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.

* Lưu ý: Khác với phản ứng oxi hóa – khử thông thường, phản ứng điện phân do tác dụng của điện năng và các chất trong môi trường điện phân không trực tiếp cho nhau electron mà phải truyền qua dây dẫn.
 

II. QUÁ TRÌNH ĐIỆN PHÂN XẢY RA TẠI CATOT

– Tại catot xảy ra quy trình khử cation
Mn + + ne → M
K Ca Na Mg Al Zn Fe ….. Pt Au
điện phân nóng chảy điện phân dung dịch

1. Điện phân chất điện li nóng chảy

– Điều chế được hầu hết những sắt kẽm kim loại. Tuy nhiên, giải pháp này chỉ dùng điều chế những sắt kẽm kim loại như : Na, K, Mg, Ca, Ba, Al. Vì chiêu thức này tốn kém hơn so với chiêu thức điện phân dung dịch .

2. Điện phân dung dịch chất điện li trong nước

– Điều chế những sắt kẽm kim loại trung bình, yếu ( sau Al ) .
Mn + + ne → M

* Lưu ý: 

– Nếu điện phân dung dịch mà có những ion K +, Ca2 +, Na +, Mg2 +, Al3 + thì nước sẽ tham gia điện phân .
2H2 O + 2 e → H2 + 2OH –
– Nếu trong dung dịch có nhiều cation thì cation nào có tính oxi hóa mạnh hơn sẽ bị khử trước .
Ví dụ : Điện phân dung dịch mà catot có chứa những ion Na +, Fe2 +, Cu2 +, Ag + và Zn2 + thì thứ tự điện phân sẽ là
Ag + + 1 e → Ag
Cu2 + + 2 e → Cu
Fe2 + + 2 e → Fe
Zn2 + + 2 e → Zn
2H2 O + 2 e → H2 + 2OH –
– Các ion H + của axit dễ bị khử hơn những ion H + của nước

III. QUÁ TRÌNH ĐIỆN PHÂN XẢY RA TẠI ANOT

– Tại anot xảy ra quy trình oxi hóa anion
Xn – → X + ne

1. Anot trơ ( điện cực được làm bằng than chì )

a. Gốc axit không chứa oxi như halogenua X -, sunfua S2 – … thì gốc axit tham gia điện phân
– Thứ tự anion bị oxi hóa : S2 – > I – > Br – > Cl – > RCOO – > OH – > H2O

b. Gốc axit có chứa oxi NO3 –, SO42 –, PO43 –, CO32 –, ClO4 – … thì nước tham gia điện phân .
2H2 O → O2 + 4H + + 4 e

2. Anot tan : Anot tham gia điện phân được ứng dụng để mạ điện

* Lưu ý:

– Trong điện phân dung dịch nước giữ một vai trò quan trọng :
+ Là môi trường tự nhiên để những cation và anion chuyển dời về 2 cực .

+ Có thể tham gia vào quy trình điện phân :

     Tại catot (-) H2O bị khử:

2H2 O + 2 e → H2 + 2OH –

Tại anot ( + ) H2O bị oxi hóa :
2H2 O → O2 + 4H + + 4 e

– Về thực chất nước nguyên chất không bị điện phân do điện ở quá lớn ( I = 0 ). Do vậy muốn điện phân nước cần hoà thêm những chất điện li mạnh như : muối tan, axit mạnh, bazơ mạnh .

Ví dụ 1 : Viết sơ đồ điện phân nóng chảy NaCl

Catot ( – )   NaCl   Anot ( + ) 
2 Na+ + e → Na                  2Cl- → Cl2 + 2e

Phương trình điện phân là :
2N aCl → 2N a + Cl2

Ví dụ 2 : Viết sơ đồ điện phân nóng chảy NaOH

Catot ( – )   NaOH   Anot ( + ) 
  Na+ + 1e → Na            4OH- → O2 + 2H2O + 4e

Phương trình điện phân là :
4N aOH → 4N a + O2 + 2H2 O

Ví dụ 3 : Điện phân Al2O3 nóng chảy pha thêm criolit ( Na3AlF6 ) hoàn toàn có thể màn biểu diễn bằng sơ đồ :

Catot ( – )  Al2O3   Anot ( + ) 
Al3+ + 3e → Al                        2O2- → O2 + 4e

Phương trình điện phân là :
2A l2O3 → 4A l + 3O2

Ví dụ 4 : Viết sơ đồ điện phân dung dịch CuCl2

Catot ( – )  CuCl2   Anot ( + ) 
Cu2+ + 2e  → Cu                 2Cl-  → Cl2 + 2e

Phương trình điện phân là :
CuCl2 → Cu + Cl2

Ví dụ 5 : Viết sơ đồ điện phân dung dịch NaCl
Catot ( – ) NaCl Anot ( + )

H2O, Na+          (H2O)        Cl-, H2O 
    2H2O + 2e → H2 + 2OH-           2Cl- → Cl2 + 2e

Phương trình điện phân là :
2N aCl + 2H2 O → 2N aOH + H2 + Cl2
Nếu không có màng ngăn thì :
Cl2 + 2N aOH → NaCl + NaClO + H2O
Nên phương trình điện phân là :
NaCl + H2O → NaClO + H2

Ví dụ 6 : Viết sơ đồ điện phân dung dịch CuSO4
Catot ( – ) CuSO4 Anot ( + )

Cu2+, H2O            (H2O)        H2O, SO42- 
    Cu2+ + 2e → Ni            2H2O → O2 + 4H+ + 4e

Phương trình điện phân là :
2C uSO4 + 2H2 O → 2C u + 2H2 SO4 + O2

IV. 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 = 1,602.10-19.6,022.1023 ≈ 96500 C.mol-1) 

Trung tâm luyện thi, gia sư – dạy kèm tại nhà NTIC Đà Nẵng

LIÊN HỆ NGAY VỚI CHÚNG TÔI ĐỂ BIẾT THÊM THÔNG TIN CHI TIẾT

ĐÀO TẠO NTIC  

Địa chỉ: Đường nguyễn lương bằng, P.Hoà Khánh Bắc, Q.Liêu Chiểu, Tp.Đà Nẵng
Hotline: 0905540067 – 0778494857 

Email: daotaontic@gmail.com

Source: https://acic.com.vn
Category : Hỏi đáp hóa học