Mục lục bài viết

I. Lý thuyết điện phân
II. Điện phân NaCl nón chảy với điện cực trơ ở Catot thu được gì?
III. Bài tập luyện tập

I. Lý thuyết điện phân

1. Cấu tạo bình điện phân

Bình điện phân là dụng cụ dùng để chứa và điện phân chất điện li ở trạng thái dung dịch hoặc nóng chảy. Bình làm bằng vật liệu trơ với dung dịch hoặc chất điện phân. Bên trong bình có 2 điện trái dấu và được cấp vào nguồn một chiều.

2. Khái niệm sự điện phân

- Sự điện phân là quá trình oxi hóa - khử xảy ra ở bề mặt các điện cực khi có dòng điện một chiều đi qua chất điện li nóng chảy hoặc dung dịch chất điện li.

- Sự điện phân là quá trình sử dụng điện năng để tạo ra sự biến đổi hóa học

- Trong quá trình điện phân, dưới tác dụng của điện trường các cation chạy về cực âm (catot) còn các anion chạy về điện cực dương (anot), tại đó xảy ra các quá trình trao đổi electron trên các điện cực.

- Phân loại điện phân: điện phân chất điện li nóng chảy, điện phân dung dịch điện li bằng điện cực trơ, điện phân dùng điện cực không trơ.

3. Sự điện phân các chất điện li

a) Điện phân chất điện li nóng chảy

Trong thực tế người ta thường tiến hành điện phân những hợp chất (muối, bazơ, oxit) nóng chảy của các kim loại có tính khử mạnh như Li, Na, K, Ba, Ca, Mg, Al để điều chế các kim loại đó từ hợp chất tương ứng.

Ví dụ: Điện phân Al₂O₃ nóng chảy có mặt criolit (Na₃AlF₆)

AL₂O_{3 (nóng chảy)} -> 2Al³⁺ + 3O^2-

^{Catot ( -) <- Al₂O₃-> Anot (+)}

4Al³⁺ + 3e -> 4Al

3/2O^2- -> O₂ + 4e

Phương trình điện phân: 2Al₂O₃ -> 4Al + 3O₂

_{b) Điện phân dung dịch chất điện li vô cơ trong nước}

_{Trong sự điện phân dung dịch, ngoài các ion do chất điện li phân li ra còn có các ion H⁺ và OH^- của nước. Do đó việc xác định sản phẩm của sự điện phân phức tạp hơn. Tùy thuộc vào tính khử cà tính oxi hóa của các ion có trong bình điện phân mà ta thu được những sản phẩm khác nhau.}

Cơ sở để giải quyết vấn đề này là dựa vào các giá trị thể oxi hóa - khử của các cặp. Trong quá trình điện phân trên catot diễn ra sự khử. Vì vậy khi có nhiều dạng oxi hóa thì trước hết dạng oxi hóa của cặp có thể lướn hơn sẽ bị khử trước. Ngược lại trên anot sẽ diễn ra sự oxi hóa dạng khử của cặp có thể oxi hóa - khử nhỏ nhất trước.

Ví dụ: Điện phân dung dịch CuCl với anot trơ có thể biểu diễn bằng sơ đồ:

Catot (-) <- CuCl -> Anot (+)

Cu²⁺ + 2e-> Cu 2Cl^- -> Cl₂ +2e

-> Phương trình điện phân là: CuCl₂ -> Cu + Cl₂

_{4. Dạng bài toán điện phân thường gặp}

_{- Dạng 1: Tính thời gian điện phân (khi biết I, số mol)}

_{Phương pháp giải:}

_{+ Viết các phương trình điện phân có thể xảy ra ( không cần viết sơ đồ điện phân )}

_{+ Xác định các sản phẩm thu được ở mỗi điện cực}

_{+ Sử dụng tỷ lệ như phương trình hóa học thông thường để tính số mol sản phẩm}

+ Áp dụng công thức của Faraday để tính thời gian theo số mol sản phẩm thu được ở các điện cực, hoặc số mol electron trao đổi

- Dạng 2: Biết thời gian, tính lượng chất thoát ra ở điện cực (hoặc lượng chất tham gia điện phân)

Phương pháp giải:

+Từ số mol chất đã biết và thời gian tính số mol electron

+ Viết lần lượt từng quá trình nhận, nhường electron đồng thời so sánh với so mol electron để biết điện phân đến quá trình nào.

+ Từ những quá trình đã xác định được, tính lượng chất đã điện phân hoặc lượng chất thu được

II. Điện phân NaCl nón chảy với điện cực trơ ở Catot thu được gì?

Điện phân NaCl nóng chảy với điện cực trơ ở catot thu được?

Điện phân NaCl nóng chảy có thể biểu diễn bằng sơ đồ:

Catot (-) <- NaCl -> Anot (+)

2/ Na⁺ + e -> Na 2Cl- -> Cl₂ + 2e

Như vậy, dưới tác dụng điện trường: ion âm chuyển về điện cực dương, ion dương chuyển về điện cực âm. Sau đó: Na + 1e (cation nhận electron) mà ta biết "khuer cho (electron) - o (oxi hóa) nhận (electron)". Cụ thể:

+ Cực dương (anot): xảy ra sự oxi hóa:

Cl^- ₍₁₎ -> Cl_{2 (k)} + 2e

+ Cực âm (catot): xảy ra sự khử

Na⁺ + 1e -> Na

Phương trình điện phân là:

2 NaCl $\overset{dpnc}{\rightarrow}$ 2 Na + Cl₂

Như vậy Khi điện phân NaCl nóng chảy với điện cực trơ catot ta thu được Na

Lưu ý: Cần phải có màng ngăn không cho Cl₂ _{tác dụng với Na ở trạng thái nóng chảy làm giảm hiệu suất cảu quá trình điện phân. Một số chất phụ gia như Nà, KCl giúp làm giảm nhiệt độ nóng chảy của hệ}

III. Bài tập luyện tập

1. Điện phân với điện cực trơ màng ngăn xốp dung dịch chứa 0,01 mol CuSO₄ và 0,12 mol NaCl đến khi catot bắt đầu thoát khí thì dừng lại. Thể tích khí ở (đktc) thu được ở anot là:

A. 1,344

B. 0,896

C. 1,792

D. 0,448

2. Điện phân 10 ml dung dịch AgNO₃ 0,4M (điện cực trơ) trong thời gian 10 phút 30 giây với dòng điện có cường độ I = 2A, thu được m gam Ag. Giả sử hiệu suất phản ứng điện phân đạt 100%. Giá trị của m là:

A. 2,16 gam

B. 1,544 gam

C. 0,432 gam

D. 1,41 gam

3. Tiến hành điện phân V lít dung dịch NaCl 1M và CuSO₄1,8M bằng điện cực trơ tới khi nước bắt đầu điện phân ở cả hai cực thì dừng điện phân, thấy khối lượng dung dịch giảm m gam. Dung dịch sau phản ứng hòa tan tối đa 8,84 gam Al₂O₃. Giá trị của m là

A. 34,5

B. 34,8

C. 34,6

D.34,3

4. Điện phân với điện cực trơ 100g dung dịch hỗn hợp chứa 0,2 mol FeCl₃ 0,1 mol, CuCl2 0,16 mol HCl đến khi khí bắt đầu thoát ra ở cả hai điện cực thì ngừng điện phân. Đem dung dịch sau điện phân tác dụng hết với 150g dung dịch AgNO₃ , kết thúc phản ứng thu được 90,08 g kết tủa và dung dịch chỉ chứa một muối có nồng độ a%. Nồng độ a có giá tị gần nhất với:

A. 30,5

B. 35,5

C. 33.5

D. 34,5

5. Cho 17,55 gam muối khan nguyên chất NaCl vào 400 ml dung dịch CuSO₄ x M thu được dung dịch X. Tiến hành điện phân dung dịch X bằng điện cực trơ trong thời gian t giây thu được dung dịch Y 4,48 lít khí thoát ra ở anot. Nếu thời gian điện phân là 2t giây, tồng thể tích khí thoát ra ở 2 cực là 9,52 lít. Nhúng thanh Mg vào dung dịch Y, kết thúc phản ứng lấy thanh Mg ra thấy khối lương tăng m gam. Các khí đều do đktc. Giá trị x, m lần lượt là:

A. 1,0 và 3,6

B. 0,8 và 4,2

C. 1,0 và 4,2

D. 0,8 và 3,6

6. Điện phân dung dịch chưa m gam hỗn hợp gồm Cu(NO₃)₂và KCL bằng điện cực trơ, màng ngăn xốp với cường độ dòng điện không đổi. Sau thời gian t giây, ở anot thoát ra 2,688 lít hỗn hợp khí (đktc). Nếu thời gian điện phân 2t giây, thể tích khí thoát ra ở anot gấp 3 lần thể tích khi thoát ra ở catot ( do cùng điều kiện), đồng thời khối lượng catot tằn 18,56 gam. Giá trị của m bằng bao nhiêu

7. Điện phân 200 ml dung dịch CuSO₄ với điện cực trơ, cường độ dòng điện 1A. Khi thấy ở catot bắt đầu có bọt khí thoát ra thì dừng điện phân. Để trung hòa dung dịch thu được sau khi điện phân cần dùng 100ml dung dịch NaOH 0,1. Thời gian điện phân và nồng độ mol của dung dịch CuSO₄ ban đầu là bao nhiêu?

8. Điện phân với điện cực trơ dung dịch chứa 0,2 mol Cu(NO₃)_2,cường độ dòng điện 2,68A, trong thời gian t giờ, thu được dung dịch X. Cho 14,4 gam bột Fe vào X, thu được khí NO (sản phẩm khử duy nhất của N⁺⁵) và 13,5 gam chất rắn. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn và hiệu suất của quá trình điện phân là 100%. Giá trị của t là bao nhiêu?

9. Điên phân dùng điện cực trơ dung dịch muối sunfat kim loại hóa trị II với cường độ dòng điện 3A. Sau 1930 giây thấy khối lượng catot tăng 1,95 gam. Muối sunfat đã điện phân là gì?

10. Điện phân (với điện cực trơ, cường độ dòng điện không đổi) dung dịch muối nitrat của một kim loại M (có hóa trị không đổi). Sau thời gian t giây, khối lượng dung dịch giảm 6,96 gam và tại catot chỉ thu được a gam kim loại M. Sau thười gian 2t giây, khối lượng dung dịch giảm 11,78 gam và tại catot thoát ra 0,224 lít khí (đktc). Giá trị của a là bao nhiêu?

Nếu quý khách còn vướng mắc về vấn đề trên hoặc mọi vấn đề pháp lý khác, quý khách xin vui lòng liên hệ trực tiếp với chúng tôi qua Tổng đài tư vấn trực tuyến 1900.6162 hoặc gửi email tới lienhe@luatminhkhue.vn để được hỗ trợ. Xin trân trọng cảm ơn!