Phản ứng điện phân dung dịch NaCl + H2O hay NaCl ra NaOH hoặc NaCl ra Cl2 hoặc NaCl ra H2 thuộc loại phản ứng oxi hóa khử , phản ứng điện phân dung dịch đã được cân bằng chính xác và chi tiết nhất. Bên cạnh đó là một số bài tập có liên quan về NaCl có lời giải, mời các bạn đón xem:
2NaCl + 2H2O -dpdd→ 2NaOH + Cl2 ↑ + H2 ↑
1. Phương trình điện phân dung dịch NaCl
2NaCl + 2H2O →dpdd2NaOH + Cl2 ↑ + H2 ↑
2. Cách tiến hành điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn
Điện phân dung dịch NaCl chính là việc cho dòng điện một chiều chạy qua dung dịch NaCl. Trong quá trình này, dung dịch muối NaCl sẽ được tách ra thành Na+ và Cl-. Trong đó các ion Na+ sẽ di chuyển về hướng cực âm (catot) và Cl- sẽ di chuyển về cực dương (anot). Phương pháp này được ứng dụng rất rộng rãi trong đời sống.
Cực dương (Anot): Xảy ra sự oxi hóa
2Cl- → Cl2 + 2e
Cực âm (Catot): Xảy ra sự khử
2H2O + 2e → H2 + 2OH-
Phương trình điện phân:
2NaCl + 2H2O →dpdd 2NaOH + H2 + Cl2
3. Mở rộng kiến thức về NaCl
3.1. Nguồn gốc của muối tinh khiết NaCl
Muối NaCl một phần xuất phát từ miệng núi lửa hoặc đá trên đáy biển. Tuy nhiên, phần lớn muối có nguồn gốc trên đất liền.
Nước ngọt từ những cơn mưa không ở dạng tinh khiết 100% → Nó hòa tan CO2 trong khí quyển trước khi rơi xuống đất
→ Nước mưa chảy trên mặt đất để tiếp cận đường thoát nước trong khu vực
→ Tính axit của nước mưa phá vỡ đá, thu giữ ion trong đá và mang chúng ra biển
→ Khoảng 90% các ion này là natri hoặc clo
→ Hai loại ion này kết hợp với nhau tạo ra muối.
3.2. Tính chất vật lý của muối tinh khiết
Muối NaCl là chất rắn kết tinh không màu hoặc màu trắng
Cấu trúc tinh thể: Mỗi nguyên tử có 6 nguyên tử cận kề tạo ra cấu trúc bát diện. Sự phân bổ này được gọi là khớp nối lập phương kín.
3.3. Tính chất hóa học của muối tinh khiết
NaCl là chất điện li mạnh, phân li hoàn toàn trong nước, tạo ra các ion âm và dương.
sodium chloride là muối của bazơ khá mạnh và axit mạnh nên nó mang tính trung tính → do đó tương đối trơ về mặt hóa học.
Muối là hợp chất ion do đó chúng cho thấy các phản ứng ion xảy ra nhanh chóng và thường tỏa nhiệt trong tự nhiên. Muối không trải qua quá trình đốt cháy nhưng điện phân muối sẽ giải phóng kim loại và phi kim loại như điện phân NaCl nóng chảy tạo thành khí clo và natri kim loại.
2NaCl →dpnc2Na + Cl2
Phản ứng của muối với axit là phản ứng chuyển vị kép như sodium chloride phản ứng với axit sunfuric tạo thành sodium sulfate và hydroclorua.
2NaCl + H2SO4 đặc →to Na2SO4 + 2HCl
Tương tự dung dịch sodium chloride phản ứng với dung dịch silver nitrate và tạo thành kết tủa silver chloride.
NaCl + AgNO3 → NaNO3 + AgCl↓
4. Bài tập vận dụng liên quan
Câu 1. 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 có khí thoát ra là
A. Cu
B. Zn
C. Fe
D. Na
Hướng dẫn giải
Đáp án B
Thứ tự các ion và chất bị điện phân ở catot là Fe3+, Cu2+, Zn2+, H2O (sinh khí H2)
Vậy kim loại cuối cùng thoát ra ở catot trước khi có khí thoát ra là Zn.
Câu 2. Để phân biệt các chất đựng trong lọ riêng biệt sau: NaNO3, Cu(NO3)2, Fe(NO3)3, Ba(NO3)2 người ta cần sử dụng hóa chất nào?
A. NaOH, H2SO4
B. NaCl, HCl
C. Ca(OH)2
D. BaCl2
Hướng dẫn giải
Đáp án C
Trích mẫu thử của từng chất vào các ống nghiệm riêng biệt và đánh dấu tương ứng
– Cho dung dịch NaOH dư vào 4 ống nghiệm trên
+ ống nghiệm nào xuất hiện kết tủa màu xanh thì ống nghiệm đó chứ Cu(NO3)2
3NaOH + Cu(NO3)2 → Cu(OH)2↓ + 2NaNO3
+ ống nghiệm nào xuất hiện kết tủa màu nâu đỏ thì ống nghiệm đó chứa Fe(NO3)3
3NaOH + Fe(NO3)3 → Fe(OH)3↓ + 3NaNO3
+ ống nghiệm nào không có hiện tượng thì chứa NaNO3 và Ba(NO3)2
– Cho H2SO4 dư vào 2 dung dịch chưa phân biệt được NaNO3 và Ba(NO3)2
+ ống nghiệm xuất hiện kết tủa màu trắng là Ba(NO3)2
H2SO4 + Ba(NO3)2 → BaSO4↓ + 2HNO3
Câu 3. Điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn nhận định nào dưới đây là đúng?
A. Ở catot xảy ra sự khử ion kim loại Natri.
B. Ở anot xảy ra sự oxi hóa H2O.
C. Ở anot sinh ra khí H2.
D. Ở catot xảy ra sự khử nước.
Hướng dẫn giải
Đáp án D
Do ion Na+ không bị điện phân trong dung dịch ⇒ tại catot chỉ xảy ra sự khử H2O
Câu 4. Khi điện phân NaCl nóng chảy (điện cực trơ), tại anot xảy ra
A. sự khử ion Cl-.
B. sự oxi hoá ion Cl-.
C. sự oxi hoá ion Na+.
D. sự khử ion Na+.
Hướng dẫn giải
Đáp án B
Trong quá trình điện phân,ion Na+ di chuyển về phía catot (cực âm) và ion Cl- di chuyển về phía anot (cực âm). Na+ có tính oxi hóa nên bị khử.
Vật tại catot xảy ra sự khử ion Na+, anot là sự oxi hoá ion Cl-
Chú ý: Tổng quát với quá trình điện phân, tại catot diễn ra sự khử và tại anot diễn ra sự oxi hóa.
Câu 5. Khi điện phân điện cực trơ có màng ngăn dung dịch hỗn hợp gồm NaCl và CuSO4 đến khi NaCl và CuSO4 đều hết nếu dung dịch sau điện phân hoà tan được Fe và sinh khí thì dung dịch sau điện phân chắc chắn chứa
A. CuCl2
B. CuSO4
C. HCl, CuSO4
D. H2SO4
Hướng dẫn giải
Đáp án D
Ta thấy khi điện phân hết NaCl và CuSO4 thì chỉ có Cu2+ và Cl- bị điện phân hết tạo Cu và Cl2. Mà dung dịch sau điện phân hòa tan được Fe và sinh khí => dung dịch sau điện phân chứa axit
=> dung dịch chắc chắn chứa H2SO4 (vì SO42- không bị điện phân)
Câu 9. Điện phân NaCl nóng chảy bằng điện cực trơ, ở catot thu được
A. Cl2.
B. Na.
C. NaOH.
D. H2.
Hướng dẫn giải
Đáp án B
Trong quá trình điện phân,ion Na+ di chuyển về phía catot (cực âm) và ion Cl- di chuyển về phía anot (cực âm). Na+ có tính oxi hóa nên bị khử.
Vật tại catot xảy ra sự khử ion Na+ => thu được Na
Câu 10. Cho các phát biểu sau:
(a) Điện phân dung dịch NaCl (điện cực trơ, có màng ngăn), thu được khí Cl2 ở anot.
(b) Cho CO dư qua hỗn hợp Fe2O3 và CuO đun nóng, thu được Fe và Cu.
(c) Nhúng thanh Zn vào dung dịch chứa CuSO4 và H2SO4, có xuất hiện ăn mòn điện hóa.
(d) Kim loại dẻo nhất là Au, kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất là Hg.
(e) Để điều chế kim loại nhôm người ta điện phân nóng chảy Al2O3.
Số phát biểu đúng là
A. 3
B. 4
C. 5
D. 2
Hướng dẫn giải
Đáp án B
(b) Cho CO dư qua hỗn hợp Fe2O3 và CuO đun nóng, thu được Fe và Cu.
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
CuO + CO →to Cu + CO2
(c) Nhúng thanh Zn vào dung dịch chứa CuSO4 và H2SO4, có xuất hiện ăn mòn điện hóa.
(d) Kim loại dẻo nhất là Au, kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất là Hg.
(e) Để điều chế kim loại nhôm người ta điện phân nóng chảy Al2O3.
Câu 12. Trong quá trình điện phân dung dịch NaCl ở cực âm xảy ra
A. Sự khử phân tử nước
B. Sự oxi hoá ion Na+
C. Sự oxi hoá phân tử nước
D. Sự khử ion Na+
Hướng dẫn giải
Đáp án A
Trong quá trình điện phân dung dịch NaCl ở cực âm xảy ra Sự khử phân tử nước
Điện phân dung dịch NaCl:
Ở cực âm (catot): trên bề mặt của cực âm có các ion Na+ và phân tử H2O. Ở đây xảy ra sự khử các phân tử
H2O: 2H2O + 2e → H2 + 2OH-.
Ở cực dương (anot): trên bề mặt của cực dương có các ion Cl- và phân tử H2O.Ở đây xảy ra sự oxi hóa các ion
Cl-: 2Cl- → Cl2 + 2e
Câu 13. Điện phân NaCl nóng chảy với điện cực trơ ở catot thu được
A. Cl2
B. NaOH
C. Na
D. HCl
Hướng dẫn giải
Đáp án C
Điện phân dung dịch NaCl:
Ở cực âm (catot): trên bề mặt của cực âm có các ion Na+ và phân tử H2O.
Ở đây xảy ra sự khử các phân tử H2O:
2H2O + 2e → H2 + 2OH-.
Ở cực dương (anot): trên bề mặt của cực dương có các ion Cl- và phân tử H2O.
Ở đây xảy ra sự oxi hóa các ion Cl-:
2Cl- → Cl2 + 2e có các ion Cl- và phân tử H2O.
Câu 6. Nhỏ từ từ từng giọt đến hết 60 ml dung dịch HCl 1M vào 200 ml dung dịch chứa K2CO3 0,2M và KHCO3 0,2M, sau phản ứng thu được số mol CO2 là
A. 0,02.
B. 0,03.
C. 0,015.
D. 0,010.
Hướng dẫn giải
Đáp án A
Nhỏ từ từ HCl vào dung dịch thứ tự phản ứng:
H+ + CO32- → HCO3−(1)
H+ + HCO3−→ CO2 + H2O (2)
nH+ = 0,06 mol
nCO32− = 0,04 mol < nH+
nH+ (2) = nCO2 = 0,06 – 0,04 = 0,02 mol
Câu 7. Điện phân dung dịch NaCl đến hết (có màng ngăn, điện cực trơ), cường độ dòng điện 1,61A thì hết 60 phút. Thêm 0,03 mol H2SO4 vào dung dịch sau điện phân thì thu được muối với khối lượng
A. 2,13 gam
B. 4,26 gam
C. 8,52 gam
D. 6,39 gam
Hướng dẫn giải
Đáp án B
Điện phân: 2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2+ Cl2
Số e trao đổi trong quá trình điện phân là ne =ItF = 1,61. 60. 6096500 = 0,06 mol
Luôn có : nNaOH = ne = 0,06 mol
2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + H2O
Có nH+ = nOH- → phản ứng xảy ra vừa đủ
→ mmuối = 0,03. 142 = 4,26 gam
Câu 8. Nhỏ từ từ từng giọt đến hết 30 ml dung dịch HCl 1M vào 100 ml dung dịch chứa K2CO3 0,2M và KHCO3 0,2M, sau phản ứng thu được số mol CO2 là
A. 0,02.
B. 0,03.
C. 0,015.
D. 0,01.
Hướng dẫn giải
Đáp án D
Nhỏ từ từ HCl vào dung dịch thứ tự phản ứng:
H+ + CO32- → HCO3−(1)
H+ + HCO3−→ CO2 + H2O (2)
nH+ = 0,03 mol
nCO32+ = 0,02 mol < nH+
nH+ (2) = nCO2 = 0,03 – 0,02 = 0,01 mol
Câu 11. Điện phân (điện cực trơ, màng ngăn xốp) dung dịch gồm CuSO4 và NaCl (tỉ lệ mol tương ứng 1 : 3) với cường độ dòng điện 1,34A. Sau thời gian t giờ, thu được dung dịch Y (chứa hai chất tan) có khối lượng giảm 10,375 gam so với dung dịch ban đầu. Cho bột Al dư vào Y, thu được 1,68 lít khí H2 (đktc). Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn, hiệu suất điện phân 100%, bỏ qua sự hòa tan của khí trong nước và sự bay hơi của nước. Giá trị của t là
A. 7
B. 6
C. 5
D. 4
Hướng dẫn giải
Đáp án A
Do dung dịch sau điện phân chứa 2 chất là: Na2SO4 và NaOH. Tỉ lệ mol CuSO4 và NaCl là 1:3 nên Cu2+ bị điện phân hết trước.
Al + OH− → AlO2− + 32H2
=> nOH- = nH2.23 = 0,05 mol.
Quá trình điện phân:
Cu2+ + 2Cl- →Cu + Cl2
a → 2a → a → a
2Cl- + 2H2O → Cl2 + H2 + 2OH-
a (3a – 2a) → 0,5a → 0,5a
a = 0,05
mgiảm= 64a + 71a + 71.0,5a + 2.0,5a = 8,575 gam < 10,375
=> H2O bị điện phân: mH2O = 10,375 – 8,575 = 1,8 gam
H2O → H2 + 12O2
0,1 → 0,1 → 0,05 mol
Tại anot: 0,075 mol Cl2, 0,05 mol O2
=> ne = 0,075.2 + 0,05.4 = 0,35 mol
t = ne.96500I0,35.965001,34= 25205,2 giây = 7 giờ.
Xem thêm các phương trình hóa học hay khác:
- Phản ứng điện phân nóng chảy: 2NaCl -dpnc→ 2Na + Cl2 ↑
- NaCl + AgNO3 → NaNO3 + AgCl ( ↓)
- NaBr + AgNO3 → NaNO3 + AgBr ( ↓)
- NaI + AgNO3 → NaNO3 + AgI ( ↓)
- NaCl + H2SO4 -<250oC→ NaHSO4 + HCl ↑
- 2NaCl + H2SO4 -≥400oC→ Na2SO4 + 2HCl ↑
- 2NaBr + Cl2 → 2NaCl + Br2
- 2NaI + Cl2 → 2NaCl + I2
- 2NaI + Br2 → 2NaBr + I2
- 2NaI + O3 + H2O → 2NaOH + I2 + O2 ↑
- 2NaI + 2FeCl3 → I2 + 2FeCl2 + 2NaCl
- 2NaI + 2Fe(NO3)3 → I2 + 2Fe(NO3)2 + 2NaNO3
- 2NaI + Fe2(SO4)3 → I2 + 2FeSO4 + Na2SO4
- 2NaI + H2O2 → I2 + 2NaOH
- 8HNO3 + 6NaI → 6NaNO3 +3I2 + 2NO ↑ + 4H2O
