chuyen de dien phan

ĐIỆN PHÂNI – ĐỊNH NGHĨA Điện phân là dùng năng lượng điện để thực hiện phản ứng oxi hóa - khử xảy ra trên catot và anot.. + Tại Catot cực âm: Xảy ra quá trình khử nhận electron.. + Tại A

ĐIỆN PHÂN

I – ĐỊNH NGHĨA

Điện phân là dùng năng lượng điện để thực hiện phản ứng oxi hóa - khử xảy ra trên catot và anot

+ Tại Catot (cực âm): Xảy ra quá trình khử (nhận electron).

+ Tại Anot (cực dương): Xảy ra quá trình oxi hoá (cho electron).

II – CÁC TRƯỜNG HỢP ĐIỆN PHÂN

1 Điện phân nóng chảy

a) Điện phân nóng chảy oxit: M 2 O n

Catot (-): M + ne n+ → M Anot (+): 2O - 4e 2- → O2 ↑

Do điện cực làm bằng graphit (than chì) nên bị khí sinh ra tại Anot ăn mòn

2C + O → 2CO 2CO + O ↑ → 2CO ↑

Phương trình phản ứng điện phân cho cả hai điện cực là:

dpnc

2M O → 4M + nO ↑

M O + nC → 2M + nCO 2M O + nC ↑ → 4M + nCO ↑

Khí sinh ra ở Anot thường là hỗn hợp: CO, CO2 và O2 Để đơn giản ta chỉ xét phương trình sau:

dpnc

2M O → 4M + nO ↑

b) Điện phân nóng chảy Hidroxit : M(OH) n

Catot (-): Mn+ + ne → M Anot (+): 2OH- - 2e 1 2 2

O + H O 2

2

c) Điện phân nóng chảy muối Halogenua (MX n )

Catot (-): Mn+ + ne → M Anot (+): 2X - 2e - → X2 ↑

Tổng quát: 2MXn dpnc→ 2M + nX2

2 Điện phân dung dịch

- Trong quá trình điện phân dung dịch, dung môi nước đóng vai trò quan trọng

+ Là môi trường để các ion (anion và cation) chuyển động về các điện cực

+ Đôi khi nước cũng tham gia vào quá trình điện phân

Ở Catot: 2H O + 2e 2 → H + 2OH2

H O 2e O + 2H

2

+

Để viết được các phương trình điện phân một cách đầy đủ và chính xác, chúng ta cần ghi nhớ một số qui tắc kinh nghiệm sau :

Qui tắc 1: Quá trình khử xảy ra ở Catot

+ Các ion kim loại từ Al3+ trở về đầu dãy điện hóa không bị khử thành kim loại khi điện phân dung dịch + Các ion kim loại sau Al3+, bị khử thành kim loại theo thứ tự từ phải sang trái

Lưu ý : « Ion H + luôn bị khử cuối cùng » Qui tắc 2: Quá trình oxihóa ở Anot

+ Thứ tự điện phân: S > I > Br > Cl > OH (H O)2- - - - - 2

“Các anion (gốc axít) chứa oxi: NO ; SO ; CO ; SO ; PO ; ClO3- 42- 32- 32- 43- 4-… coi như không bị điện phân”

Lưu ý: Hiện tượng dương cực tan

“Nếu Anot làm bằng kim loại, thì kim loại sẽ bị oxihóa thành ion M n+ do đó anot sẽ bị tan dần trong quá trình điện phân”

III – ĐỊNH LUẬT ĐIỆN PHÂN

Công thức Faraday: A I t

m =

n F Trong đó:

+ m: khối lượng sản phẩm sinh ra tại điện cực (gam)

+ n : số electron trao đổi + I : Cường độ dòng điện (ampe)

+ t : Thời gian điện phân (giây) + F: Hằng số Faraday (F = 96500)

IV – VẬN DỤNG:

Ví dụ 1: Điện phân dung dịch CuSO4 với điện cực trơ

Anot (+) ¬  dung dịch CuSO4 → Catot ( )

1

H O 2e O + 2H

2

+

Phương trình điện phân:

CuSO4 → Cu2+ + SO4

2-+ Cu2+ + 2e → Cu

1

H O 2e O + 2H

2

+

dpdd

1 CuSO + H O Cu + H SO + O

2

Ví dụ 2: Điện phân dung dịch NaCl với điện cực trơ

Anot (+) ¬  dung dịch NaCl → Catot ( )

2Cl- - 2e → Cl2 ↑ 2H O + 2e 2 → H + 2OH2

-Phương trình điện phân:

2(NaCl → Na+ + Cl- ) + 2Cl- - 2e → Cl2 ↑

2H O + 2e → H + 2OH

dpdd

2NaCl + 2H O → 2NaOH + H ↑ + Cl ↑

Ví dụ 3: Điện phân dung dịch chứa a mol CuSO4 và b mol KBr

Anot (+) ¬  dung dịch CuSO4 và KBr → Catot ( )

+ Catot (-): Cu2+, K+, H2O thứ tự điện phân là Cu2+ > H2O, còn K+ không bị điện phân

Cu2+ + 2e → Cu hết Cu2+ thì 2H O + 2e 2 → H + 2OH2

-+ Anot (-+): SO42-, Br , H2O thứ tự điện phân là Br- > H2O, còn SO42- không bị điện phân

2Br- - 2e → Br2 hết Br- thì 2 1 2

H O 2e O + 2H

2

+

Phương trình điện phân: CuSO + 2KBr 4 dpdd→ Cu + Br2 ↑+ K SO2 4

+ Nếu: b > 2a thì KBr dư: 2KBr + 2H O 2 m.n.xdpdd→ H2↑ + Br2↑ + 2KOH

CuSO + H O Cu + H SO + O

2

2

Ví dụ 4: Điện phân dung dịch CuCl2, điện cực trơ bằng dòng điện 5A trong 45 phút 20 giây Tính khối lượng kim loại sinh ra ở Catot và V lít (đktc) khí sinh ra ở Anot

Bài giải

Phương trình điện phân:

dpdd

CuCl → Cu + Cl ↑

Áp dụng công thức Faraday:

Cu

64 5 2720

4,512

n = n = = 0,0705 mol

64

⇒ 2

Cl

V = 0,0705 22,4 = 1,5792 lit

⇒

V – BÀI TẬP VẬN DỤNG