Bài 14. Dòng điện trong chất điện phân

Bài 14. Dòng điện trong chất điện phân tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả cá...

DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN

ĐỊNH LUẬT FA-RA-ĐÂY

1 THÍ NGHIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN

PHÂN

K

H2O

Đ Thí nghiệm

+

K

DD NaCl

Đ

Kết luận: Nước cất

là điện môi

Dung dịch NaCl là chất dẫn

điện

Các dung dịch muối, axit, bazơ gọi là

các chất điện phân Các muối nóng

chảy cũng là chất điện phân.

Na + Cl

-2 BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN

Các axit, muối, bazơ hòa tan vào nước

sẽ phân li thành các ion tự do:

VD: NaCl Na + + Cl

HCl H + + Cl

-Na +

Cl -NaCl

Khi không có điện trường ngoài, các

ion chuyển động hỗn loạn nên

không có dòng điện.

Sự tái hợp : trong quá trình chuyển động nhiệt hỗn loạn một số ion dương và ion âm có thể kết hợp với nhau để trở thành nguyên tử trung hòa

K A

Na +

Cl

-Na +

Na +

Na +

Cl

-Cl

-Cl -E

Khi có điện trường

Khi có điện trường ngoài, các ion dương chuyển động có hướng

theo chiều điện trường, ion âm

ngược chiều điện trường tạo nên

dòng điện trong chất điện phân

Vậy bản chât dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có

hướng của các ion dương theo chiều

điện trường và các ion âm ngược

chiều điện trường.

DD NaCl +

-+

+

Các ion âm chuyển về anốt

nhường electrôn cho anốt, ion

dương về catốt nhận electrôn

từ catốt Chúng thành những

nguyên tử hay phân tử trung

hòa :

- có thể bám vào điện cực

hoặc bay lên dạng khí.

- có thể tác dụng với điện cực

và dung môi gây ra các phản

ứng gọi là phản ứng phụ hay

phản ứng thứ cấp.

+

Cl- về A nhường 1e cho A,

Na+ về K nhận 1e ở A thì chúng trở thành gì ?

2Cl- -2e →Cl2

Na+ + 1e → Na.

3 PHẢN ỨNG PHỤ TRONG CHẤT ĐIỆN

PHÂN

+

-K

Anot

Dung dịch CuSO4

Cu2 +

Cu2 +

Cu2 +

Cu2 +

Cu2 +

Cu2 +

SO 4 2- SO 4

2-SO 4

2-SO 4

2-SO 4 2- SO 4

2-SO 4

2-Catot

4 HIỆN TƯỢNG DƯƠNG CỰC

TAN

a Thí nghiệm.

b Giải thích hiện tượng:

Do sự phân li trong dung dịch có các ion Cu 2+ và

SO

2-4

Cu 2+ dịch chuyển theo chiều điện trường về catốt:

Cu 2+ + 2e- = Cu

Catốt có Cu bám vào.

Ở anốt Cu: electron bị kéo về

cực dương thánh cu 2+

Cu – 2e- = Cu 2+

(Cu 2+ + SO 4 2- = CuSO 4 )

Cu ở anốt tan dần vào dung dịch

Đồng ở anốt tan dần vào dung dịch, còn ở catốt

có đồng bám vào gọi là hiện tượng cực dương

tan.

Điều kiện để có hiện tượng cực dương tan là khi điện phân dung dịch muối kim loại thì anốt phải làm bằng chính kim loại đó.

c Định luật Ôm đối với chất điện phân :

Khi có hiện tượng dương cực

tan, dòng điện trong chất điện

phân tuân theo định luật Ôm,

giống như đoạn mạch chỉ có

điện trở thuần.

U (V) I (A)

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 0,025 0,060 0,1000,130 0,1700,210

0,06 0,02

0,10 0,14 0,18 0,20

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 0

U(V)

I(A)

Gọi R là điện trở chất điện

phân thì I phụ thuộc U theo hệ

thức ?

I phụ thuộc U theo hệ thức :

I U

R

=

Đồ thị I(U) có dạng đoạn

thẳng

Vậy : Cường độ dòng điện

trong chất điện phân tuân theo

định luật nào ? Giống như ở

đoạn mạch có dụng cụ gì ?

Vậy : Khi có hiện tượng cực

dương tan thì suất phản điện

trong bình điện phân Ep = ?

Chú ý : suất phản điện trong

bình điện phân :

+ khi có cực dương tan : Ep = 0.

+ khi không có cực dương tan :

Ep khác 0.

Michael Faraday

• Sinh ngày 22/09/1791 ở làng

Newington, Surrey nay thuộc thành phố London.

• Mất ngày 25/08/1867.

• Michael Faraday là nhà bác

học đã để lại nhiều công trình khám phá, các phương pháp thực nghiệm hữu ích

và các lý thuyết tân tiến về hóa học và điện học.

5 ĐỊNH LUẬT FA-RA-ĐÂY VỀ ĐIỆN PHÂN

Hằng số Faraday F = 96500 (C/mol)

q k

It n

A F

1

m =

Khối lượng chất được giải phóng (g)

Khối lượng mol (g )

Hoá trị

Cường độ dòng điện (A)

Thời gian điện phân (s)

a/ Định luật I Fa-Ra-Đây

Khối lượng m của

chất được giải

phóng ra ở điện cực

của bình điện phân

tỉ lệ thuận với

điện lượng chạy qua

bình đó.

b Định luật F

araday II:

N= NA = 6,023.1026

(Nguyên tử)

n

A F

k = 1

q n

A F

1

m =

Đương lượng điện

hóa k của một

nguyên tố tỉ lệ

với đương lượng gam

A/n của nguyên tố

đó.Hệ số tỉ lệ là

1/F trong đó F gọi là

số Faraday

N = NA = 6,023.1026

(Nguyên tử)

m = 1 A

F n It

Khối lượng chất giải phóng ở điện cực (g) Khối lượng mol chất giải phóng (g/mol)

Cường độ dòng điện qua bình điện phân (A)

Thời gian điện phân (s) Hóa trị của chất được giải phóng Hằng số Fa – ra – đây, F = 96500 (C/mol)

c) Cơng thức Farađây về điện phân

a) Điều chế kim loại:

Clo, hidro, xút (NaOH) là những nguyên liệu quan

trọng trong công nghiệp hóa chất Việc điều chế các

nguyên liệu này được thực hiện bằng cách điện phân dd muối ăn (NaCl) tan trong

nước với điện cực bằng graphit hoặc kim loại không

bị ăn mòn Kết quả điện phân cho ta được xút tan vào dd và các khí hidro và clo bay ra.

6/ Ứng dụng của hiện tượng điện phân

b) Luyện kim

Dựa vào hiện tượng dương cực tan để tinh chế kim loại Người ta đúc đồng nấu từ các quặng ra ( còn chứa nhiều tạp chất)

thành các tấm, dùng các tấm này làm cực dương trong bình điện phân đựng dd

CuSO4 khi điện phân dương cực tan dần, đồng nguyên chất bám vào cực âm, còn tạp chất lắng xuống đáy.

Các kim loại khác (Al, Mg ) và nhiều hóa chất khác được điều chế từ phương

pháp điện phân

c) Mạ điện

Mạ điện là dùng phương pháp điện phân

để phủ một lớp kim loại (thường là kim loại

không gỉ như Crom, niken, vàng, bạc ) lên những đồ vật bằng kim loại khác Khi đó vật cần được mạ dùng làm cực

âm, kim loại dùng để mạ dùng dương,còn chất

điện phân là dd muối của kim loại dùng để mạ.