. Những phản ứng hóa học xảy ra theo hai chiều ngợc nhau ở cùng điều kiện gọi là phản ứng thuận nghịch
Sự điện phõn
lý thuyết
1. Định nghĩa.
Điện phõn là sự thực hiện cỏc quỏ trỡnh oxi hoỏ - khử trờn bề mặt điện cực nhờ dũng điện một chiều bờn ngoài
Quỏ trỡnh điện phõn được biểu diễn bằng sơ đồ điện phõn. Vớ dụ: Sơ đồ điện phõn NaCl núng chảy.
Ở catụt: xảy ra quỏ trỡnh khử.
Ở anụt: xảy ra quỏ trỡnh oxi hoỏ.
Phương trỡnh điện phõn NaCl núng chảy: 2. Điện phõn hợp chất núng chảy.
Ở trạng thỏi núng chảy, cỏc tinh thể chất điện phõn bị phỏ vỡ thành cỏc ion chuyển động hỗn loạn. Khi cú dũng điện một chiều chạy qua, ion dương chạy về catụt và bị khử ở đú, ion õm chạy về anụt và bị oxi hoỏ ở đú.
Phương trỡnh điện phõn
Điện phõn núng chảy xảy ra ở nhiệt độ cao nờn cú thể xảy ra phản ứng phụ giữa sản phẩm điện phõn (O2, Cl2 ... ) và điện cực (anụt) thường làm bằng than chỡ. Vớ dụ: điện phõn Al2O3 núng chảy (cú pha thờm criolit 3NaF.AlF3) ở 1000oC
Phương trỡnh điện phõn
Phản ứng phụ:
(Thanchỡ làm anụt bị mất dần, nờn sau một thời gian phải bổ sung vào điện cực).
Ứng dụng: Phương phỏp điện phõn hợp chất núng chảy được dựng để điều chế cỏc kim loại hoạt động mạnh:
−Điều chế kim loại kiềm: Điện phõn muối clorua hoặc hiđroxit núng chảy. −Điều chế kim loại kiềm thổ: Điện phõn muối clorua núng chảy.
−Điều chế Al: Điện phõn Al2O3 núng chảy. 3. Điện phõn dung dịch nước
a) Nguyờn tắc:
Khi điện phõn dung dịch, tham gia cỏc quỏ trỡnh oxi hoỏ - khử ở điện cực ngoài cỏc ion của chất điện phõn cũn cú thể cú cỏc ion H+ và OH− của nước và bản thõn kim loại làm điện cực. Khi đú quỏ trỡnh oxi hoỏ - khử thực tế xảy ra phụ thuộc vào so sỏnh tớnh oxi hoỏ - khử mạnh hay yếu của cỏc chất trong bỡnh điện phõn.
b) Thứ tự khử ở catụt
Kim loại càng yếu thỡ cation của nú cú tớnh oxi hoỏ càng mạnh và càng dễ bị khử ở catụt (trừ trường hợp ion H+). Cú thể ỏp dụng quy tắc sau:
−Dễ khử nhất là cỏc cation kim loại đứng sau Al trong dóy thế điện hoỏ (trừ ion H+), trong đú ion kim loại càng ở cưối dóy càng dễ bị khử.
−Tiếp đến là ion H+ của dung dịch
Núi chung ion hoặc phõn tử nào cú tớnh khử mạnh thỡ càng dễ bị oxi hoỏ. Cú thể ỏp dụng kinh nghiệm sau:
−Dễ bị oxi hoỏ nhất là bản thõn cỏc kim loại dựng làm anụt. Trừ trường hợp anụt trơ (khụng bị ăn mũn) làm bằng Pt, hay than chỡ(C).
−Sau đú đến cỏc ion gốc axit khụng cú oxi: I−, Br−, Cl−, … −Rồi đến ion OH− của nước hoặc của kiềm tan trong dung dịch.
− Khú bị oxi hoỏ nhất là cỏc anion gốc axit cú oxi như, , , … Thực tế cỏc anion này khụng bị oxi hoỏ khi điện phõn dung dịch.
d) Một số vớ dụ ỏp dụng quy tắc trờn.
Vớ dụ 1: Điện phõn dung dịch CuCl2 với điện cực than chỡ: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Phương trỡnh điện phõn:
Vớ dụ 2: Điện phõn dung dịch NiCl2 với điện cực bằng niken
Thực chất quỏ trỡnh điện phõn là sự vận chuyển Ni từ anụt sang catụt nhờ dũng điện. Phương phỏp được ứng dụng để tinh chế kim loại.
Vớ dụ 3: Điện phõn dung dịch Na2SO4 với điện cực Pt:
Phương trỡnh điện phõn:
Phương trỡnh điện phõn:
Trong quỏ trỡnh điện phõn, dung dịch ở khu vực xung quanh catụt, ion H+ bị mất dần., H2O tiếp tục điện li, do đú ở khu vực này giàu ion OH− tạo thành (cựng với Na+) dung dịch NaOH.
Ở anụt, ion Cl− bị oxi hoỏ thành Cl2. Một phần hoà tan vào dung dịch và một phần khuếch tỏn sang catụt, tỏc dụng với NaOH tạo thành nước Javen:
Vỡ vậy muốn thu được NaOH phải trỏnh phản ứng tạo nước Javen bằng cỏch dựng màng ngăn bao bọc lấy khu vực anụt để ngăn khớ Cl2 khuếch tỏn vào dung dịch.
Vớ dụ 5: Điện phõn dung dịch KNO3 với anụt bằng Cu.
Khi điện phõn, ở khu vực catụt, ion H+ mất dần, nồng độ OH− tăng dần, dung dịch ở đú cú tớnh kiềm tăng dần. ở anụt ion Cu2+ tan vào dung dịch.
Trong dung dịch xảy ra phản ứng.
Phương trỡnh điện phõn:
Bản thõn KNO3 khụng bị biến đổi nhưng nồng độ tăng dần.
Ứng dụng của điện phõn dung dịch:
− Điều chế kim loại đứng sau Al trong dóy thế điện hoỏ. − Tinh chế kim loại.
− Mạ và đỳc kim loại bằng điện.
− Điều chế một số hoỏ chất thụng dụng: H2, Cl2, O2,…, hiđroxit kim loại kiềm − Tỏch riờng một số kim loại khỏi hỗn hợp dung dịch.
4. Cụng thức Farađõy
F là số Farađõy (F = 96500 Culụng.mol-1) l là cường độ dũng điện (Ampe)
t là thời gian điện phõn (giõy)
Vớ dụ: Tớnh khối lượng oxi được giải phúng ở anụt khi cho dũng điện 5 ampe qua bỡnh điện phõn đựng dung dịch Na2SO4 trong 1 giờ 20 phỳt 25 giõy.
Giải:
Áp dụng cụng thức Farađõy: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
A = 16 , n = 2 , t = 4825 giõy , I = 5;
bài tập
hớng dẩn
Điện phân dung dịch :
Trong dung dịch khi điện phân tại catốt xảy ra quá trình khử các cation kim loại có tính oxi hoá mạnh hơn Al3+ (trong dãy điện hoá trên thì từ ion Zn2+ trở đi mới có thể điện phân trong dung dịch nớc) còn nếu dung dịch chỉ chứa các cation có tính oxi hoá yếu hơn Al3+ thì chỉ có ion H+ bị điện phân. Còn tại anốt chỉ những anion không chứa oxi bị điện phân (trừ anion F-), nếu không thì H2O bị điện phâ
1, Hoà tan 1,12 gam hỗn hợp gồm Ag và Cu trong 19,6 gam dịch dung H2SO4 đặc, nóng (dịch dung A) thu đợc SO2 và dịch dung B. Cho SO2 thoát ra hấp thụ hết vào nớc Br2, sau đó thêm Ba(NO3)2 d thì thu đợc 1,864 gam kết tủa. Cô cạn dịch dung B, lấy muối khan hoà tan thành 500 ml dịch dung, sau đó điện phân 100 ml trong thời gian 7 phút 43 giây với điện cực trơ và cờng độ dòng điện I = 0,5A.
* Tính khối lợng Ag và Cu trong hỗn hợp đầu.
* Tính nồng độ % của axit H2SO4 trong A, biết rằng chỉ có 10% H2SO4 đã phản ứng với Ag và Cu.
* Tính khối lợng kim loại thoát ra ở catot.
2, Cho 7,22 gam hỗn hợp X gồm Fe và kim loại M có hóa trị không đổi. Chia hỗn hợp thành 2 phần bằng nhau. Hòa tan hết phần 1 trong dung dịch HCl, đợc 2,128 lít H2. Hòa tan hết phần 2