Bài 14. Dòng điện trong chất điện phân

Kiểm tra bài cũ:
Câu hỏi:
Em hãy nêu bản chất của dòng điện trong chất điện phân? Và khái niệm về hiện tượng điện phân?
Trả lời:
 Bản chất dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương cùng chiều điện trường và các ion âm ngược chiều điện trường.
 Hiện tượng điện phân là hiện tượng khi dòng điện chạy qua dung dịch chất điện phân thì có tạo thành một số chất mới ở các điện cực.
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN.
Tiết 27 Bài 14:
III. Các hiện tượng diễn ra ở các điện cực.
Hiện tượng dương cực tan.
1. Dung dịch điện phân là muối của kim loại làm anôt.
Tiết 27 Bài 14: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN
Tiết 27 Bài 14: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN
III. Các hiện tượng diễn ra ở các điện cực.
Hiện tượng dương cực tan.
1. Dung dịch điện phân là muối của kim loại làm anôt.
-
+
k
Khi có dòng điện chạy qua dung dịch điện phân thì các ion dịch chuyển như thế nào?
 Các ion Cu2+ đi về catôt và nhận electron của nguồn điện tạo thành các nguyên tử đồng bám vào cực này.
 Ở cực anôt, các electron bị kéo về cực dương của nguồn, tạo điều kiện hình thành các ion Cu2+. Khi các ion (SO4 )2- đi về cực này, chúng kết hợp với ion Cu2+ và kéo các ion Cu2+ vào dung dịch.
Tiết 27 Bài 14: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN
III. Các hiện tượng diễn ra ở các điện cực.
Hiện tượng dương cực tan.
1. Dung dịch điện phân là muối của kim loại làm anôt.
Em có nhân xét gì về điện cực anôt sau một thời gian điện phân?
Sau một thời gian điện phân thì cực anôt bị mòn dần. Hiện tượng đó gọi là hiện tượng dương cực tan.
 Hiện tượng dương cực tan là hiện tượng cực anôt của bình điện phân bị mòn dần sau một thời gian điện phân.
Em hãy cho biết hiện tượng dương cực tan xảy ra khi nào ?
 Hiện tượng dương cực tan xảy ra khi điện phân dung dịch muối của kim loại làm anôt.
Khi các phản ứng xảy ra ở các điện cực thì chúng có tiêu hao năng lượng của dòng điện hay không? Tại sao?
Các phản ứng xảy ra ở các điện cực không tiêu hao năng lượng của dòng điện vì các phản ứng diễn ra theo hai chiều thuận nghịch cân bằng nhau.
 Hiện tượng dương cực tan không tiêu hao năng lượng của dòng điện. Bình điện phân giống như một điện trở.
Tiết 27 Bài 14: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN
III. Các hiện tượng diễn ra ở các điện cực.
Hiện tượng dương cực tan.
1. Dung dịch điện phân là muối của kim loại làm anôt.
Khi có dòng điện chạy qua dung dịch điện phân thì các ion này dịch chuyển như thế nào?
Khi có dòng điện chạy qua, ion H+ dịch chuyển về cực catôt, các ion (SO4)2- dịch chuyển về cực anôt gây mất cân bằng về nồng độ ion ở gần các điện cực.
 Kết quả là nước bị phân tách thành Hiđrô bay ra ở catôt và Oxy bay ra ở anôt.
Vậy năng lượng để thực hiện việc phân tách nước như ta nói ở trên lấy từ đâu?
 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.
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.
2. Dung dịch điện phân không phải là muối của kim loại làm anôt.
Tiết 27 Bài 14: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN
III. Các hiện tượng diễn ra ở các điện cực.
Hiện tượng dương cực tan.
1. Dung dịch điện phân là muối của kim loại làm anôt.
2. Dung dịch điện phân không phải là muối của kim loại làm anôt.
VI. Các định luật Farađây.
 Định luật Farađây thứ nhất :
 Khối lượng vật chất được giải phóng ở điện cực của bình điện phân tỷ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình đó.
k : đương lượng điện hóa của chất được giải phóng ở điện cực.
 Định luật Farađây thứ hai:
 Đương lượng điện hóa k của một nguyên tố tỷ lệ với đương lượng gam của nguyên tố đó. Hệ số tỷ lệ là
với F gọi là số Farađây.
m = k.q (14.1)
Thực nghiệm cho thấy nếu I tính bằng ampe, t tính bằng giây thì
F = 9,65.104 C/mol
( n là hóa trị của chất được giải phóng ở điện cực ).
 Kết hợp hai định luật ta có:
Tiết 27 Bài 14: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN
III. Các hiện tượng diễn ra ở các điện cực.
Hiện tượng dương cực tan.
1. Dung dịch điện phân là muối của kim loại làm anôt.
2. Dung dịch điện phân không phải là muối của kim loại làm anôt.
VI. Các định luật Farađây.
 Định luật Farađây thứ nhất :
 Định luật Farađây thứ hai:
 Giải thích các định luật:
 Giả sử có N ion dịch chuyển về điện cực, khối lượng của mỗi ion là mo.
Vậy khối lượng chất giải phóng ở điện cực được tính như thế nào?
 Khối lượng của chất được giải phóng ở điện cực là:
m = N.mo
Khi N ion đến điện cực thì điện lượng đã dịch chuyển qua bình điện phân được tính như thế nào?
 Điện lượng đã dịch chuyển qua bình điện phân là:
q = N.ne
( n là hóa trị của chất được giải phóng).
Em hãy cho biết khối lượng mol nguyên tử của một chất liên hệ với khối lượng của ion theo công thức nào?
 Khối lượng mol nguyên tử của một chất được tính theo công thức:
A = NA.mo
( NA =6,023.1023 là số Avôgađrô )
Tiết 27 Bài 14: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN
III. Các hiện tượng diễn ra ở các điện cực.
Hiện tượng dương cực tan.
1. Dung dịch điện phân là muối của kim loại làm anôt.
2. Dung dịch điện phân không phải là muối của kim loại làm anôt.
VI. Các định luật Farađây.
 Định luật Farađây thứ nhất :
 Định luật Farađây thứ hai:
 Giải thích các định luật:
Từ (1) và (2) suy ra:
( Với F = NA.e )
Tiết 27 Bài 14: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN
III. Các hiện tượng diễn ra ở các điện cực.
Hiện tượng dương cực tan.
1. Dung dịch điện phân là muối của kim loại làm anôt.
2. Dung dịch điện phân không phải là muối của kim loại làm anôt.
VI. Các định luật Farađây.
 Định luật Farađây thứ nhất :
 Định luật Farađây thứ hai:
 Giải thích các định luật:
V. Ứng dụng của hiệnn tượng điện phân.
Hiện tượng điện phân có nhiều ứng dụng trong thực tế sản xuất và trong đời sống như luyện nhôm, tinh luyện đồng, điều chế hóa chất, mạ điện, đúc điện…
1. Luyện nhôm.
2. Mạ điện.
Cu2+ + 2e- → Cu
Cu → Cu2+ + 2e-
Tiết 27 Bài 14: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN
Tại cực catôt ion Cu2+ nhận electrôn của nguồn điện trở thành nguyên tử đồng theo phản ứng:
Tại cực anôt đồng nhường electrôn cho nguồn điện theo phản ứng:
Ở quanh catôt, các ion H+ sẽ nhận electrôn ở catôt theo phản ứng:
Ở quanh anôt nước phân ly thành H+ và (OH)-. Các ion (OH)- sẽ nhường electrôn cho anôt theo phản ứng:
Tiết 27 Bài 14: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN