Giải bài tập Bài 14: Dòng điện trong chất điện phân SBT Vật lý 11

Một bình điện phân chứa dung dịch muối niken với hai điện cực bằng niken. Xác định khối lượng niken bám vào catôt khi cho dòng điện cường độ I = 5,0 A chạy qua bình này trong khoảng thời gian t = 1 giờ. Đương lượng điện hoá của niken là 0,3.10^-3 g/C.

A. 1,5 kg.                             B. 5,4 g.                              

C. 1,5 g.                               D. 5,4 kg.

Trả lời:

Đáp án B

Khối lượng của niken được giải phóng ra ở điện cực của bình điện phân tuân theo định luật I Fa-ra-đây :

m = kq = kIt

trong đó k là đương lượng điện hoá của niken, q = It là điện lượng chuyển qua dung dịch điện phân.

Thay số, ta tìm được : m = 0,3.10^-3.5,0.3600 = 5,4g.

Bài 14.4 trang 35 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11

Một bình điện phân chứa dung dịch đồng sunphat (CuS0₄) có anôt bằng đồng. Cho dòng điện không đổi chạy qua bình này trong thời gian 30 phút, khi đó khối lượng của catôt tăng thêm 1,143 g. Xác định cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân. Đồng (Cu) có khối lượng mol là của A = 63,5 g/mol.

A. 0,965 A.                          B. 1,93 A.                     

C. 0,965 mA.                       D. 1,93 mA.

Trả lời:

Đáp án B

Áp dụng công thức Fa-ra-đây về điện phân dung dịch đồng sunphat (CuSO₄) có anôt bằng đồng (Cu), ta có: 

Bài 14.5 trang 35 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11

Một bình điện phân chứa dung dịch bạc nitrat (AgN0₃) có anôt bằng bạc và điện trở là 2,5 Ω. Hiệu điện thế giữa hai điện cực của bình này là 10 V. Bạc (Ag) có khối lượng mol là A = 108 g/mol và hoá trị n = 1. Xác định khối lượng bạc bám vào catôt sau 16 phút 5 giây.

A. 4,32 g.                             B. 4,32 kg.                    

C.2,16g.                              D. 2,16 kg.

Trả lời:

Đáp án A

Áp dụng công thức Fa-ra-đây về điện phân dung dịch bạc nitrat (AgNO₃) có anôt bằng bạc (Ag), ta có :

Bài 14.6 trang 35 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11

Mắc nối tiếp một bình điện phân chứa dung dịch đồng sunphat (CuS0₄) có anôt bằng đồng (Cu) với một bình điện phân chứa dung dịch bạc nitrat (AgN0₃) có anôt bằng bạc (Ag). Sau môt khoảng thời gian có dòng điện không đổi chạy qua hai bình này, thì khối lượng anôt của bình chứa dung dịch CUSO₄ bị giảm bớt 2,3 g. Xác định khối lượng bạc tới bám vào catôt của bình chứa dung dịch AgN0₃. Đồng có khối lượng mol là A₁ = 63,5 g/mol và hoá trị n₁ =  2, bạc có khối lượng mol là A₂ = 108 g/mol và hoá trị n₂ = 1.

Trả lời:

Hai bình điện phân đều chứa dung dịch muối của kim loại dùng làm anót và được mắc nối tiếp, nên cường độ dòng điện chạy qua chúng và thời gian điện phân là như nhau. Khi đó trong hai bình.đều xảy ra hiện tượng điện phân có dương cực tan. Kết quả là : khối lượng kim loại tan ra ở anôt được tải sang bám vào catôt trong mỗi bình điện phân.

Như vậy, khối lượng đồng m₁ tan ở anôt trong bình chứa dung dịch CuSO₄ và khối lượng bạc m₂ bám vào catôt trong bình chứa dung dịch AgNO₃ được tính theo công thức Fa-ra-đây :

Bài 14.7 trang 35 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11

Một vật kim loại diện tích 120 cm² được mạ niken. Dòng điện chạy qua bình điện phân có cường độ 0,30 A và thời gian mạ là 5 giờ. Xác định độ dày của lớp niken phủ đểu trên mặt vật kim loại. Niken (Ni) có khối lượng mol là A = 58,7 g/mol, hoá trị n = 2 và khối lượng riêng D = 8,8.10³ kg/m³.

Trả lời:

Khối lượng niken được giải phóng ra ở catôt được tính theo công thức Fa-ra-đây :

Bài 14.9 trang 36 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11

Khi điện phân dung dịch nhôm ôxit Al₂O₃ nóng chảy, người ta cho dòng điện cường độ 20 kA chạy qua dung dịch này tương ứng với hiệu điện thế giữa các điện cực là 5,0 V. Nhôm có khối lượng mol là A = 27 g/mol và hoá trị n = 3. Xác định khoảng thời gian điện phân để thu được 1 tấn nhôm và lượng điện năng đã tiêu thụ trong quá trình điện phân này bằng bao nhiêu ?

Trả lời:

Áp dụng công thức Fa-ra-đây về điện phân, ta xác định được khoảng thời gian điện phân nhôm :

Bài 14.11 trang 36 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11

Xác định điện tích nguyên tố e bằng cách dựa vào định luật II Fa-ra-đây về điện phân. Cho biết số Fa-ra-đây F = 96500 C/mol.

Trả lời:

Theo định luật II Fa-ra-đây về điện phân

Muốn có một đương lượng gam A/n của một chất giải phóng ra ở mồi điện cực của bình điện phân thì cần phải có một điện lượng q = F culông chuyển qua bình điện phân. Điện lượng này đúng bằng tổng điện tích của các ion có trong một đương lượng gam A/n của chất đó chuyển qua bình điện phân.

Vì số nguyên tử có trong mỗi khối lượng mol nguyên tử A của một nguyên tố đúng bằng số Avô-ga-đrô N_A = 6,023.10²³ nguyên tử/mol, nên suy ra mỗi ion hoá trị n = 1 sẽ có điện tích q₀ tính bằng :

Bài 14.12* trang 36 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11

Khi điện phân dung dịch muối ăn NaCl trong binh điện phân có điện cực anôt bằng graphit, người ta thu được khí clo ở anôt và khí hiđrô ở catôt.

a) Giải thích kết quả của quá trình điện phân này dựa theo thuyết điện li.

b) Xác định thể tích của các khí thu được ở điều kiện chuẩn khi điện phân trong khoảng thời gian t = 10 phút với cường độ dòng điện I = 10 A.

Trả lời:

b) Theo Bài tập 14.11*, muốn có một khối.lượng mol khí hoá trị n = 1 như clo hoặc hiđrô giải phóng ra ở mỗi điện cực thì cần có một điện lượng q = F = 96500 C chuyển qua bình điện phân.

Mặt khác, theo các phản ứng trong câu a) nêu trên, ta thấy mỗi khối lượng mol nguyên tử của khí clo hoặc hidro sẽ cho 1/2 mol khí ứng với thể tích trong điều kiện chuẩn là 22,4/2 (lit/mol) = 11200cm³/mol.

heo đề bài, điện lượng chuyển qua bình điện phân bằng:

Q = It = 10.10.60 = 6000C

Như vậy, thể tích của khí clo hoặc hidro thu được ở mỗi điện cực sẽ bằng: