Dien phan

SỰ ĐIỆN PHÂN
A. LÝ THUYẾT:
Định nghĩa: Sự điện phân là quá trình oxi hóa - khử xảy ra ở bề mặt các điện cực khi cho dòng điện một chiều đi qua chất điện li ở trạng thái nóng chảy hoặc dung dịch.
Nguyên tắc: sự điện phânluôn gồm hai quá trình nhỏ là quá trình điện li và quá trình oxi hóa - khử tại các điện cực.
Điện cực catot: xảy ra quá trình khử
Mn+ + ne → M
Khi có nhiều cation thì quá trình điện phân xảy ra theo thứ tự cation có tính oxi hóa mạnh hơn bị khử trước.
độ mạnh tính oxi hóa tăng →
K+ ......Al3+ H2O Zn2+ Fe2+.......Pb2+ H+ Cu2+ Fe3+ Ag+......
K ......Al H2 Zn Fe ........Pb H2 Cu Fe2+ Ag.......
Điện cực anot: xảy ra quá trình oxi hóa.
Khi có nhiều anion thì quá trình điện phân xảy ra theo thứ tự anion có tính khử mạnh hơn bị oxi hóa trước.
S2-> I- > Br- > Cl- > H2O (OH-) > ......
Phân loại điện phân:
Điện phân nóng chảy: thường điện phân các oxit, hiđroxit, muối halogenua,.... của các kim loại kiềm, kiềm thổ.
(1) 2M2On
4 M + nO2
(2) 4 M(OH)n
4 M + n O2 + 2n H2O
(3) 2 MCln
2 M + n Cl2
Phương trình (1) dùng để điều chế nhôm.
Phương trình (2) dùng để điều chế kim loại kiềm: Na, K,..
Phương trình (3) dùng để điều chế kim loại kiềm, kiềm thổ.
Điện phân dung dịch:
* Dung dịch muối vô cơ:
+ Catot: Cation nhôm và trước nhôm: 2H2O + 2e → H2 + 2OH- Cation sau nhôm: Mn+ + ne → M
+ Anot: Anion gốc không có oxi S2-, Cl-, Br-,...:
Xx- → X + xe
Anion có oxi SO42-, NO3-,...:
2H2O → 4H+ + O2 + 4e
* Dung dịch muối hữu cơ:
Tại anot: 2RCOO- → R2 + 2 CO2 + 2e
Định lượng điện phân:
* Biểu thức toán học của định luật Faraday:
m =

Trong đó:
m (g): lượng chất thoát ra ở điện cực.
A: khối lượng mol của chất (nguyên tử hoặc phân tử).
n: số electron trao đổi tại điện cực.
I (A): cường độ dồng điện.
t: thời gian điện phân
F: hằng số Faraday (F= 96500, thời gian điện phân tính bằng giây).
* Khối lượng dung dịch sau điện phân giảm:

m = mkhí + m chất rắn
Chú ý:
Khi điện phân nóng chảy oxit hoặc hiđroxit với anot là graphit thì điện cực anot bị ăn mòn do có phản ứng cháy với khí O2 mới tạo ra trong điện phân.
Điện phân dung dịch muối halogenua của kim loại kiềm, kiềm thổ không có màng ngăn, dung dịch bazơ và halogen mới tạo ra sẽ tác dụng với nhau.
Ví dụ: 2 NaCl + 2 H2O
2 NaOH + H2 + Cl2
2 NaOH + Cl2 → NaCl + NaClO + H2O
( NaCl + H2O
NaClO + H2
Điện phân dung dịch với điện cực anot không trơ (như dùng các kim loại) thì tại anot xảy ra quá trình oxi hóa điện cực.
Ví dụ: điện phân dung dịch CuSO4 với anot bằng Cu thì có các quá trình tại điện cực:
Catot: Cu2+ + 2 e → Cu
Anot: Cu → Cu2+ +2 e
Như vậy, kết quả là Cu sinh ra bám vào catot, điện cực anot bị hòa tan tạo ra Cu2+ nên màu của dung dịch không thay đổi.
B. BÀI TẬP:
Bài 1:
Viết các quá trình xảy ra ở các điện cực khi điện phân dung dịch hỗn hợp chứa FeCl3, CuCl2, HCl.
Viết phương trình điện phân có thể xảy ra khi điện phân với điện cực trơ, màng ngăn xốp dung dịch hỗn hợp chứa CuCl2, NaCl, HCl. Cho biết pH của dung dịch thay đổi như thế nào trong quá trình điện phân.
Bài 2: Cho biết điện phân loại dung dịch muối trung hòa nào thì sau điện phân thu được dung dịch:
Có tính axit.
Có tính bazơ.
Có môi trường trung tính.
Viết phương trình hóa học minh họa cho từng trường hợp.
Bài 3: Nêu sự giống nhau và khác nhau giữa các quá trình:
Ăn mòn điện hóa và sự điện phân.
Cho đồng kim loại tác dụng với dung dịch AgNO3, quá trình điện phân dung dịch AgNO3 với điện cực bằng đồng và quá trình xảy ra trong pin đồng bạc.
Bài 4: Điện