Bài 19: Dòng Điện Trong Chất Điện Phân Định Luật Fa-Ra-Đây Thí nghiệm dòng điện chất điện phân a) Thí Nghiệm b) Kết thí nghiệm Với thÝ nghiƯm níc cÊt, miliampe kÕ cho thÊy kh«ng cã dòng điện di qua Với dd NaCl có dòng ®iƯn di qua NaCl + Dung dịch NaCl Nước tinh khiết + Quan sát thí nghiệm ThÝ nghiƯm dòng điện chất điện phân Kết luận Nớc cất điện môI DD NaCl chất dẫn điện Với thí nghiệm tơng tự ta thấy dòng điện chạy qua dd muối, axit bazơ => Các dd muối, axit, bazơ đợc gọi chất điện phân Các muối nóng chảy chất điện phân 2 Bản chất dòng điện chất điện phân ã Bản Chất dòng điện chất điện phân gì? ã Là dòng ion dơng ion âm chuyển động có hớng theo chiều ngợc Sự phân li: Khi muối, axit, bazơ đợc hòa tan vào nớc, chúng dễ dàng tách thành ion trái dấu Sự tái hợp: Trong chuyển động nhiệt hỗn loạn, số ion dơng kết hợp lại với ion âm va chạm, để trở thành phân tử trung hòa Do kết hai trình nói trên, số lợng phân tử bị phân li có giá trị xác định phụ thuộc vào nhiệt độ nồng độ dung dịch Bản chất dòng điện chất ®iƯn ph©n – Dòng điện chất điện phân dòng ion dương ion âNa m+ chuyển động có hướng Nau+ ngược theo haiClchiề O H H O H điện Hphâ n Cl- Cl- O H H – Chất khôHng dẫn O + Natố điện t bằ n g kim loạ i ClH + Dung dịch NaCl Na+ + Phản ứng ph chất điện phân chất điện phân Các ion âm dịch chuyển đến anôt, nhờng êlectron cho anôt, ion dơng đến catôt nhận êlectron từ catôt Các ion trở thành nguyên tử hay phân tử trung hòa, bám vào điện cực, bay lên dới dạng khí Chúng tác dụng với điện cực dung môI, gây vavs phản ứng hóa học Các phản ứng hóa học gọi phản ứng phơ hay ph¶n øng thø cÊp Cl- + Cl- Cl Cl + + + Na+ Cl- + NaCl DD Na Cl- Na+ Cl- + E Hiện tợng cực dơng tan a) ThÝ nghiƯm Cu A E dd muối CuSO4 Hiện tượng dương cực tan K HiƯn tỵng cùc dơng tan b) Giải thích CuSO4 Cu2+ + SO42Cu Cu2+ + 2eCu2+ bị SO42- kéo vào dd; cực A bị tan Cu2+ + 2e Cu: Bám vào K Kết cực dơng làm băng Cu bị hao mòn dần đi, catôt lại có đồng bám vào Hiện tợng dơng cực tan xảy điên phân dung dịch muối kim loại mà anôt làm chÝnh kim lo¹i Êy Khi xảy tượng dương cực tan? Cu A Cực A không tan E K Ag baựm vaứo K Dd AgNO3 c) Định luật Ôm chất điện phân Trong thí nghiệm mục a, đo giá trị cờng độ dòng điên I qua bình thay đổi hiệu điện U đặt vào bình, ngời ta thu đ ợc kÕt qua nh sau: U(V) 1,5 0,5 KÕt qu¶ thÝ nghiÖm U(V) 0,5 I(A) 0,03 0,06 1,5 0,1 0,13 0,03 0,06 0,1 I(A) Đặc tuyến Vôn-ampe bình điên phân đựng dd CuSO4với anôt đồng c) Định luật Ôm chất điện phân Nh vậy, có tợng dơng cực tan, dòng điện chất điện phân tuân theo định luật Ôm, giống nh đoạn mạch chỉ có điện trở ? Sự khác bình điện phân dơng cực tan dơng cực không tan? Trả lời *Khi có tợng dơng cực tan bình điện phân không tiêu thụ điện vào việc phân tích chất giống nh điện trở * Hiện tợng dơng cực tan xảy kim loại dùng làm anôt có gốc muối dd điện phân * Khi xảy tợng dơng cực tan E P=0 * Bình điện phân dơng cực không tan có tiêu thụ điện vào việc phân tích chất, có suất phản điện EP đóng vai trò máy thu điện Vài nÐt vỊ Michael Faraday Sinh ngµy 22/09/1791 ë lµng Newington, surrey thuộc thành phố London Mất ngày 25/08/1867 Ông nhà bác học đà để lại nhiều công trình khám phá, phơng pháp thực nghiệm hữu ích lý thuyết tân tiến hóa học điện học 5.Định luật Fa-ra-đây điện phân a) Định luật I Fa-ra-đây Khối lợng m chất đợc giảI phóng điện cực bình điện phân tỉ lệ với điện lợng q chạy qua bình m = kq Đơng lợng điện hóa k = 1,118.10-6 kg/C b)Định luật II Fa-ra-đây Đơng lợng điện hóa k nguyên tố tr lệ với đ ơng lợng gam A/n nguyên tố k = cA/n 5.Định luật Fa-ra-đây điện phân Thí nghiệm chứng tỏ hệ số tỉ lệ c có trị số tất chất Ngời ta thờng kí hiệu 1/c=F, ®ã F cịng lµ mét h»ng sè ®èi víi mäi chất gọi ssos Fa-ra-đây Kết thí nghiệm cho: F = 96500 C/mol m ®o b»ng gam Khi kết hợp ta có Công thức Fa-ra-đây điện phân c) Công thức Fa-ra-đây điện phân Khối lợng chất giải phóng điện cực tỉ lệ với điện lợng qua dung dịch đơng lợng chất m = Aq/Fn m = AIt/Fn Trong đó: - m: khối lượng chất giải phóng điện cực (gam) - A: khối lượng mol nguyên tử chất thu điện cực - n: số electron mà nguyên tử ion cho nhận - I: cường độ dòng điện (A) - t: thời gian điện phân (s) - F: số Faraday điện tích mol electron hay điện lượng cần thiết để mol electron chuyển dời mạch catot anot (F = 1,602.10-19.6,022.1023 ≈ 96500 C.mol-1) - : đương lượng gam hóa học Biểu thức liên hệ: Q = I.t = 96500.ne ne = It/F (ne số mol electron trao đổi điện cực) ứng dụng tợng điện phân Hiện tợng điện phân có nhiều ứng dụng công nghiệp a) §iÒu chÕ hãa chÊt §iÒu chÕ sè phi kim nh H2, O2, F2, Cl2 Điều chế số hợp chÊt nh NaOH, H2O2, níc gia-ven øng dơng cđa tợng điện phân ứng dụng tợng điện phân b) Luyện kim Điều chế kim loại Tinh chÕ sè kim lo¹i nh Cu, Pb, Zn, Fe, Ag, Au ... bazơ đợc gọi chất điện phân Các muối nóng chảy chất điện phân 2 Bản chất dòng điện chất điện phân ã Bản Chất dòng điện chất điện phân gì? ã Là dòng ion dơng ion âm chuyển động có hớng theo chiều... dung dịch Bản chất dòng điện chất điện ph©n – Dòng điện chất điện phân dòng ion dương ion âNa m+ chuyển động có hướng Nau+ ngược theo haiClchiề O H H O H điện Hphâ n Cl- Cl- O H H – Chất khôHng... CuSO4với anôt đồng c) Định luật Ôm chất điện phân Nh vậy, có tợng dơng cực tan, dòng điện chất điện phân tuân theo định luật Ôm, giống nh đoạn mạch chỉ có điện trở ? Sự khác bình điện phân dơng cực