Chào các em học sinh yêu quý của cô! Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau giải một bài tập về điện phân dung dịch, một phần rất quan trọng trong chương trình Hóa học lớp 12 theo chương trình sách giáo khoa mới. Bài tập này yêu cầu chúng ta xác định sự thay đổi nồng độ ion NO3- sau khi điện phân dung dịch Cu(NO3)2.

Chúng ta hãy cùng phân tích từng bước một nhé.

Step 1: Xác định các ion có trong dung dịch Cu(NO3)2.
Khi Cu(NO3)2 tan trong nước, nó phân ly hoàn toàn thành các ion.
Phương trình phân ly: Cu(NO3)2 -> Cu^2+ + 2NO3^-
Như vậy, trong dung dịch ban đầu, chúng ta có các ion: Cu^2+ và NO3^-. Ngoài ra, trong dung dịch nước luôn có mặt các ion H+ và OH- do sự điện ly yếu của nước. Tuy nhiên, trong trường hợp điện phân dung dịch muối, chúng ta chủ yếu xem xét sự điện phân của các ion kim loại và anion gốc axit.

Step 2: Xem xét quá trình điện phân.
Khi tiến hành điện phân dung dịch Cu(NO3)2, tại catot (cực âm) sẽ xảy ra quá trình khử, và tại anot (cực dương) sẽ xảy ra quá trình oxi hóa.
– Tại catot: Ion nào có tính oxi hóa mạnh hơn sẽ bị khử trước. Trong trường hợp này, ion Cu^2+ dễ bị khử hơn ion H+ (từ nước). Do đó, ion Cu^2+ sẽ nhận electron và bị khử thành kim loại Cu.
Phương trình phản ứng ở catot: Cu^2+ + 2e^- -> Cu
– Tại anot: Ion nào có tính khử mạnh hơn sẽ bị oxi hóa trước. Trong dung dịch này, ion NO3- là gốc axit của một axit mạnh (HNO3), nên nó rất khó bị oxi hóa. Do đó, quá trình oxi hóa sẽ xảy ra với nước.
Phương trình phản ứng ở anot: 2H2O -> O2 + 4H+ + 4e^-

Step 3: Phân tích sự thay đổi nồng độ các ion sau điện phân.
Quan sát hai phương trình phản ứng ở Step 2, chúng ta thấy:
– Ion Cu^2+ đã bị tiêu thụ ở catot.
– Ion NO3^- không tham gia vào bất kỳ phản ứng nào ở cả catot và anot. Nó chỉ đóng vai trò là ion trung hòa về điện trong dung dịch.
– Nước bị điện phân, sinh ra khí O2 và ion H+. Sự sinh ra ion H+ sẽ làm tăng tính axit của dung dịch, nhưng không ảnh hưởng đến số mol của ion NO3-.

Step 4: Kết luận về nồng độ ion NO3-.
Vì ion NO3- không bị tiêu thụ hoặc sinh ra trong quá trình điện phân dung dịch Cu(NO3)2, nên số mol của nó trong dung dịch sẽ không thay đổi. Đồng thời, do nước cũng bị điện phân, thể tích dung dịch có thể thay đổi một chút, nhưng sự thay đổi này thường không đáng kể hoặc có thể giả định là không đổi nếu không có thông tin cụ thể. Tuy nhiên, điều quan trọng nhất là số mol của ion NO3- không đổi. Do đó, nồng độ của ion NO3- sẽ không thay đổi.

Vậy, đáp án chính xác là D. Không đổi.

Lý do áp dụng phương pháp phân tích trên là dựa vào kiến thức về sự điện ly, sự điện phân dung dịch muối và tính chất hóa học của các ion. Chúng ta xác định các ion có trong dung dịch, xem xét khả năng tham gia vào phản ứng điện phân của từng ion, từ đó đưa ra kết luận về sự thay đổi nồng độ.

Chúc các em học tốt!