol của mỗi muối Cu(NO3)2 và AgNO3 trong dung dịch ban đầu là:
Gọi số mol Cu(NO3)2 và AgNO3 lần lượt là x, y:
mtăng = 64x + 108y = 3,44 (2)
Giải (1) và (2) ta có: x = 0,02; y = 0,02
CM Cu(NO3)2 = 0,02/0,2 = 0,1M
CM AgNO3 = 0,02/0,2 = 0,1M
Khi điện phân một dung dịch muối, giá trị pH ở khu vực gần một điện cực tăng lên. Dung dịch muối đem điện phân có thể là dung dịch nào sau đây?
Khi điện phân một dung dịch muối giá trị pH ở gần một điện cực tăng lên, mà khi pH tăng tức là nồng độ H+ trong dung dịch đang giảm và nồng độ OH- dung dịch đang tăng dung dịch muối đó là KCl vì:
Phương trình điện phân của các dung dịch muối:
2CuSO4 + 2H2O → 2Cu + O2 + 2H2SO4
4AgNO3 + 2H2O → 4Ag + O2 + 4HNO3
2KCl + 2H2O → 2KOH + H2 + Cl2
Điện phân dung dịch K2SO4 chính là điện phân H2O ở 2 điện cực.
Trong quá trình điện phân dung dịch Pb(NO3)2 với các điện cực trơ, ion Pb2+ di chuyển về:
Ở anot (cực +): xảy ra sự oxi hóa H2O
2H2O O2 + 4H+ + 4e
Ở catot (cực -): xảy ra sự khử ion Pb2+
Pb2+ + 2e Pb
Cho các kim loại: Li, Na, Cu, Al, Fe, Cu, Ag, Pt. Bằng phương pháp điện phân có thể điều chế được bao nhiêu kim loại trong số các kim loại trên?
Bằng phương pháp điện phân có thể điều chế được cả 8 kim loại:
Điện phân nóng chảy: Li, Na, Ca, Al
Điện phân dung dịch: Fe, Cu, Ag, Pt
Một học sinh đã đưa ra các phương án điều chế kim loại Mg như sau:
1. Kết tủa Mg(OH)2 từ dung dịch MgCl2, nhiệt phân lấy MgO rồi khử bằng H2 ở nhiệt độ cao để điều chế Mg.
2. Dùng kim loại mạnh đẩy Mg ra khỏi dung dịch MgCl2.
3. Điện phân dung dịch MgCl2 để thu được Mg.
4. Cô cạn dung dịch MgCl2, điện phân nóng chảy để thu được Mg.
Trong các phương án trên cáo bao nhiêu phương án có thể áp dụng để điều chế Mg?
Điện phân dung dịch X chứa hỗn hợp các muối sau: CaCl2, FeCl3, ZnCl2, CuCl2. Ion đầu tiên bị khử ở catot là:
Ion càng có tính oxi hóa mạnh thì bị điện phân trước thứ tự ion bị khử là Fe3+, Cu2+, Fe2+, Zn2+
Điện phân 200 ml dung dịch CuSO4 0,5M và FeSO4 0,3M với điện cực trơ và dòng điện I = 5A. Sau 60 phút, khối lượng catot tăng lên là:
nCuSO4 = 0,1 mol, nFeSO4 = 0,06 mol
Thứ tự điện phân: CuSO4 bị điện phân trước rồi đến FeSO4
ne trao đổi < 2.nCu2+
CuSO4 chưa bị điện phân hết.
Phản ứng điện phân:
Cu2+ + 2e → Cu
Lượng kim loại thoát ra ở catot là:
Điện phân (với điện cực Pt) 200 ml dung dịch Cu(NO3)2 đến khi bắt đầu có khí thoát ra ở catot thì ngừng lại. Để yên dung dịch cho đến khi khối lượng catot không đổi, lúc đó khối lượng catot tăng thêm 3,2 gam so với lúc chưa điện phân. Nồng độ mol của dung dịch Cu(NO3)2 trước phản ứng là:
Gọi a là số mol Cu(NO3)2 trước khi điện phân:
Phương trinh phản ứng:
Cu(NO3)2 + H2O Cu + 2HNO3 + 1/2O2 (1)
a a
Khi khí bắt đầu thoát ra ở catot (H2 thoát ra do điện phân nước) nghĩa là Cu đã được giải phóng hoàn toàn ở catot. Sau khi để yên dung dịch, sẽ xảy ra phản ứng sau đây:
3Cu + 8HNO3 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O (2)
0,75a 2a
Số mol Cu dư sau phản ứng (2) là 0,25a
⇒ 0,25a = 3,2/64
⇒ a = 0,2 mol
⇒ CM Cu(NO3)2 bđ = 1M