Tiêu đề Bài 12 Điện phân.pdf ✅

1 BÀI 12: ĐIỆN PHÂN A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Định nghĩa - Điện phân là quá trình oxi hóa – khử xảy ra ở bề mặt điện cực khi có dòng điện một chiều đi qua dung dịch chất điện ly hoặc chất điện ly nóng chảy. 2. Cấu tạo của bình điện phân a) Cực dương (anode): xảy ra quá trình oxh anion S 2- > I- > Br- > Cl- > OH- S 2-  S + 2e 4OH-  O2 + 2H2O + 4e 2X-  X2 + 2e (với X là Cl- , Br- , I- ) b) Cực âm (cathode): xảy ra quá trình khử cation. Ion có tính oxh mạnh bị khử trước. M n+ + ne  M 3. Phân loại điện phân a) Điện phân với điện cực trơ - Điện phân nóng chảy: dùng điện phân muối halide hay hydroxide của kim loại IA, IIA, Al2O3. 2MXn  ñpnc 2M + nX2 4M(OH)n  ñpnc 4M + nO2 + 2nH2O 2Al2O3  ñpnc 4Al + 3O2 - Điện phân dung dịch: + Anion gốc acid vô cơ có oxygen và Fkhông bị điện phân mà H2O bị điện phân thay thế: 2H2O  O2 + 4H+ + 4e + Cation kim loại IA, IIA, Al, NH4 + không bị điện phân mà H2O bị điện phân thay thế: 2H2O + 2e  2OH- + H2 - Điện phân có phản ứng giữa các sản phẩm sinh ra: VD: Điện phân dung dịch NaCl không có màng ngăn: 2NaCl + 2H2O  ñpdd 2NaOH + Cl2 + H2 2NaOH + Cl2  NaCl + NaClO + H2O .................................................................................................NaCl + H2O  ñpdd NaClO + H2 b) Điện phân với anode tan VD: Khi điện phân dung dịch CuSO4, nếu dùng anode bằng đoạn dây đồng thì sau một thời gian điện phân, đoạn dây đồng nhúng trong dung dịch CuSO4 bị tan hết và có kim loại Cu bám trên bề mặt cathode. Cathode (-): Cu2+ + 2e  Cu Anode (+): Cu  Cu2+ + 2e 4. Định luật Faraday
2 m = 1 A. .It F n hay ne = 1 .It F 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 (96500) ne: số mol electron trao đổi ở hai điện cực 5. Ứng dụng - Sản xuất kim loại mạnh (Na, Al,...). - Mạ điện. - Tinh chế kim loại. B. BÀI TẬP VẬN DỤNG  CÂU HỎI BÀI HỌC Câu 1. [CD - SGK] * Hình 12.1 mô tả sự chuyển động của các ion về các điện cực trong bình điện phân. a) Giải thích sự chuyển động của các ion về các điện cực. b) Dự đoán quá trình oxi hoá, quá trình khử xảy ra ở điện cực nào? Hình 12.1. Mô hình bình điện phân sodium chloride nóng chảy Hướng dẫn giải a. Các ion Na có điện tích trái dấu với điện cực âm (cathode) nên bị hút về phía điện cực cathode. Các ion Cl có điện tích trái dấu với điện cực dương (anode) nên bị hút về phía điện cực anode. b. Quá trình oxi hóa xảy ra trên điện cực anode, quá trình khử xảy ra trên điện cực cathode. Câu 2. [CD - SGK] Vì sao phải điện phân NaCl ở trạng thái nóng chảy để điều chế Na? Có thể điện A _J
3 phân NaCl rắn được không? Hướng dẫn giải Vì NaCl nóng chảy có khả năng phân li ra ion ( NaCl Na Cl n c/    ) còn NaCl rắn không có khả năng phân li ra ion. Câu 3. [CD - SGK] Hãy viết phương trình hoá học của phản ứng điện phân xảy ra khi điện phân dung dịch CuCl2 bằng điện cực trơ ( than chì). Hướng dẫn giải       2 2 2 CuCl Cu Cl aq aq aq     Cathode (-) Anode(+)     2 2 Cu e Cu aq s      2  2 2 Cl Cl e aq g    Phương trình hóa học của phản ứng điện phân: 2 2 aq s g      CuCl Cu Cl   Câu 4. [CD - SGK] Thí nghiệm 1: Điện phân dung dịch sodium chloride không màng ngăn để điều chế nước Javel Chuẩn bị: - Hoá chất: Dung dịch NaCl bão hoà. - Dụng cụ: Cốc thuỷ tinh loại 100mL, hai điện cực than chì, nguồn điện 1 chiều 6V (hoặc pin 6V), day dẫn điện. Tiến hành: Nhúng 2 điện cực vào cốc đựng khoảng 60mL dung dịch NaCl bão hoà, rồi nối 2 điện cực với nguồn điện bằng dây dẫn điện để tiến hành điện phân. Thời gian điện phân tối thiểu 5 phút. Yêu cầu: Quan sát và mô tả hiện tượng xảy ra. Chú ý: Không để 2 điện cực đã nối nguồn điện chạm vào nhau; đeo khẩu trang và thực hiện thí nghiệm ở nơi thoáng khí hoặc trong tủ hút. Hướng dẫn giải Hiện tượng: Khí thoát ra ở 2 điện cực Câu 5. [CD - SGK] Đối với quá trình điện phân dung dịch NaCl bão hoà không có màng ngăn a. Hãy viết các quá trình oxi hoá và quá trình khử tại mỗi điện cực. Viết phương trình hoá học của quá trình điện phân. b. Vì sao sản phẩm thu được trong thí nghiệm 1 là nước Javel (chứa NaClO) mà không phải là
4 NaOH? Giải thích. c. Tìm hiểu ứng dụng của nước Javel. Đề xuất thí nghiệm đơn giản để chứng minh rằng dung dịch nước Javel có tính tẩy màu. Hướng dẫn giải a.NaCl(aq) → Na+ (aq) + Cl- (aq) Tại điện cực âm có ion Na+ và H2O. Vì H2O ( bản chất là H+ của phân tử H2O) dễ nhận electron hơn Na+ nên ưu tiên xảy ra quá trình: 2H2O(l) + 2e → H2(g) + 2OH- (aq) Tại điện cực dương có Clvà H2O. Trong điều kiện này, Clđược ưu tiên điện phân trước theo quá trình: 2Cl- (aq) → Cl2(g) + 2e Phương trình hoá học của phản ứng điện phân: 2NaCl(aq) + 2H2O(l) → 2NaOH(aq) + Cl2(g) + H2(g) b. Khi điện phân dung dịch NaCl với điện cực trơ và không có màng ngăn, trong quá trình điện phân, NaCl sinh ra ở cathode sẽ phản ứng với khí Cl2 sinh ra ở anode theo phương trình hoá học: 2NaOH(aq) + Cl2(g) → NaOCl(aq) + NaCl(aq) + H2O(l) Dung dịch sản phẩm thu được gọi là nước Javel. c. Dùng làm chất tẩy rửa, tẩy màu và sát trùng Thí nghiệm chứng minh tính tẩy màu của nước Javel: Nhúng mẩu giấy màu vào nước Javel. Câu 6. [CD - SGK] Thí nghiệm 2: Điện phân dung dịch copper (II) sulfate Chuẩn bị: - Dung dịch CuSO4 0,5M - Dụng cụ: Cốc thuỷ tinh loại 100mL, hai điện cực than chì, nguồn điện 1 chiều 6V (hoặc pin 6V), day dẫn điện. Tiến hành: Nhúng 2 điện cực vào cốc đựng khoảng 60mL dung dịch CuSO4 0,5M, rồi nối 2 điện cực với nguồn điện bằng dây dẫn điện để tiến hành điện phân. Thời gian điện phân tối thiểu 5 phút. Yêu cầu: Quan sát và mô tả hiện tượng xảy ra. Chú ý: Không để 2 điện cực đã nối nguồn điện chạm vào nhau. Hướng dẫn giải Hiện tượng: khí thoát ra tại điện cực anode, copper bám vào điện cực cathode Câu 7. [CD - SGK] Cho biết trong thí nghiệm 2, tại điện cực dương, H2O điện phân trước ion SO4 2- 2H2O → O2 + 4H+ + 4e a. Xác định các sản phẩm thu được trong thí nghiệm 2. Viết phương trình hoá học của quá trình điện