Bài 14. Dòng điện trong chất điện phân

Chào mừng cô & các bạn
đến với phần thuyết trình của
Tổ 3
• Ông Thụy Cẩm Tú

• Nguyễn Phương Uyên

• Trần Ngọc Quỳnh Trâm

• Dương Ngọc Thảo

• Bùi Đoàn Thảo Vi

• Trần Quốc Hiếu

• Nguyễn Phước Thanh Hằng

• Ngô Thụy Minh Ngọc

• Phan Vũ Phương Quỳnh

• Nguyễn Thị Kim Dung

• Đinh Phạm Bích Nhân

• Vủ Thị Thanh Vy

• Nguyễn Thanh Nhã

• Nguyễn Hoàng Thơ


Kiểm tra bài cũ
Điền vào chỗ trống
trong kim loại là . _______ của chúng ______nên kim loại __________
Hạt tải điện
electron tự do
Mật độ
rất cao
dẫn điện tốt
2. Dòng điện trong kim loại là ___________________ của __________ dưới tác dụng của ____________.
dòng chuyển dời có hướng
các electron tự do
điện trường
3. ___________________________cản trở _____________________làm cho ______của kim loại phụ thuộc _______. Đến gần 0 K, điện trở của kim loại _______.
rất nhỏ
nhiệt độ
điện trở
Chuyển động nhiệt của mạng tinh thể
chuyển động của hạt tải điện
Dẫn điện
Hôm nay chúng ta sẽ cùng tìm hiểu vấn đề này qua:
Bài 14:
Dòng điện trong chất điện phân
Dung dịch NaCl
Nước tinh khiết
+
NaCl
0
I. Thuyết điện li
a. Thí nghiệm
Quan sát và mô tả thiết bị dùng trong thí nghiệm?
=> Thí nghiệm gồm 1 bình đựng nước tinh khiết, 2 điện cực được nhúng vào trong bình, có 1 nguồn điện, 1 khóa K, 1 ampe kế
Cho dung dich nước tinh khiết vào bình, kim của Ampe kế như thế nào? Điều đó chứng tỏ điều gì?
=> Kim ampe kế lệch rất ít, chứng tỏ nước tinh khiết dẫn điện kém, trong nó có rất ít hạt tải điện
Cho thêm vào dung dịch một ít muối ăn, quan sát kim ampe kế, điều đó chứng tỏ điều gì về số lượng hạt tải điện trong dung dịch ?
=> Kim ampe kế bị lệch nhiều, chứng tỏ số hạt tải điện trong dung dịch đã tăng lên rất nhiều
b. Nhận xét:

Nước cất là điện môi (chất cách điện).
Dung dịch axit, bazơ, muối là chất điện li (chất dẫn điện).
=> Các dung dịch axit, bazơ, muối và các muối nóng chảy có khả năng dẫn điện tốt gọi là chất điện phân

Ion+
Ion-
H2O
Phân tử chất tan
c. Thuyết điện li
Sự tăng số hạt tải điện trong các dung dịch như thế có thể giải thích dựa trên 1 thuyết gọi là thuyết gì? Phát biểu thuyết đó?

=> Thuyết điện li:
Trong dung dịch, các hợp chất hóa học như axit, bazơ và muối bị phân li (một phần hoặc toàn bộ) thành các nguyên tử (hoặc nhóm nguyên tử tích điện) gọi là ion.
Ion có thể chuyển động tự do trong dung dịch và trở thành hạt tải điện.
d. Sự phân li và sự tái hợp:

Khi muối, axit, bazơ được hòa tan vào nước, chúng dễ dàng tách ra thành các ion trái dấu. Quá trình này gọi là sự phân li.
Trong khi chuyển động nhiệt hỗn loạn, một số ion dương có thể kết hợp lại với ion âm khi va chạm để trở thành phân tử trung hòa. Quá trình này gọi là sự tái hợp.
Số lượng phân tử bị phân li phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ của dung dịch.
e. Một số điều cần nhớ:

Hạt tải điện trong dd điện phân là các ion dương và âm tự do.

Axit phân li thành ion âm (gốc axit)- và ion dương H+.
Ví dụ:

Bazơ phân li thành ion âm (OH)- và ion dương (kim loại)+ .

Ví dụ:
KOH K + + (OH)-
H2SO4
2H+ + (SO4)2-
Muối phân li thành ion âm (gốc axit)- và ion dương (kim loại)+ .

Ví dụ:

Một số Bazơ như nước (NH4)OH hoặc muối như phân đạm amoni clorua (NH4)Cl không chứa ion kim loại. Trong dd chúng cũng bị phân li thành các ion (OH)-, Cl- và NH4+ .

Ví dụ:
NaCl
(Na)+ + (Cl)-
(NH4)OH
(NH4)+ + (OH)-
Mỗi ion mang một số nguyên điện tích nguyên tố. Khi ion là một nguyên tử tích điện, số điện tích nguyên tố của ion là hóa trị của nguyên tố ấy:


Ví dụ:
Nếu q là ion Al3+ thì n = 3 và q = ?

=> q = 3.1,6.10-19 = 4,8.10-19 C

q = n . e
(với e = 1,6.10-19)
Nếu q là ion là ion Fe thì n = 2 và q = ?

2+
=> q = 2.1,6.10-19 = 3,2.10-19 C
Na+
Cl-
Cl-
Na+
Na+
Cl-
Na+
Na+
Cl-
Cl-
Na+
Cl-
H+
Cl-
Cl-
H+
Cl-
H+
H+
Cl-
Na+
Cl-
Na+
Cl-
Na+
Cl-
Na+
Cl-
H+
Cl-
H+
H+
H+
Cl-
Cl-
Cl-
Các ion dương và âm vốn đã tồn tại sẵn trong các phân tử axit, bazơ, muối. Chúng liên kết với nhau bằng lực hút Coulumb:


Khi tan vào nước hoặc một dung môi khác, lực hút Coulumb yếu đi, liên kết trở nên lỏng lẻo:



Một số phân tử bị tách thành các ion tự do
Cu2+
SO42-
Cu2+
Cu2+
Cu2+
SO42-
SO42-
SO42-
SO42-
Dung dịch CuSO4
A
K
II) Bản chất dòng điện trong chất điện phân:
Chúng ta cùng xem ví dụ sau:
Lấy một bình đựng chất điện phân (CuSO4) và cắm vào đó hai điện cực đẫn điện. Nối 2 điện cực với một nguồn điện (pin hay acquy) qua môt đèn và 1 công tắc K. Điện cực nối với cực dương của nguồn điện gọi là anôt (kí hiệu là A), điện cực kia được gọi là catôt (kí hiệu là K). Trong mạch có dòng điện chạy qua.

Khi không có điện trường ngoài, các ion chuyển động thế nào?
=> Chuyển động hỗn độn
Khi có điện trường ngoài, các ion dương và âm chuyển động như thế nào?
=> Chuyển động có hướng theo 2 chiều ngược nhau
Kết Luận:
Bản chất dòng điện trong chất điện phân là gì?
=> Dòng điện trong lòng chất điện phân là do ion dương và ion âm chuyển động có hướng theo 2 chiều ngược nhau.
Ion dương chạy về phía catôt goi là cation.

Ion âm chạy về phía anôt nên gọi là anion.

Chất điện phân thường dẫn điện tốt hay kém hơn kim loại? Vì sao?
=> Chất điện phân không dẫn điện tốt bằng kim loại. Vì mật độ các ion trong chất điện phân thường nhỏ hơn mật độ electron tự do trong kim loại. Khối lượng và kích thước của ion lớn hơn khối lượng và kích thước của electron nên tốc độ chuyển động có hướng của chúng nhỏ hơn. Môi trường dung dịch lại rất mất trật tự nên cản trở mạch chuyển động của các ion.
Dòng điện trong chất điện phân không chỉ tải điện theo lượng mà còn tải cả vật chất (theo nghĩa hẹp) đi theo. Tới điện cực chỉ có electron có thể đi tiếp, còn lượng vật chất đọng lại ở điện cực, gây ra hiện tượng điện phân .
Để phân biệt môi trường dẫn điện có phải là chất điện phân hay không, ta có thể làm cách nào?

=> Cách làm: Nhúng 2 điện cực vào dung dịch và nối 2 điện cực đó với 1 nguồn điện, sau đó quan sát hiện tượng diễn ra ở các điện cực. Nếu có các phản ứng phụ xảy ra ở các điện cực thì môi trường dẫn diện đó là chất điện phân

Khi các ion đến điện cực thì điều gì xảy ra?
III. Các hiện tượng diễn ra ở điện cực. Hiện tượng
dương cực tan
Cu2+
Dung dịch muối CuSO4
Cu
Khi chất điện phân là dung dịch CuSO4 và dương cực là đồng (Cu)
Tại dương cực: Cu2+ + SO42-  CuSO4: đi vào dung dịch => Dương cực bị tan dần.
Tại âm cực: Cu2+ + 2e-  Cu: bám vào âm cực => Âm cực được bồi thêm.
Tại dương cực
và âm cực
có hiện tượng
hóa học gì ?
Cu2+
Cu2+
SO42-
SO42-
SO42-
K?t qu? l� :
Cực dương mòn dần
Cực âm dày thêm
+
Dung d?ch H2SO4
+
H+
H+
OH-
H+
OH-
OH-
A
K
-
-
Khi chất điện phân là dung dịch H2SO4 và điện cực bằng inốc:
Kết quả: có hidrô và ôxy bay ra ở âm cực và dương cực.
x
Tại âm cực:
Tại dương cực:
4H + + 4e → 2H2 ↑
4(OH)- - 4e → 2H2O + O2 ↑
4(OH)- - 4e- → 2H2O + O2 ↑
4H+ + 4e- → 2H2 ↑
Cu
Dung d?ch AgNO3
Cực A không tan.
Ag bám vào K
A
K
Khi chất điện phân là dung dịch AgNO3 và dương cực là Cu
=> Là hiện tượng gốc axít trong dung dịch điện phân tác dụng với cực dương tạo thành chất điện phân tan trong dung dịch và cực dương bị mòn đi


Vậy hiện tượng dương cực tan là gì?
=> Hiện tượng dương cực tan xảy ra khi điện phân một dung dịch muối kim lọai mà anốt làm bằng chính kim loại ấy.


Hiện tượng dương cực tan xảy ra khi nào?
=> Năng lượng để thực hiện việc phân tách nước lấy từ năng lượng của dòng điện. Năng lượng này tỷ lệ với điện lượng chạy qua bình điện phân.


Năng lượng để thực hiện việc phân tách nước như ta nói ở trên lấy từ đâu?
Ta có thể viết:
W = ℰp.It
ℰp: gọi là suất phản điện của bình điện phân, nó phụ thuộc vào bản chất của điện cực và chất điện phân.
=> Kim loại Niken không tan vào dung dịch

Hiện tượng xảy ra như thế nào nếu thay cực dương bằng Niken?
=> Cực dương không tan

Điều gì sẽ xảy ra khi cho dung dịch H2SO4 vào bình điện phân và các điện cực làm bằng Graphic (cacbon)?
=> Trong công nghiệp: Mạ điện, đúc điện.

Hiện tượng dương cực tan này thường được ứng dụng ở đâu?
IV-CÁC ĐỊNH LUẬT FARAĐÂY
Vì dòng điện trong các chất điện phân tải điện lượng cùng với vật chất (theo nghĩa hẹp) nên khối lượng chất đi đến điện cực :
+Tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình điện phân

+Tỉ lệ thuận với khối lượng của ion (hay khối lượng mol nguyên tử A của nguyên tố tạo nên ion ấy)

+Tỉ lệ nghịch với điện tích của ion (hay hóa trị n của nguyên tố tạo nên ion ấy)
Micheal Faraday: Hãy làm việc và suy nghĩ đi ngay cả khi chưa thể thấy một tia sáng nhỏ bé, vì dù sao, như thế cũng còn tốt hơn là ngồi không
Michael Faraday Nhà bác học Anh(1791 – 1867)
Bản báo cáo của M.Faraday đọc trước Hội Hoàng gia London ngày 24/11/1831 và loạt thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ đã làm chấn động dư luận giới  khoa học ở tất cả các nước. Mọi người đều nhất trí đánh giá rằng phát kiến vĩ đại của Faraday đã mở ra một kỉ nguyên mới trong lịch sử điện từ học và cả trong lịch sử kĩ thuật thế giới.
Fa-ra-đây đã tổng quát hóa các nhận xét trên,và mở rộng cho cả trường hợp các chất được giải phóng ở điện cực là do các phản ứng phụ sinh ra, thành hai định luật Fa-ra-đây
ĐỊNH LUẬT FARAĐÂY THỨ NHẤT
Phát biểu định luật Fa-ra-đây thứ nhất?
=> Khối lượng vật chất được giải phóng ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình đó
m=kq
Trong đó k là đương lượng điện hóa của chất được giải phóng ở điện cực
ĐƯƠNG LƯỢNG ĐIỆN HOÁ:
Tỉ số giữa khối lượng chất thu được trên điện cực lúc điện phân với điện lượng đi qua chất điện phân. Theo định luật Farađây 2, đương lượng điện hóa của một chất tỉ lệ với đương lượng hoá học của nó. Đơn vị đương lượng điện hóa trong hệ SI là kg/C. đương lượng điện hóa chính là khối lượng của một chất được giải phóng trong quá trình điện phân bởi một điện lượng một culông. Ví dụ: đương lượng điện hóa của bạc là 0,001118 g.
ĐỊNH LUẬT FARAĐÂY THỨ HAI
Phát biểu định luật Fa-ra-đây thứ hai?
=> Đương lượng điện hóa k của 1 nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam A/n của nguyên tố đó . Hệ số tỉ lệ là 1/F
K=1/F.A/n
Trong đó F là số Farađây
Thí nghiệm cho thấy, nếu I tính bằng ampe, t tính bằng giây thì: F= 96 494 C/mol (trong tinh toán thường lấy chẵn là 96 500 C/mol)
Kết hợp hai định luật trên ta có
m= 1/F.A/n .It
Trong đó m là khối lượng của chất được giải phóng ở điện cực , tính bằg gam
m=kq
ĐỊNH LUẬT FARADAY THỨ NHẤT
K=1/F.A/n
ĐỊNH LUẬT FARAĐÂY THỨ HAI
Hằng số Faraday F = 9.65.104 (C/mol)
Đặt
, vì q = It nên
Khối lượng chất được giải phóng (g)
Khối lượng mol (g)
Hoá trị
Cường độ dòng điện (A)
Thời gian điện phân (s)
Bài tập áp dụng
Khối lượng Ag bám cực âm:
V . ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG ĐIỆN PHÂN
1/ Luyện nhôm:
- Công nghệ luyện nhôm chủ yếu dựa vào hiện tượng điện phân quặng nhôm nóng chảy
- Vì nhiệt độ nóng chảy của Al2O3 ( nhôm oxit ) rất cao , tc = 2 050 độ C nên người ta pha vào 1 lượng quặng cryolit Na3AlF6 để hạ nhiệt độ còn khoảng 950 độ C. Dòng điện chạy qua bể điện lượng khỏang 10^4 A , năng lượng điện tỏa ra trong bể diện phân sẽ giữ cho hỗn hợp luôn nóng chảy . công nghệ này tiêu thụ 1 lượng điện năng lớn nên giá thành nhôm cao, vào khỏang 2 đôla 1kg.
2/ Mạ điện:
Để tăng vẻ đẹp và chống gỉ cho các đồ dùng thường ngày bằng kim lọai, người ta mạ lên chúng 1 lớp kim lọai trơ. Thép thường mạ niken, đồ mĩ nghệ thì mạ vàng, bạc. khi mạ người ta thường cho vào thêm 1 số chất phụ gia để làm cho lớp mạ bám vào bề mặt dược chắc, bền và bóng đẹp. Khi mạ các vật phức tạp, ngươi ta phải quay vật trong lúc mạ để lớp mạ đựơc đều .
Dương cực: gắn kim loại để mạ.
Âm cực: gắn vật cần mạ.
Dung dịch điện phân: muối của kim loại để mạ.
Củng cố
1. Trong các chất sau, chất nào không phải là chất điện phân?
A. Nước nguyên chất
B. NaCl
C. HNO3
D. Ca(OH)2
2. Bản chất dòng điện trong chất điện phân?
A. Dòng ion dương dịch chuyển theo chiều điện trường.
B. Dòng ion âm dịch chuyển ngược chiều điện trường.
C. Dòng ion dương và ion âm chuyển động có hướng theo hai chiều ngược nhau.
D. Dòng electron dịch chuyển ngược chiều điện trường.
3. NaCl và KOH dờ`u la` chõ?t diờ?n phõn. Khi tan trong dung di?ch diờ?n phõn thi`:
A. Na+ và K+ là cation
B. Na+ và OH- là cation
C. Na+ và Cl- là cation
D. OH- và Cl- là cation
Cảm ơn cô và các bạn đã lắng nghe.
Cre:
Megorie & Ruby
MAY TAKE OUT WITH FULL CREDIT.