Điện phân

[thoa812]

I – KHÁI NIỆM

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 phản ứng trên các điện cực (sự phóng điện)
- Tại catot xảy ra quá trình khử cation (M[SUB2]n+[/SUB2] + ne → M) còn tại anot xảy ra quá trình oxi hóa anion (X[SUB2]n-[/SUB2] → X + ne)
- Người ta phân biệt: điện phân chất điện li nóng chảy, điện phân dung dịch chất điện li trong nước, điện phân dùng điện cực dương tan

II – SỰ ĐIỆN PHÂN CÁC CHẤT ĐIỆN LI

1. 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

Ví dụ 1: Điện phân NaCl nóng chảy có thể biểu diễn bằng sơ đồ:

Catot ( – ) \tlNaCl \sr Anot ( + )
2| Na[SUB2]+[/SUB2] + e → Na.................2Cl[SUB2]-[/SUB2] → Cl[SUB]2[/SUB] + 2e

Phương trình điện phân là: 2NaCl \sr2Na + Cl[SUB]2[/SUB] (đpnc)
Cần có màng ngăn không cho Cl[SUB2][SUB]2[/SUB][/SUB2] tác dụng trở lại với Na ở trạng thái nóng chảy làm giảm hiệu suất của quá trình điện phân. Một số chất phụ gia như NaF, KCl giúp làm giảm nhiệt độ nóng chảy của hệ…


Ví dụ 2: Điện phân NaOH nóng chảy có thể biểu diễn bằng sơ đồ:
Catot ( – ) \tlNaOH \sr Anot ( + )
4| Na[SUB2]+[/SUB2] + 1e → Na........................4OH[SUB2]-[/SUB2] → O[SUB]2 [/SUB]+ 2H[SUB]2[/SUB]O + 4e

Phương trình điện phân là: 4NaOH\sr4Na + O[SUB]2[/SUB] + 2H[SUB]2[/SUB]O

Ví dụ 3: Điện phân Al[SUB]2[/SUB]O[SUB]3[/SUB] nóng chảy pha thêm criolit (Na[SUB]3[/SUB]AlF[SUB]6[/SUB]) có thể biểu diễn bằng sơ đồ:

Catot ( – ) \tl Al2O3 \sr Anot ( + )
4| Al[SUB2]3+[/SUB2] + 3e → Al ................................ 3/2 O[SUB2]2-[/SUB2] → O[SUB]2 [/SUB]+ 4e

Phương trình điện phân là: 2Al2O3

4Al + 3O2

Criolit (Na[SUB]3[/SUB]AlF[SUB]6[/SUB]) có vai trò quan trọng nhất là làm giảm nhiệt độ nóng chảy của Al[SUB]2[/SUB]O[SUB]3[/SUB] từ 2050[SUB2]o[/SUB2]C xuống khoảng 900[SUB2]o[/SUB2]C, ngoài ra nó còn làm tăng độ dẫn điện của hệ và tạo lớp ngăn cách giữa các sản phẩm điện phân và môi trường ngoài. Anot làm bằng than chì thì điện cực bị ăn mòn dần do chúng cháy trong oxi mới sinh: C + O[SUB]2[/SUB]

CO[SUB]2[/SUB] và 2C + O[SUB]2[/SUB]

2CO

2. Điện phân dung dịch chất điện li trong nước

Trong sự điện phân dung dịch, ngoài các ion do chất điện li phân li ra còn có các ion H[SUB2]+[/SUB2] và OH[SUB2]-[/SUB2] của nước. Do đó việc xác định sản phẩm của sự điện phân phức tạp hơn. Tùy thuộc vào tính khử và tính oxi hóa của các ion có trong bình điện phân mà ta thu được những sản phẩm khác nhau.

Ví dụ khi điện phân dung dịch NaCl, các ion Na[SUB2]+[/SUB2], H[SUB2]+[/SUB2](H[SUB]2[/SUB]O) chạy về catot còn các ion Cl[SUB2]-[/SUB2], OH[SUB2]-[/SUB2](H[SUB]2[/SUB]O) chạy về anot. Ion nào trong số chúng sẽ phóng điện ở các điện cực.

Cơ sở để giải quyết vẫn đề này là dựa vào các giá trị thế 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 thế lớn hơn sẽ bị khử trước. Ngược lại trên anot sẽ diễn ra sự oxi hóa dạng khử của cặp có thế oxi hóa – khử nhỏ nhất trước.

a) Khả năng phóng điện của các cation ở catot: Ở catot có thể xảy ra các quá trình khử sau đây:

- M[SUB2]n+[/SUB2] + ne → M
- 2H[SUB2]+[/SUB2](axit) + 2e → H[SUB]2[/SUB]
- Hoặc ion hiđro của nước bị khử: 2H[SUB]2[/SUB]O + 2e → H[SUB]2[/SUB] + 2OH[SUB2]-[/SUB2]
Dạng oxi hóa của những cặp có thế càng lớn càng dễ bị khử. Theo dãy thế oxi hóa – khử thì khả năng bị khử của các ion kim loại như sau:
- Các cation từ Zn[SUB2]2+[/SUB2] đến cuối dãy Hg[SUB2]2+[/SUB2], Cu[SUB2]2+[/SUB2], Fe[SUB2]3+[/SUB2], Ag[SUB2]+[/SUB2]…dễ bị khử nhất và thứ tự tăng dần
- Từ Al[SUB2]3+[/SUB2] đến các ion đầu dãy Na[SUB2]+[/SUB2], Ca[SUB2]2+[/SUB2], K[SUB2]+[/SUB2]…không bị khử trong dung dịch
- Các ion H+ của axit dễ bị khử hơn các ion H+ của nước

b) Khả năng phóng điện của các anion ở anot: Ở anot xảy ra quá trình oxi hóa các anion gốc axit như Cl[SUB2]-[/SUB2], S[SUB2]2-[/SUB2]…hoặc ion OH[SUB2]-[/SUB2] của bazơ kiềm hoặc nước
- 2Cl[SUB2]-[/SUB2] → Cl[SUB]2[/SUB] + 2e
- 4OH[SUB2]-[/SUB2] → O[SUB]2[/SUB] + 2H[SUB]2[/SUB]O + 4e
- Hoặc ion OH[SUB2]-[/SUB2] của nước bị oxi hóa: 2H[SUB]2[/SUB]O → O[SUB]2[/SUB] + 4H[SUB2]+[/SUB2] + 4e
Dạng khử của những cặp có thế oxi hóa – khử càng nhỏ càng dễ bị oxi hóa. Theo dãy thế oxi hóa – khử thì khả năng bị oxi hóa của các anion như sau:
- Các anion gốc axit không chứa oxi dễ bị oxi hóa nhất theo thứ tự: RCOO[SUB2]- [/SUB2]< Cl[SUB2]-[/SUB2] < Br[SUB2]-[/SUB2] < I[SUB2]-[/SUB2] < S[SUB2]2-[/SUB2]…
- Các anion gốc axit như NO[SUB2]3-[/SUB2], SO[SUB]4[/SUB][SUB2]2-[/SUB2], PO[SUB]4[/SUB][SUB2]3-[/SUB2], CO[SUB]3[/SUB][SUB2]2-[/SUB2], ClO[SUB]4[/SUB][SUB2]-[/SUB2]…không bị oxi hóa
- Riêng các ion OH[SUB2]- [/SUB2]của kiềm hoặc của nước khó bị oxi hóa hơn các ion S[SUB2]2-[/SUB2], I[SUB2]-[/SUB2], Br[SUB2]-[/SUB2], Cl[SUB2]-[/SUB2]…
- Nếu khi điện phân không dùng các anot trơ như graphit, platin (Pt) mà dùng các kim loại như Ni, Cu, Ag…thì các kim loại này dễ bị oxi hóa hơn các anion vì thế oxi hóa – khử của chúng thấp hơn, và do đó chúng tan vào dung dịch (anot tan)

c) Một số ví dụ:

Điện phân dung dịch CuCl[SUB]2 [/SUB]với anot trơ có thể biểu diễn bằng sơ đồ:

Catot ( – ) \tlCuCl[SUB]2[/SUB] \sr Anot ( + )
Cu[SUB2]2+[/SUB2] + 2e \sr Cu ................................... 2Cl[SUB2]-[/SUB2] \srCl[SUB]2[/SUB] + 2e

Phương trình điện phân là: CuCl[SUB]2[/SUB]\sr Cu + Cl[SUB]2[/SUB]

- Điện phân dung dịch NaCl bão hòa với điện cực trơ có màng ngăn có thể biểu diễn bằng sơ đồ:

Catot ( – ) \tl NaCl \sr Anot ( + )
H2O, Na[SUB2]+[/SUB2].............(H[SUB]2[/SUB]O)..............Cl[SUB2]-[/SUB2], H2O
2H[SUB]2[/SUB]O + 2e \sr H[SUB]2[/SUB] + 2OH[SUB2]- [/SUB2] 2Cl[SUB2]-[/SUB2]\sr Cl[SUB]2[/SUB] + 2e

Phương trình điện phân là: 2NaCl + 2H2O

2NaOH + H[SUB]2 [/SUB]+ Cl[SUB]2[/SUB]
Nếu không có màng ngăn thì: Cl[SUB]2[/SUB] + 2NaOH \srNaCl + NaClO + H[SUB]2[/SUB]O nên phương trình điện

phân là: NaCl + H[SUB]2[/SUB]O

NaClO + H[SUB]2[/SUB]

- Điện phân dung dịch NiSO[SUB]4[/SUB] với anot trơ có thể biểu diễn bằng sơ đồ:
Catot ( – ) \tl NiSO4 \sr Anot ( + )
Ni[SUB2]2+[/SUB2], H[SUB]2[/SUB]O...........(H2O)............H[SUB]2[/SUB]O, SO[SUB]4[/SUB][SUB2]2-[/SUB2]
2| Ni[SUB2]2+[/SUB2] + 2e \sr Ni...................2H[SUB]2[/SUB]O \sr O[SUB]2[/SUB] + 4H[SUB2]+[/SUB2] + 4e

Phương trình điện phân là: 2NaCl + 2H[SUB]2[/SUB]O

2NaOH + H[SUB]2[/SUB] + Cl[SUB]2[/SUB]
Nếu không có màng ngăn thì: Cl[SUB]2[/SUB] + 2NaOH \sr NaCl + NaClO + H[SUB]2[/SUB]O nên phương trình điện
phân là: NaCl + H[SUB]2[/SUB]O \srNaClO + H[SUB]2[/SUB]
- Điện phân dung dịch NiSO[SUB]4[/SUB] với anot trơ có thể biểu diễn bằng sơ đồ:
Catot ( – ) \tl NiSO4 \sr Anot ( + )
Ni[SUB2]2+[/SUB2], H[SUB]2[/SUB]O....................(H[SUB]2[/SUB]O) ....................H[SUB]2[/SUB]O, SO[SUB]4[/SUB][SUB2]2-[/SUB2]
2| Ni[SUB2]2+[/SUB2] + 2e \sr Ni........................2H[SUB]2[/SUB]O \sr O[SUB]2[/SUB] + 4H[SUB2]+[/SUB2] + 4e
Phương trình điện phân là: 2NiSO[SUB]4[/SUB] + 2H[SUB]2[/SUB]O \sr 2Ni + 2H[SUB]2[/SUB]SO[SUB]4[/SUB] + O[SUB]2[/SUB]
- Điện phân dung dịch NiSO[SUB]4[/SUB] với anot bằng Cu có thể biểu diễn bằng sơ đồ
Catot ( – ) image005.gif NiSO4 image007.gif Cu ( + )
Ni[SUB2]2+[/SUB2], H[SUB]2[/SUB]O................(H[SUB]2[/SUB]O)...............H[SUB]2[/SUB]O, SO[SUB]4[/SUB][SUB2]2-[/SUB2]
Ni[SUB2]2+[/SUB2] + 2e \srNi.......................Cu \srCu[SUB2]2+[/SUB2] + 2e
Phương trình điện phân là: NiSO[SUB]4[/SUB] + Cu\srCuSO[SUB]4[/SUB] + Ni

Ở catot ( – ): Cu[SUB2]2+[/SUB2](dd) + 2\sr Cu làm giảm nồng độ ion Cu[SUB2]2+[/SUB2] ở bên nhánh trái của ống chữ U
Ở anot ( + ): Cu(r) \srCu[SUB]2[/SUB]+(dd) + 2e làm tăng nồng độ ion Cu[SUB2]2+[/SUB2] ở bên nhánh trái của ống chữ U và anot dần dần bị hòa tan
Phương trình điện phân là: Cu(r) + Cu[SUB2]2+[/SUB2](dd) \sr Cu[SUB2]2+[/SUB2](dd) + Cu(r)
- Điện phân dung dịch hỗn hợp chứa FeCl[SUB]3[/SUB], CuCl[SUB]2[/SUB] và HCl với anot trơ có thể biểu diễn bằng sơ đồ:
Catot ( – ) \sr FeCl[SUB]3[/SUB], CuCl[SUB]2[/SUB], HCl \sr Anot ( + )
2| Fe[SUB2]3+[/SUB2] + 1e Fe[SUB2]2+[/SUB2]
Cu[SUB2]2+[/SUB2] + 2e \sr Cu .......................2Cl[SUB2]-[/SUB2] \srCl[SUB]2[/SUB] + 2e
2H[SUB2]+[/SUB2] + 2e \sr H[SUB]2[/SUB]
Fe[SUB2]2+[/SUB2] + 2e \srFe

Quá trình điện phân lần lượt xảy ra ở các điện cực là:
2FeCl[SUB]3[/SUB] \sr 2FeCl[SUB]2[/SUB] + Cl[SUB]2[/SUB]
CuCl[SUB]2[/SUB] \sr Cu + Cl[SUB]2[/SUB]
2HCl\srH[SUB]2[/SUB] + Cl[SUB]2[/SUB]
FeCl[SUB]2[/SUB] \sr Fe + Cl[SUB]2[/SUB]

III – ĐỊNH LUẬT FARADAY

Khối lượng chất giải phóng ở mỗi điện cực tỉ lệ với điện lượng đi qua dung dịch và đương lượng của chất

m =

Trong đó:
- m: khối lượng chất giải phóng ở điện cực (gam)
- A: khối lượng mol nguyên tử của chất thu được ở điện cực
- n: số electron mà nguyên tử hoặc ion đã cho hoặc nhận
- I: cường độ dòng điện (A)
- t: thời gian điện phân (s)
- F: hằng số Faraday là điện tích của 1 mol electron hay điện lượng cần thiết để 1 mol electron chuyển dời trong mạch ở catot hoặc ở anot (F = 1,602.10[SUB2]-19[/SUB2].6,022.10[SUB2]23[/SUB2] ≈ 96500 C.mol[SUB2]-1[/SUB2])
-

: đương lượng gam hóa học
Biểu thức liên hệ: Q = I.t = 96500.n[SUB]e[/SUB] \sr n[SUB]e[/SUB] =

(n[SUB]e[/SUB] là số mol electron trao đổi ở điện cực)

Ví dụ: Điện phân 100 ml dung dịch NaCl với điện cực trơ có màng ngăn với cường độ dòng điện I = 1,93A. Dung dịch thu được sau khi điện phân có pH = 12. Biết thể tích dung dịch không đổi, clo không hòa tan trong nước và hiệu suất điện phân 100%. Thời gian tiến hành điện phân là:
A. 50 s
B. 60 s
C. 100 s
D. 200 s

Giải:

pH = 12 \sr [OH-] = 10[SUB2]-2[/SUB2] \sr nOH[SUB2]-[/SUB2] = 10[SUB2]-3[/SUB2] M
Tại catot (–) xảy ra phản ứng: 2H[SUB]2[/SUB]O + 2e\srH2 + 2OH[SUB2]-[/SUB2] \sr ne = 10[SUB2]-3[/SUB2] mol \sr t =

=

= 50 s
hoặc\sr mH[SUB]2[/SUB] = 10[SUB2]-3 [/SUB2]gam \sr t =

=

= 50s \sr Đáp án A

IV - ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN PHÂN

Sự điện phân có nhiều ứng dụng trong công nghiệp

1. Điều chế các kim loại (xem bài điều chế các kim loại)
2. Điều chế một số phi kim như H[SUB]2,[/SUB] O[SUB]2[/SUB], F[SUB]2[/SUB], Cl[SUB]2[/SUB]
3. Điều chế một số hợp chất như NaOH, H[SUB]2[/SUB]O[SUB]2[/SUB], nước Gia – ven
4. Tinh chế một số kim loại như Cu, Pb, Zn. Fe. Ag, Au…
5. Mạ điện

Điện phân với anot tan cũng được dùng trong mạ điện, nhằm bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn và tạo vẻ đẹp cho vật mạ. Anot là kim loại dùng để mạ (như hình vẽ là vàng) còn catot là vật cần mạ (cái thìa). Lớp mạ thường rất mỏng, có độ dày từ 5.10[SUB2]-5[/SUB2] ÷ 1.10[SUB2]-3[/SUB2] cm

 

[liti]

ĐIỆN PHÂN​

I. ĐỊNH NGHĨA

Sự điện phân là quá tr.nh oxi hóa, quá tr.nh khử xảy ra tại bề mặt các điện cực khi có

d.ng điện một chiều đi qua dung dịch chất điện li hay chất điện li ở trạng thái nóng

chảy.
- Điện cực nối với cực âm của máy phát điện (nguồn điện một chiều) gọi là cực âm

hay catot (catod).
- Điện cực nối với cực dương của máy phát điện gọi là cực dương hay anot (anod).

- Tại bề mặt của catot luôn luôn có quá tr.nh khử xảy ra, là quá tr.nh trong đó chất

oxi hóa nhận điện tử để tạo thành chất khử tương ứng.

- Tại bề mặt anot luôn luôn có quá tr.nh oxi hóa xảy ra, là quá tr.nh trong đó chất

khử cho điện tử để tạo thành chất oxi hoá tương ứng.

- Khi có nhiều chất khử khác nhau, thường là các ion kim loại khác nhau (ion

dương) cùng về catot th. chất nào có tính oxi hóa mạnh nhất sẽ bị khử trước;

Khi hết chất oxi hóa mạnh nhất mà c.n điện phân tiếp tục, th. chất oxi hóa yếu

hơn kế tiếp mới bị khử sau;...



Do độ mạnh tính oxi hóa giảm dần như sau: Ag+ > Cu2+ > Fe2+, nên quá tr.nh khử

lần lượt xảy ra ở catot là:

Ag+ + e- Ag (1)

Cu2+ + 2e- Cu (2)

Fe2+ + 2e- Fe (3)

- Tương tự, khi có nhiều chất khử khác nhau, thường là các anion phi kim khác

nhau, cùng về anot, th. chất khử nào mạnh nhất sẽ bị oxi hóa trước; Khi hết chất

khử mạnh nhất mà c.n điện phân tiếp tục th. chất khử yếu hơn kế tiếp mới bị oxi

hóa sau;...

Thí dụ: Có các anion Cl-, Br -, I- cùng về anot trơ.

Do độ mạnh tính khử giảm dần như sau: I- > Br - > Cl-, nên quá tr.nh oxi hóa lần lượt

xảy ra ở anot như sau:

2I- - 2e- I2 (1)

2Br - - 2e- Br2 (2)

2Cl- - 2e- Cl2 (3)

- Trong d.y thế điện hóa (d.y hoạt động hóa học các kim loại, d.y Beketov), người

ta sắp các kim loại (trừ H2 là phi kim) theo thứ tự từ trước ra sau có độ mạnh

tính khử giảm dần, c.n các ion kim loại tương ứng (ion dương) từ trước ra sau

có độ mạnh tính oxi hóa tăng dần.

K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Ag Hg Pt Au

Chiều tính khử giảm dần

K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Mn2+ Zn2+ Cr3+ Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ H+ Cu2+ Ag+ Hg2+ Pt2+ Au3+

Chiều tính oxi hóa tăng dần

- Thế điện hóa chuẩn của cặp oxi hóa khử nào càng lớn về đại số th. chất oxi

hóa đó càng mạnh và chất khử tương ứng càng yếu.

E 0

Ox1/ Kh1 > E0

Ox2 / Kh2 ⇒ Tính oxi hóa: Ox1 > Ox2

Tính khử: Kh1 < Kh2

- Thực nghiệm cho biết: E0Ag+/Ag > E0Fe3+/Fe2+ > E0Cu2+/Cu > E0Fe2+/Fe

Do đó, tính oxi hóa: Ag+ > Fe3+ > Cu2+ > Fe2+

tính khử: Ag < Fe2+ < Cu < Fe

- Độ mạnh tính khử các chất giảm dần như sau: (áp dụng trong điện phân)



Tính khử: Kim loại (trừ Pt) > S2− > I− > Br − > Cl− > OH− > H2O

(Do tính oxi hóa: Cl2 > Br2 > I2 > S nên độ mạnh tính khử: Cl− < Br − < I− < S2−)

Thí dụ: H.y viết các quá tr.nh khử lần lượt xảy ra ở catot khi điện phân dung dịch

có chứa các cation: Fe3+, Ag+, Cu2+.

Do tính oxi hóa giảm dần như sau: Ag+ > Fe3+ > Cu2+ > Fe2+ > H2O nên quá tr.nh khử lần

lượt xảy ra ở catot là:

Ag+ + e- Ag (1)

Fe3+ + e- Fe2+ (2)

Cu2+ + 2e- Cu (3)

Fe2+ + 2e- Fe (4)

2H2O + 2e- H2 + 2OH− (5)

Nếu không có Cu2+, th. Fe3+ bị khử tạo ra Fe mà không xảy ra quá tr.nh (2)

Fe3+ + 3e- Fe

Nếu có sự tạo ion H+ ở anot th. H2O không bị khử (quá tr.nh (5) mà là ion H+ bị khử:

2H+ 2e- H2

Do ion H+ trong nước có nồng độ rất nhỏ nên ion H+ của axit dễ bị khử hơn ion H+ của

H2O, H2O tham gia điện phân ở quá tr.nh (5) thực chất là H+ của H2O bị khử).

II. SỰ ĐIỆN PHÂN CHẤT ĐIỆN LI NÓNG CHẢY

Khi đun nóng ở nhiệt độ cao th. chất điệ__________n li nóng chảy (hóa lỏng), các ion dương và ion

âm bây giờ linh động hơn so với khi ở trạng thái rắn. Các ion dương (cation) mang điện

tích dương nên sẽ di chuyển về cực âm (catot), tại đây có quá tr.nh khử xảy ra; C.n các

ion âm (anion) mang điện tích âm nên sẽ di chuển về cực dương (anot), tại đây có quá

tr.nh oxi hóa xảy ra.

Các thí dụ, tr.nh bày sự điện phân nóng chảy ứng với các trường hợp (thí dụ) sau đây:

Thí dụ 1: Điện phân muối ăn nóng chảy.

NaCl nóng chảy

(Na+, Cl−)

Catot (−) Anot (+)

Na+ + e- Na 2Cl− − 2e- Cl2

Chất oxi hóa Chất khử Chất khử Chất oxi hóa



2NaCl 2Na+ + 2Cl−

+ 2Na+ + 2e- 2Na

2Cl− − 2e- Cl2

2NaCl đpnc 2Na + Cl2

Natri clorua Natri Clo

(Catot) (Anot)

Như vậy khi điện phân muối ăn nóng chảy, ta thu được natri ở catot và khí clo ở anot.



Nhôm oxit Nhôm Oxi

(Catot) (Anot)

Điện phân nóng chảy nhôm oxit thu được kim loại nhôm ở catot, khí oxi ở anot b.nh điện

phân.

Điện phân xút nóng chảy.

NaOH nóng chảy

Natri hiđroxit Natri Oxi Hơi nước

Điện phân xút nóng chảy, thu được natri ở catot, khí oxi và hơi nước ở anot.

Thí dụ 4: Điện phân hỗn hợp muối natri clorua và magie clorua nóng chảy.

Hỗn hợp NaCl - MgCl2 nóng chảy

(Na+, Mg2+, Cl-)

Catot (−) Anot (+)

(Tính khử: Na > Mg

nên tính oxi hóa: Na+ < Mg2+)

Mg2+ + 2e- Mg (1) 2Cl− - 2e- Cl2

Na+ + e- Na (2)

Như vậy coi như MgCl2 tham gia điện phân trước; Sau khi hết MgCl2, NaCl mới thamgia điện phân.

MgCl2 Mg2+ + 2Cl-

+ Mg2+ + 2e- Mg

2Cl− − 2e- Cl2

MgCl2 đpnc Mg + Cl2 (I)

Magie clorua Magie Oxi

Sau khi hết MgCl2, đến NaCl tham gia điện phân

2NaCl 2Na+ + 2Cl-

+ 2Na+ + 2e- 2Na

2Cl− − 2e- Cl2

2NaCl đpnc 2Na + Cl2 (II)

Natri clorua Natri Khí clo

Như vậy khi điện phân hỗn hợp muối NaCl - MgCl2 th. thu được Mg, Na ở catot, khí clo

ở anot.

III. SỰ ĐIỆN PHÂN DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI

Khi điện phân dung dịch chất điện li th. tùy trường hợp, dung môi nước của dung dịch có

thể tham gia điện phân ở catot hay ở anot. Nếu nước tham gia điện phân th.:

- Ở catot: Do ở catot có quá tr.nh khử xảy ra nên H2O sẽ đóng vai tr. chất oxi hóa,

nó bị khử tạo khí hiđro (H2) thoát ra, đồng thời phóng thích ion OH- ra dung dịch.

2H2O 2H+ + 2OH−

2H+ + 2e- H2



2H2O + 2e- H2 + 2OH−

- Ở anot: Do ở anot có quá tr.nh oxi hóa xảy ra nên nước sẽ đóng vai tr. chất khử,

nó bị oxi hóa tạo khí oxi (O2) thoát ra, đồng thời phóng thích ion H+ ra dung dịch.



III.1. Ở catot

Thực nghiệm cho thấy khi điện phân dung dịch chứa các ion kim loại đứng sau nhôm

(Al) trong d.y thế điện hóa th. các ion kim loại này bị khử tạo thành kim loại bám vào

điện cực catot. Ion nào càng đứng sau th. có tính oxi hóa càng mạnh nên càng bị khử

trước ở catot. (Hiểu là kim loại đứng sau nhôm có tính khử yếu, do đó ion các kim loại

này (ion dương) có tính oxi hóa mạnh. Chúng có tính oxi hóa mạnh hơn nước nên các ion

dương này bị khử trước nước.

K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Ag Hg Pt Au

Mn+ + ne- M

Ion kim loại (Kim loại đứng sau Al)

Thí dụ: Ion Cu2+ về catot b.nh điện phân khi điện phân dung dịch có chứa ion Cu2+ th.
ion này bị khử ở catot:

Cu2+ + 2e- Cu
C.n khi điện phân dung dịch chứa ion kim loại từ nhôm trở về trước (ion kim loại Al3+,


Mg2+, ion kim loại kiềm thổ, ion kim loại kiềm) th. các ion kim loại này không bị khử ở

catot mà là H2O của dung dịch bị khử tạo H2 bay ra và phóng thích ion OH- trong

dung dịch (ion OH- kết hợp ion kim loại tạo hiđroxit kim loại tương ứng). Có thể hiểu là

các kim loại từ Al trở về trước có tính khử mạnh rất mạnh, nên các ion kim loại này có

tính oxi hóa rất yếu, yếu hơn H2O. Do đó H2O bị khử trước ở catot. Và một khi nước bị

khử ở catot th. đây cũng là giai đoạn chót ở catot, v. khi hết nước th. cũng không c.n

dung dịch nữa, nên sự điện phân sẽ ngừng. Các ion kim loại từ Al trở về trước chỉ bị khử

tạo kim loại tương ứng khi điện phân nóng chảy chất điện có chứa các ion này.

2H2O + 2e- H2 + 2OHIII.

2. Ở Anot



Quá tr.nh oxi hóa ở anot phụ thuộc vào bản chất của chất làm điện cực anot và bản chất

của anion đi về phía anot.

- Nếu anot tan (không trơ, không bền): Anot được làm bằng các kim loại thông

thường (trừ Pt) (như Ag, Cu, Fe, Ni, Zn, Al...) th. kim loại dùng làm anot oxi hóa

(bị h.a tan) c.n các anion đi về anot không bị oxi hóa. Có thể hiểu một cách gần

đúng là kim loại được dùng làm kim loại có tính khử mạnh hơn các chất khử khác

đi về anot trong dung dịch, nên kim loại được dùng làm điện cực anot bị oxi hóa

trước. Và một khi điện cực anot bị oxi hóa (bị ăn m.n) th. đây cũng là giai đoạn

cuối ở anot. Bởi v. khi hết điện cực anot, th. sẽ có sự cách điện và sự điện phân sẽ

dừng.

Thí dụ: Anot được làm bằng kim loại đồng (Cu)

Cu(anot) + 2e- Cu2+

- Nếu anot không tan (trơ, bền): anot được làm bằng bạch kim (Platin, Pt) hay than

ch. (Cacbon graphit).

+ Nếu anion đi về anot là các anion không chứa O như Cl-, Br-, I-, S2-... th. các

anion này bị oxi hóa ở anot.

Thí dụ: Anion Cl- đi về anot trơ, th. ion Cl- bị oxi hóa ở anot

2Cl- - 2e- Cl2

+ Nếu anion đi về anot là anion có chứa O như NO3

-, SO4

2-, PO4

3-, CO3

2-... th.

các anion này không bị oxi hóa ở anot mà là H2O của dung dịch bị oxi hóa tạo

O2 thoát ra, đồng thời phóng thích ion H+ ra dung dịch (ion H+ kết hợp với

anion tạo thành axit tương ứng). Và một khi nước đ. bị oxi hóa ở anot th. đây

cũng là giai đoạn chót ở anot. V. khi hết nước mới đến các chất khử khác bị oxi

hóa, lúc này không c.n là dung dịch nữa, nên sự điện phân dừng.

Thí dụ: anion NO3

- đi về anot trơ trong dung dịch, th. anion này không bị oxi

hóa mà là nước của dung dịch bị oxi hóa.



Lưu y

L.1 Khi đầu bài cho điện phân mà không cho biết dùng điện cực g. th. hiểu là điện cực

không tan (trơ, bền).



L.2 Các ion OH- (hiđroxit), RCOO- (cacboxilat) tuy là các anion có chứa O, nhưng

chúng vẫn bị oxi hóa ở anot khi điện phân dung dịch chứa các anion này với điệncực trơ.




Thí dụ: Khi điện phân dung dịch chứa ion axetat (CH3COO-) dùng điện cực trơ, th. ion

axetat bị oxi hóa ở anot.


2CH3COO- - 2e- CH3-CH3 + 2CO2

Ion axetat Etan Khí cacbonic

L.3. Thứ tự các chất bị oxi hóa ở anot trơ: S2- > I- > Br- > Cl- > RCOO- > OH- > H2O

L.4. Nếu b.nh điện phân không có vách ngăn xốp giữa catot với anot th. có thể xảy ra

phản ứng phụ giữa các chất vừa tạo ra ở hai bên điện cực catot, anot.

Thí dụ: Điện phân dung dịch NaCl bằng điện cực trơ mà không có vách ngăn, th. Cl2 tạo

ở anot sẽ tác dụng với dung dịch NaOH ở catot để tạo nước Javel.

Cl2 + 2NaOH NaCl + NaClO + H2O

Clo Xút Natri clorua Natri hipoclorit Nước

Nước Javel

III.3. Các thí dụ



Nếu không có màng ngăn xốp giữa catot với anot th. có phản ứng phụ:

2NaOH + Cl2 NaCl + NaClO + H2O

Nước Javel

Nếu b.nh điện phân có vách ngăn, sau khi điện phân hết NaCl, thu được dung dịch gồm:

NaOH, H2O. Nếu tiếp tục điện phân, tức điện phân dung dịch NaOH.





Như vậy khi điện phân dung dịch muối ăn, điện cực trơ, có vách ngăn xốp giữa catot với

anot, th. ở giai đoạn đầu, NaCl bị điện phân trước, thu được khí hiđro ở catot, khí clo ở

anot, dung dịch xút bên ngăn catot. Sau khi hết muối ăn, đến điện phân dung dịch xút,

thực chất là nước của dung dịch bị điện phân, tạo khí hiđro ở catot, khí oxi ở anot, thể

tích H2 gấp đôi thể tích khí O2. C.n NaOH c.n nguyên trong dung dịch, có lượng không

đổi, nhưng nồng độ ngày càng tăng dần (là do dung môi nước ngày càng mất đi).

***************

Khi điện phân dung dịch đồng (II) sunfat, điện cực trơ, thu được đồng kim loại ở catot,

khí oxi ở anot, dung dịch H2SO4 bên ngăn anot. Sau khi điện phân hết CuSO4, thu được

dung dịch gồm H2SO4 và H2O. Nếu tiếp tục điện phân, tức điện phân dung dịch H2SO4,

thực chất là H2O của dung dịch bị điện phân, thu được khí hiđro (H2) ở catot, khí oxi (O2)

ở anot, thể tích khí hiđro gấp đôi thể tích khí oxi. C.n H2SO4 luôn luôn nằm trong dung

dịch, có lượng không đổi, nhưng nồng độ càng lúc càng cao (là do dung môi nước càng

lúc càng mất đi). Tuy nhiên nếu không có hiện diện H2SO4 hay NaOH, nghĩa là chỉ có

nước nguyên chất th. nước không tham gia điện phân. Bởi v. nồng độ ion H+, ion OHcủa

nước quá nhỏ nên không đủ để dẫn điện nên sự điện phân không xảy ra.

Thí dụ 3: Điện phân dung dịch AgNO3, điện cực bằng bạc (Ag).

dd AgNO3

(Ag+, NO3

-, H2O)

Catot (-) Anot (+) (Ag)

Ag+ + e- Ag(bám vào catot) Ag(anot) - e- Ag+

AgNO3 Ag+ + NO3

-

+ Ag+ + e- Ag (bám vào catot)
Ag (anot) - e- Ag+

Ag (anot) đp Ag (bám vào catot)

Như vậy khi điện phân dung dịch bạc nitrat, điện cực anot bằng bạc, thực chất là anot

bằng bạc bị oxi hóa (bị ăn m.n). Lượng bạc bị h.a tan ở anot được đem cho bám vào

catot. C.n AgNO3 trong dung dịch không đổi. Người ta thường áp dụng hiện tượng này

để mạ kim loại, cũng như để tinh chế kim loại. Trong các phương pháp tinh chế kim loại

th. phương pháp điện phân là phương pháp tạo kim loại tinh khiết nhất.

Thí dụ 4: Điện phân dung dịch hỗn hợp muối ZnCl2 và CuCl2. Dùng điện cực trơ.



dd hh: ZnCl2 - CuCl2

(Zn2+, Cu2+, Cl-, H2O)

Catot (-) Anot (+) (Trơ)

Cu2+ + 2e- Cu (1) 2Cl- - 2e- Cl2

Zn2+ + 2e- Zn (2)

Coi như CuCl2 tham gia điện phân trước (V. Cu2+ bị khử trước ở catot, Cl- bị oxi hóa

trước ở anot).

CuCl2 Cu2+ + 2Cl-

+ Cu2+ + 2e- Cu

2Cl- - 2e- Cl2

CuCl2 đp Cu + Cl2 (I)

Đồng (II) clorua Đồng Clo

(Catot) (Anot)

Sau khi điện phân hết CuCl2, đến ZnCl2 điện phân.

ZnCl2 Zn2+ + 2Cl-

+ Zn2+ + 2e- Zn

2Cl- - 2e- Cl2

ZnCl2 đp Zn + Cl2 (II)

Kẽm clorua Kẽm Clo



IV. Định luật Faraday

Khối lượng của chất tạo ra ở điện cực b.nh điện phân tỉ lệ với đương lượng của chất đó,

với cường độ d.ng điện và thời gian điện phân (hay khối lượng của chất tạo ra ở điện cực

tỉ lệ với đương lượng của chất đó và điện lượng qua b.nh điện phân).



mA: Khối lượng của chất A tạo ở điện cực (catot hoặc anot), tính bằng gam.

MA: Khối lượng phân tử (nguyên tử, ion) của A Nếu chất A tạo ở điện cực là phân tử th.

MA là khối lượng phân tử của A; nếu chất A tạo ở điện cực là nguyên tử th. MA là khối

lượng nguyên tử của A; c.n nếu chất A tạo ở điện cực là ion th. MA là khối lượng ion của

ion đó (ion lượng, ion khối).

nA: Hóa trị của A (chất tạo ở điện cực). Cụ thể nA bằng số điện tử trao đổi ở điện cực để

tạo ra 1 phân tử A (hoặc 1 nguyên tử A hoặc 1 ion A).



là đượng lượng của chất A (chất tạo ở điện cực).

I: Cường độ d.ng điện tính bằng Ampe (Ampère).

t: Thời gian điện phân, tính bằng giây.

I x t = q: Điện lượng qua b.nh điện phân, tính bằng Coulomb.



Bài tập

H.a tan hỗn hợp hai muối rắn gồm 4 gam Fe2(SO4)3 và 1,56 gam Ag2SO4 vào nước để

thu được 500 ml dung dịch D chứa hai chất tan trên. Điện phân 500 ml dung dịch D với

điện cực trơ, cường độ d.ng điện 0,5 Ampère trong thời gian 2 giờ 8’ 40’’.

a. Tính khối lượng kim loại thu được ở catot.

b. Tính thể tích khí thu được ở anot (đktc).

c. Tính nồng độ mol các chất tan trong dung dịch sau điện phân. Coi thể tích dung dịch

sau điện phân vẫn là 500 ml.

d. Nếu điện phân 500 ml D trên với điện cực đồng cho đến khi vừa hết ion Ag+ th. khối

lượng mỗi điện cực tăng hay giảm bao nhiêu gam? Cho biết ở anot bằng đồng có quá

tr.nh: Cu - 2e- Cu2+

Hiệu suất sự điện phân 100%.

(Fe = 56; S = 32; O = 16; Ag = 108; Cu = 64)

ĐS: a. 1,08g Ag; 0,56g Fe b. 0,224 lít O2 c. Fe2(SO4)3 0,01M; H2SO4 0,04M

d. Catot tăng 1,08g; Anot giảm 0,32g

Bài tập

Lấy 1,6 gam CuSO4 và 4 gam Fe2(SO4)3 h.a tan vào nước để thu được 1 lít dung dịch D.

Đem điện phân lượng dung dịch D trên trong thời gian 3 giờ 13 phút, cường độ d.ng điện

0,5 A, điện cực trơ.

a. Tính khối lượng kim loại bám vào catot.
b. Tính thể tích khí thu được ở anot trong điều kiện tiêu chuẩn.

c. Tính nồng độ mol của mỗi chất tan thu được trong dung dịch sau điện phân. Coi thể

tích dung dịch không đổi trong quá tr.nh điện phân.

d. Nếu đem điện phân 1 lít dung dịch D trên với điện cực bằng sắt cho đến khi dung

dịch vừa hết Cu2+ th. khối lượng mỗi điện cực tăng hay giảm bao nhiêu gam? Cho

biết quá tr.nh oxi hóa ở anot là: Fe - 2e- Fe2+.

Quá tr.nh điện phân có hiệu suất 100%.

(Fe = 56; Cu = 64; S = 32; O = 16; H = 1)

ĐS: a. 0,64g Cu; 0,56g Fe b. 0,336 lít O2 c. FeSO4 0,01M; H2SO4 0,03M

d. Catot tăng 0,64g; Anot giảm 1,12g



Bài tập

Tiến hành điện phân (với điện cực trơ, màng ngăn xốp) một dung dịch chứa m gam hỗn

hợp CuSO4 và NaCl cho đến khi H2O bắt đầu bị điện phân ở cả hai điện cực th. dừng lại.

Ở anot thu được 6,72 lít khí (đktc). Dung dịch sau điện phân có thể h.a tan tối đa 20,4

gam Al2O3.

- Tính m.

- Tính độ tăng khối lượng của catot.

- Tính độ giảm khối lượng của dung dịch sau điện phân. Coi nước bay hơi không

đáng kể.

(Na = 23; Al = 27; O = 16; S = 32; Cl = 35,5; Cu = 64)

ĐS: m = 51,1g; Catot tăng 6,4g; Dung dịch giảm 28,1g

Bài tập (Bộ đề TSĐH môn hóa)

Tiến hành điện phân (điện cực trơ, màng ngăn xốp) một dung dịch chứa m gam hỗn hợp

gồm CuSO4 và NaCl cho đến khi nước bắt đầu bị điện phân ở cả hai điện cực th. ngừng.

Ở anot thu được 0,448 lít khí (đktc). Dung dịch sau điện phân có thể h.a tan tối đa 0,68

gam Al2O3.

- Tính m.

- Tính độ tăng khối lượng của catot sau khi điện phân.

- Tính độ giảm khối lượng của dung dịch sau điện phân.

Coi nước bay hơi không đáng kể trong quá tr.nh điện phân.

(Na = 23; Al = 27; O = 16; S = 32; Cl = 35,5; Cu = 64)

ĐS: m = 4,473g; Catot tăng 0,853g; Dung dịch giảm 2,286g

m = 5,97g; Catot tăng 1,92g; Dung dịch giảm 2,95g

Bài tập (Bộ đề TSĐH môn Hóa, đề 2)

H.a tan 150 gam tinh thể CuSO4.5H2O vào 600 ml dung dịch HCl 0,6 mol/l ta thu được

dung dịch A (gồm hai chất tan CuSO4 và HCl, coi như không có phản ứng giữa CuSO4

với HCl để tạo Cu(HSO4)2). Chia dung dịch A thành ba phần bằng nhau:

1. Tiến hành điện phân phần 1 với d.ng điện cường độ 1,34 ampe trong v.ng 4 giờ.

Tính khối lượng kim loại thoát ra ở catot và thể tích khí (ở đktc) thoát ra ở anot, biết

hiệu suất điện phân là 100%.

2. Cho 5,4 gam nhôm kim loại vào phần 2. Sau một thời gian ta thu được 1,344 lít khí

(ở đktc), dung dịch B và chất rắn C. Cho dung dịch B tác dụng với xút dư rồi lấy kết

tủa nung ở nhiệt độ cao cho đến khối lượng không đổi th. thu được 4 gam chất rắn.

Tính khối lượng chất rắn C.

3. Cho 13,7 gam bari kim loại vào phần thứ 3. Sau khi kết thúc tất cả các phản ứng, lọc

lấy kết tủa, rửa sạch và đem nung ở nhiệt độ cao cho đến khối lượng không đổi th.

thu được bao nhiêu gam chất rắn? Biết rằng khi tác dụng với bazơ, Cu2+ chỉ tạo thành

Cu(OH)2.

(H = 1; O = 16; Al = 27; S = 32; Cu = 64; Ba = 137)

ĐS: 1. 6,4g Cu; 1,344 lít Cl2; 0,448 lít O2 2. 11,22g (Cu, Al) 3. 26,5g (BaSO4, CuO)

Bài tập (Bộ đề TSĐH môn hóa, đề 5)



H.a tan 10,65 gam hỗn hợp A gồm một oxit kim loại kiềm và một oxit kim loại kiềm thổ

bằng dung dịch HCl ta thu được dung dịch B. Cô cạn dung dịch B và điện phân nóng

chảy hoàn toàn hỗn hợp muối th. thu được ở anot 3,696 lít khí C (ở 27,30C và 1atm) và

hỗn hợp kim loại D ở catot.

1. Tính khối lượng của D.

2. Lấy m gam D cho tác dụng hết với nước ta thu được dung dịch E và V lít khí (ở đktc).

Cho từ từ Al vào dung dịch E cho đến ngừng thoát khí, thấy hết p gam Al và có V1 lít

khí thoát ra (đktc).

a. So sánh V1 và V.

b. Tính p theo m.

3. Nếu lấy lượng hỗn hợp kim loại D (ở câu 1) rồi luyện thêm 1,37 gam Ba th. thu được

một hợp kim trong đó Ba chiếm 23,077% về số mol. Hỏi hỗn hợp đầu là oxit của các

kim loại kiềm, kiềm thổ nào?

(O = 16; Li = 7; Na = 23; K = 39; Rb = 85,5; Al = 27; Ca = 40; Sr = 87,6; Ba = 137)

ĐS: 1. 8,25g 2. V1 = 3V; p =

27,5

27m 3. Li2O; BaO

Bài tập (Bộ đề TSĐH môn hoá)

1. Nêu sự khác nhau về quá tr.nh cho - nhận electron trong phản ứng điện phân và trong

phản ứng oxi hóa khử?

2. Viết các phương tr.nh phản ứng điện phân xảy ra khi điện phân (với điện cực trơ,

màng ngăn xốp) dung dịch chứa a mol CuSO4 và b mol NaCl trong ba trường hợp: b

= 2a; b < 2a và b > 2a.

Bài tập (Bộ đề TSĐH môn hóa, đề 24)
Điện phân nóng chảy hoàn toàn a gam muối A được tạo bởi kim loại M và halogen X ta

thu được 0,96 gam kim loại M ở catot và 0,896 lít khí (ở đktc) ở anot. Mặt khác h.a tan a

gam muối A vào nước, sau đó cho tác dụng với AgNO3 dư th. thu được 11,48 gam kết
tủa.

1. Hỏi X là halogen nào?

2. Trộn 0,96 gam kim loại M với 2,242 gam kim loại M’ có cùng hóa trị duy nhất, rồi
đốt hết hỗn hợp bằng oxi th. thu được 4,162 gam hỗn hợp hai oxit. Để h.a tan hoàn

toàn hỗn hợp oxit này cần 500 ml dung dịch H2SO4 nồng độ c mol/l.

a. Tính % số mol của các oxit trong hỗn hợp của chúng.

b. Tính tỉ lệ khối lượng nguyên tử của M và M’.

c. Tính c (nồng độ dung dịch H2SO4).

(F = 19; Cl = 35,5; Br = 80; I = 127; Ag = 108; O = 16)

ĐS: 1. Cl 2. a. 66,67% oxit M; 33,33% oxit M’ b. M : M’ = 12 : 56,05 c. 0,12 mol/l

Bài tập (Bộ đề TSĐH môn hóa)

Viết phương tr.nh phản ứng có thể xảy ra khi điện phân dung dịch hỗn hợp gồm HCl,

CuCl2, NaCl với điện cực trơ, có màng ngăn.

Bài tập Bộ đề (TSĐH môn hóa, đề 35)

H.a tan 1,12 gam hỗn hợp Ag và Cu trong 19,6 gam dung dịch H2SO4 đặc, nóng (dung

dịch A) thu được SO2 và dung dịch B. Cho SO2 thoát ra hấp thụ hết vào nước Br2, sau đó


thêm Ba(NO3)2 dư th. thu được 1,864 gam kết tủa. Cô cạn dung dịch B, lấy muối khan

h.a tan thành 500 ml dung dịch, sau đó điện phân 100 ml trong thời gian 7 phút 43 giây

với điện cực trơ và cường độ d.ng điện I = 0,5A.

1. Tính khối lượng Ag và Cu trong hỗn hợp đầu.

2. a. Tính nồng độ % của axit H2SO4 trong A, biết rằng chỉ có 10% H2SO4 đ. phản

ứng với Ag và Cu.
b. Nếu lấy


2

1 dung dịch A pha lo.ng để có pH = 2 th. thể tích dung dịch sau khi pha
lo.ng là bao nhiêu? (Coi axit H2SO4 điện li hoàn toàn tạo 2H+, SO4

2- trong dung

dịch)

3. a. Tính khối lượng kim loại thoát ra ở catot.

b. Nếu điện phân với anot bằng Cu cho đến khi trong dung dịch không c.n ion Ag+

th. khối lượng catot tăng bao nhiêu gam và khối lượng anot giảm bao nhiêu gam?

Biết rằng ở anot xảy ra quá tr.nh: Cu - 2e- Cu2+.

(Cu = 64; Ag = 108; Ba = 137; O = 16; S = 32)

ĐS: 1. 0,864g Ag; 0,0256g Cu 2. a. H2SO4 80% b. 16 lít

3. a. 0,1728g Ag; 0,256g Cu b. Catot tăng 0,1728g; Anot giảm 0,0512g

Bài tập (Bộ đề TSĐH môn hóa)

a. H.y nêu bản chất của quá tr.nh điện phân.

b. Những quá tr.nh nào xảy ra trên bề mặt của điện cực platin khi điện phân dung dịch

AgNO3? Viết sơ đồ điện phân và phương tr.nh dạng tổng quát.

c. Nếu môi trường của dung dịch sau điện phân có pH = 3, hiệu suất điện phân là 80%

(so với lượng AgNO3 lúc đầu), thể tích dung dịch được coi như không đổi (1 lít) th.

nồng độ các chất trong dung dịch sau điện phân là bao nhiêu? Khối lượng AgNO3

trong dung dịch ban đầu là bao nhiêu?

(Ag = 108; N = 14; O = 16)

ĐS: HNO3 0,001M; AgNO3 0,00025M; 0,2125g AgNO3

Bài tập 78 (Bộ đề TSĐH môn hóa)

Điện phân nóng chảy muối AX (A là kim loại kiềm, X là Cl, Br hoặc I) ta thu được chất

rắn A và khí B. Cho A tác dụng với nước được dung dịch A’ và khí B’. Cho B’ tác dụng
với B được khí D. Cho D tác dụng với A’ được dung dịch E. Cho một ít qu. tím vào dung

dịch E.

Viết các phương tr.nh phản ứng xảy ra và giải thích qu. tím có màu g.?

Các quá tr.nh điện phân cũng như các phản ứng xảy ra với hiệu suất 100%.

Bài tập (Bộ đề TSĐH môn hóa, đề 61)

Cho 9,16 gam bột A gồm Zn, Fe, Cu vào cốc đựng 170 ml dung dịch CuSO4 1M. Sau khi

phản ứng hoàn toàn, thu được dung dịch B và kết tủa C’. Nung C’ trong không khí ở

nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi, được 12 gam chất rắn. Chia B thành hai phần

bằng nhau:

- Thêm dung dịch NaOH dư vào phần 1, lọc kết tủa, rửa, nung trong không khí đến

khối lượng không đổi, thu được 5,2 gam chất rắn D.


- Điện phân phần 2 với điện cực trơ trong 10 phút với d.ng điện cường độ 10 ampe.

a. Tính khối lượng các chất thoát ra ở bề mặt các điện cực.

b. Tính thể tích dung dịch HNO3 5M để h.a tan hết hỗn hợp A, biết rằng phản ứng chỉ

tạo ra khí NO duy nhất.

Các phản ứng xảy ra hoàn toàn.
(Zn = 65; Cu = 64; Fe = 56; O = 16)

ĐS: 1,9896g Cu; 0,4974g O2; 96 ml dd HNO3 5M
CÂU HỎI ÔN PHẦN ĐIỆN PHÂN

1. Điện phân là g.? Sự điện phân khác với sự điện ly thế nào? Cho thí dụ cụ thể để
minh họa.


2. So sánh sự giống và khác nhau của quá tr.nh oxi hóa, quá tr.nh khử trong phản

ứng oxi hóa và trong sự điện phân. Cho thí dụ minh họa.
3. Tại sao khi điện phân nước cần dung dịch axit, dung dịch bazơ hoặc dung dịch

muối (như dung dịch H2SO4; dung dịch NaOH; dung dịch KNO3)? Viết các quá

tr.nh xảy ra tại mỗi điện cực khi điện phân các dung dịch trên (dùng điện cực trơ).

4. Tr.nh bày sự điện phân các dung dịch sau đây (điện cực không tan, có vách ngăn):

KCl; KOH; CuCl2; FeSO4; HCl; Mg(NO3)2; AgNO3; NaBr; NiSO4; ZnCl2.

5. Sự điện phân dung dịch với sự điện phân nóng chảy, sự điện phân nào tốn kém

hơn? Tại sao? Sự điện phân nóng chảy thường được dùng để làm g.? Tr.nh bày sự

điện phân nóng chảy các chất sau đây: KCl; KOH; Al2O3.

6. Trong sự điện phân Al2O3 nóng chảy nhằm thu được kim loại nhôm (Al) ở catot,

người dùng thêm chất criolit (Na3AlF4, AlF3.3NaF) để làm g.?

7. Phát biểu định luật Faraday. Viết biểu thức của định luật Faraday và nêu . nghĩa

của từng đại lượng trong biểu thức này.

8. Theo d.i sự định phân dung dịch hỗn hợp gồm HCl và NaCl, dùng điện cực trơ,

có vách ngăn. pH của dung dịch thay đổi như thế nào trong quá tr.nh điện phân

dung dịch hỗn hợp trên?

9. Tại sao khi điện phân mà dùng điện cực anot tan, th. ở anot chỉ có quá tr.nh oxi

hóa điện cực mà không có các quá tr.nh oxi hóa khác? Cho một thí dụ minh hoạ.

10. Tại sao khi điện phân dung dịch NaCl; dung dịch K2SO4; dung dịch CaCl2; dung

dịch Mg(NO3)2 th. ở catot chỉ có quá tr.nh nước bị khử mà không có các quá tr.nh

khử khác?



11. Tại sao một khi đ. có nước bị khử ở catot hay nước bị oxi hóa ở anot th. không có

quá tr.nh nào khác khi điện phân dung dịch?

12. Cho vài giọt dung dịch chất chỉ thị màu phenolptalein vào dung dịch KI rồi đem

điện phân dung dịch này bằng điện cực than ch. (carbon graphit), ta thấy có sủi

bọt khí ở một điện cực, và vùng dung dịch quanh điện cực này có màu tím hồng,

c.n vùng dung dịch quanh điện cực c.n lại thấy có màu vàng. H.y giải thích hiện

tượng này. Cho biết phenolptalein không có màu trong môi trường axit và trung

tính, nhưng nó có màu tím hồng trong môi trường kiềm.