Bài 14. Dòng điện trong chất điện phân

DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN
ĐỊNH LUẬT FA-RA-ĐÂY
1. THÍ NGHIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN
Thí nghiệm
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.
NaCl
Na+
Cl -
2. BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN
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
Na+
Cl -
Na+
Na+
Na+
Cl -
Cl -
Cl -
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
Cu
Pb
Dung d?ch
CuSO4
Cu2+
Cu2+
Cu2+
Cu2+
Cu2+
Cu2+
SO42-
SO42-
SO42-
SO42-
SO42-
SO42-
SO42-
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 Cu2+ và SO2-4
Cu2+ dịch chuyển theo chiều điện trường về catốt:
Cu2+ + 2e- = Cu
Catốt có Cu bám vào.
Ở anốt Cu: electron bị kéo về
cực dương thánh cu2+
Cu – 2e- = Cu2+
(Cu2+ + SO42- = CuSO4 )
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.
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)
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)
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)
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) Công 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.