Bài 14. Dòng điện trong chất điện phân

Kiểm tra kiến thức:
Điều kiện để có dòng điện dòng điện trong môi trường là gì?
Điều kiện để có dòng điện trong một môi trường là:
* Điều kiện cần : hạt mang điện tự do.
* Điều kiện đủ: Đặt trong điện trường ngoài.
Bản chất dòng điện trong kim loại là gì?
Bản chất dòng điện trong kim loại:
Là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường ngoài.
Dòng điện trong chất điện phân
Tiết 26
G
Nước cất
H2O
Hiện tượng sảy ra như thế nào khi đóng khoá K?
Quan sát kim điện kế!
Từ thí nghiệm, có nhận xét gì về sự dẫn điện của nước cất?
K
Nếu hoà thêm vào nước cất axít, bazơ hoặc muối thì hiện tượng sảy ra như thế nào?
G
Hiện tượng sảy ra như thế nào khi đóng khoá K?
Quan sát kim điện kế!
Có nhận xét gì về sự dẫn điện của các dung dịch axít, bazơ và muối? Chứng tỏ điều gì?
K
Tại sao dòng điện lại chạy qua được dung dịch axít, bazơ và muối?
I. Thuyết điện ly
Trong dung dịch các hợp chất hoá 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.
* Axít phân ly thành ion âm (gốc axít)- và ion dương H+
Ví dụ:
H2SO4
H+ + SO42-
* Bazơ phân ly thành ion âm (OH)- và ion dương (kim loại)+
* Muối phân ly thành ion âm (gốc axít)- và ion dương (kim loại)+
Ví dụ:
NaOH
Na+ + (OH)-
Ví dụ:
CuSO4
Cu2+ + (SO4)2-
* Một số bazơ như nước amôniac (NH4)OH hoặc muối như phân đạn amôni clorua (NH4)Cl không chứa ion kim loại. Trong dung dịch, cũng bị phân li thành các ion (OH)-, Cl- và (NH4)+.
I. Thuyết điện ly
Vì sao axít, bazơ và muối khi tan vào nước lại bị phân li thành các ion dương và ion âm?
Các ion dương và âm vốn đã có sẵn trong các phân tử axít, bazơ và muối. Chúng liên kết chặt chẽ với nhau bằng lực hút Cu-lông. Khi tan vào nước hoặc một dung môi khác, lực hút Cu-lông yếu đi, liên kết trở lên lỏng lẻo. Một số phân tử chuyển động nhiệt tách thành các ion tự do.
I. Thuyết điện ly
Phải chăng chỉ có dung dịch bazơ và muối mới có thể phân li thành các ion?
Chuyển động nhiệt mạnh trong muối hoặc bazơ nóng chảy cũng làm các phân tử này phân li thành các ion tự do như các dung dich.
Dung dịch và các chất nóng chảy như trên gọi là chất điện phân. Vậy chất điện phân là gì?
Các dung dịch muối, axít và bazơ hoặc muối, bazơ nóng chảy được gọi là chất điện phân.
Quan sát thí nghiệm với dung dịch CuSO4

G
Dung dịch
CuSO4
K
A
K
Vậy bản chất sự dẫn điện đó là gì?
II. Bản chất dòng điện trong chất điện phân
Cu2+
SO42-
Cu2+
Cu2+
Cu2+
SO42-
SO42-
SO42-
Khi không có điện trường
Cu2+
Cu2+
SO42-
SO42-
Khi có điện trường
Dòng điện trong chất điện phân là dòng ion dương và ion âm chuyển động có hướng theo hai chiều ngược nhau. Ion dương chuyển động cùng chiều điện trường, còn ion âm chuyển động ngược chiều điện trường
* Ion dương chạy về phía catôt (điện cực đấu với cực âm của nguồn điện) nên gọi là cation. Ion âm chạy về phía anôt (điện cực đấu với cực âm của nguồn điện) nên gọi là anion
II. Bản chất dòng điện trong chất điện phân
Vì sao nói chất điện phân dẫn điện không tốt bằng kim loại?
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 dời có hướng của chúng nhỏ hơn. Môi trường dung dịch lại rất mất trật tự nên cản trở mạnh chuyển động của các ion. Vì thế, chất điện phân không dẫn điện tốt bằng kim loại.
Dòng điện trong chất điện phân không chỉ tải điện lượng mà còn tải cả vật chất (theo nghĩa hẹp) đi theo. Tới điện cực chỉ có electron đi tiếp còn lượng vật chất đọng lại ở điện cực, gây ra hiện tượng điện phân.

II. Bản chất dòng điện trong chất điện phân
Trong qúa trình tải điện lượng đi theo và đi đến điện cực, thì trên hai điện cực có sự biến đổi gì không?
III. Các hiện tượng diễn ra ở điện cực. Hiện tượng cực dương tan
Xét dung dịch điện phân là đồng sun phát CuSO4, anốt bằng đồng Cu, catôt là một kim loại nào đó.
+ -
K
Vì sao cực dương lại bị ăn mòn còn cực âm lại được bao quanh bởi nguyên tử đồng?
A
B
Cu
Pb
Dung dịch
CuSO4
* Tại catôt:
, Đồng bám vào catôt
* Tại anôt:
, SO4, tác dụng với một nguyên tử Đồng từ anôt tạo thành CuSO4 tan vào dung dịch .
* Kết quả: Anốt bị mòn dần, ở catôt lại có đồng bám vào. Đó chính là hiện tượng cực dương tan.
Khi có dòng điện chạy qua thì:
III. Các hiện tượng diễn ra ở điện cực. Hiện tượng cực dương tan
III. Các hiện tượng diễn ra ở điện cực. Hiện tượng cực dương tan
Nói tóm lại tại catốt, anốt trong bình điện phân cùng một phản ứng cân bằng nhưng sảy ra hai chiều ngược nhau:
Cu+ + 2e- Cu
Trong trường hợp này bình điện phân có tiêu thụ năng lượng hay không?
Nếu phản ứng diễn ra theo chiều thu năng lượng, thì phản ứng diễn ra theo chiều ngược lại toả năng lượng, nên tổng cộng lại điện năng không bị tiêu hao trong quá trình phân tích các chất mà chỉ tiêu hao dưới dạng nhiệt. Bình điện phân được coi là một điện trở.
Xét trường hợp khi chất điện phân là axít H2SO4, hai điện cực đều bằng Graphit (các bon).
III. Các hiện tượng diễn ra ở điện cực. Hiện tượng cực dương tan
Trong trường hợp này cực dương có bị tan không?
+ -
K
A
K
C
C
Vì sao ở hai điện cực lại xuất hiện khí oxi và khí hiđrô?
H2SO4 + H2O
Năng lượng để tách phân tử nước thành ion dương H+ và ion âm (OH)- tỷ lệ thế nào so với điện lượng qua bình điện phân?
III. Các hiện tượng diễn ra ở điện cực. Hiện tượng cực dương tan
Ta có thể viết:
Trong đó gọi là suất phản điện của bình điện phân; đơn vị vôn (V)
Năng lượng W dùng để phân tách nước thành ion dương H+ và Ion âm (OH)- tỷ lệ thuận với điện lượng qua bình điện phân.
Ghi nhớ
* Trong dung dịch, axít, bazơ và muối bị phân li thành ion (thuyết điện li): Anion (ion âm) mang điện âm là gốc axít hoặc nhóm (OH)-, còn cation (ion dương) mang điện tích dương là ion kim loại, ion H+ hoặc một số nhóm nguyên tử khác.
* Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương cùng chiều điện trường và ion âm ngược chiều điện trường
Ghi nhớ
Hiện tượng cực dương tan sảy ra khi các anion(ion âm) đi tới anôt kéo theo các ion kim loại của điện cực vào trong dung dịch. Và sảy ra khi dung dịch là muối của kim loại đó
Câu 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
Câu 2. Bản chất dòng điện trong chất điện phân là?
A. Dòng ion dương dịch chuyển theo chiều điện trường.
B. Dòng ion âm dịch chuyển ngược chiều điện trường.
C. Dòng electron dịch chuyển ngược chiều điện trường
D. Dòng ion dương và ion âm chuyển động có hướng theo hai chiều ngược nhau.
Câu 3. Chất điện phân dẫn điện không tốt bằng kim loại vì:
A. Mật độ electron tự do nhỏ hơn trong kim loại
B. Khối lượng và kích thước ion lớn hơn của electron
C. Môi trường dung dịch rất mất trật tự
D. Cả ba lý do trên
Câu 4. Bản chất hiện tượng cực dương tan là:
A. Cực dương của bình điện phân bị tăng nhiệt độ tới mực nóng chảy
B. Cực dương của bình điện phân bị mài mòn cơ học
C. Cực dương của bình điện phân bị tác dụng hoá học tạo thành chất điện phân và tan vào dung dịch
D. Cực dương của bình điện phân bị bay hơi
Câu 5. Trong các trường hợp sau đây, hiện tượng cực dương tan không sảy ra khi:
A. Điện phân dung dịch bạc clorua với cực dương là bạc
B. Điện phân axít sunfuric với cực dương là graphit (than chì)
C. Điện phân dung dịch niken sunfat với cực dương là niken
D. Điện phân dung dịch đồng sunfat với cực dương là đồng
Câu 6. NaCl và KOH đề là chất điện phân. Khi tan trong dung dịch điện phân thì:
A. Na+ và K+ là cation
B. Na+ và OH- là cation
C. Na+ và Cl- là cation
D. OH- và Cl- là cation
Xin chân thành cảm ơn