CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “PHẢN ỨNG
2.4. Dạng 4: Bài tập về sự điện phân
2.4.1. Bài tập ở mức độ nhận biết
Câu 1. Thế nào là sự điện phân? Kể tên các bộ phận chủ yếu của bình điện phân.
Trả lời:
Sự điện phân là quá trình các phản ứng oxi hóa - khử xảy ra trên bề mặt điện cực do tác dụng của dòng điện.
Bình điện phân gồm 3 bộ phận chủ yếu:
- Bình chứa chất điện phân. (Chất điện phân có thể là dd hoặc nóng chảy) - Nguồn điện ngoài: Có thể là ăcquy hoặc điện lưới đã được biến đổi.
62
- Hai điện cực nối với 2 điện cực của nguồn điện ngoài.
+ Điện cực nối với cực âm của nguồn điện ngoài gọi là catot. Khi quá trình điện phân xảy ra các ion dương (+) gọi là cation đến điện cực này để phản ứng:
Mn+ + ne M
+ Điện cực nối với cực dương của nguồn điện ngoài gọi là anot. Khi quá trình điện phân xảy ra các ion âm (+) gọi là anion đến điện cực này để phản ứng:
Xn- X+ ne Câu 2. Nêu các bước trình bày một sự điện phân.
Trả lời:
Trong bài toán điện phân cần trình bày lần lượt các nội dung sau:
- Sự tạo thành các ion (Nếu không có ion thì không có sự điện phân).
- Các ion chuyển động về các điện cực thích hợp do tác dụng của dòng điện một chiều.
- Phản ứng hóa học xảy ra trên mỗi điện cực và chung cho toàn bộ sự điện phân đó. Kết quả của sự điện phân.
- Những phản ứng phụ có thể xảy ra.
Câu 3. Trình bày nội dung định luật và biểu thức tính khối lượng chất được giải phóng theo định luật Faraday.
Trả lời:
Nội dung định luật Faraday: Khối lượng của nguyên tố được giải phóng ra trên một điện cực tỉ lệ thuận với khối lượng nguyên tử của nguyên tố đó, với cường độ dòng điện chạy qua, thời gian của quá trình điện phân và tỉ lệ nghịch với số electron phản ứng ở một điện cực đang xét.
Biểu thức: AIt m =
nF , trong đó: m: khối lượng tính ra gam của một nguyên tố giải phóng ra ở một điện cực.
A: khối lượng 1 mol nguyên tử của nguyên tố đó.
I: cường độ dòng điện tính theo đơn vị Ampe (A).
t: thời gian điện phân tính ra giây (s).
n: số electron phản ứng tại một điện cực đang xét.
63
F: hằng số Faraday bằng 96500 C/mol.
Câu 4. Kể tên một số ứng dụng của điện phân. Trình bày các hiện tượng ăn mòn và phương pháp chống ăn mòn.
Trả lời:
a) Điện phân có nhiều ứng dụng trong thực tế:
- Sản xuất hóa chất: xút, clo, hiđro, oxi, magiê, natri…
- Tinh chế kim loại, mạ điện, đúc các đồ vật bằng kim loại.
- Tách và phân tích định tính, định lượng hỗn hợp kim loại.
b) Các hiện tượng ăn mòn
- Ăn mòn kim loại: quá trình phá hủy kim loại do tác dụng của môi trường xung quanh. Người ta phân biệt 2 loại ăn mòn:
+ Ăn mòn hóa học: quá trình tương tác trực tiếp giữa kim loại và các tác nhân hóa học trong môi trường.
+ Ăn mòn điện hóa: quá trình hòa tan kim loại liên quan đến sự xuất hiện các dòng điện vi mô, đến các quá trình anot và catot.
- Tốc độ ăn mòn phụ thuộc vào: nhiệt độ; thành phần dd, đặc biệt là hàm lượng oxi hòa tan; hiệu điện thế ở các điện cực; quá thế ở các điện cực.
c) Các phương pháp chống ăn mòn:
- Cách li kim loại với môi trường ngoài: phủ lên bề mặt kim loại một lớp sơn, dầu mỡ, chất dẻo, lớp men, lớp mạ.
- Sử dụng các chất ức chế ăn mòn (các chất bị hấp phụ trên bề mặt kim loại tạo nên một lớp phim mỏng có tác dụng làm tăng quá thế ở anot và catot, từ đó cản trở dòng điện ăn mòn): thường là các hợp chất hữu cơ chứa các nguyên tố thuộc nhóm 5 và 6, đặc biệt là các hợp chất amin.
- Phương pháp thụ động hóa hay phương pháp anot: lợi dung đặc điểm vốn có của một số kim loại, oxi hóa bề mặt của chúng để bảo vệ kim loại. (khi bị oxi hóa, trên bề mặt kim loại hình thành một lớp oxit mỏng, chắc, mịn, rất ít hoạt động hóa học có khả năng bảo vệ kim loại tránh sự xâm nhập của các tác nhân)
64
- Phương pháp catot: thường được sử dụng để hạn chế hiện tượng rỉ đối với các công trình bằng sắt thép cố định. (chẳng hạn như nối sắt với kẽm bằng một dây dẫn) 2.4.1.2. Bài tập tự giải
Câu 5. Trong quá trình điện phân những cation sẽ di chuyển về:
A. Cực dương, ở đây xảy ra sự oxi hóa. B. Cực dương, ở đây xảy ra sự khử.
C. Cực âm, ở đây xảy ra sự oxi hóa. D. Cực âm, ở đây xảy ra sự khử.
Câu 6. Quá trình xảy ra tại các điện cực khi điện phân dd AgNO3 là:
A. Cực dương: khử ion NO3- B. Cực âm: oxi hóa ion NO3- C. Cực âm: khử ion Ag+ D. Cực dương: khử H2O Câu 7. Chọn phát biểu đúng.
A. Về mặt định lượng của sự điện phân, lượng chất bị phân hủy trên điện cực tỉ lệ thuận với điện lượng đi qua trong bình điện phân.
B. Về mặt định lượng của sự điện phân, lượng chất bị phân hủy trên điện cực tỉ lệ thuận với điện lượng đi qua trong bình điện phân.
C. Số electron phản ứng tại một điện cực đang xét luôn bằng với hóa trị của chất được giải phóng
D. A và C đúng.
Câu 8. Ứng dụng nào dưới đây không phải là ứng dụng của điện phân:
A. Điều chế một số kim loại, phi kim và hợp chất.
B. Thông qua các phản ứng để sản sinh ra dòng điện.
C. Tinh chế một số kim loại như Cu, Zn, Fe, Ag, Au, … D. Mạ Zn, Sn, Ni, … để bảo vệ và trang trí kim loại.