D) CÂU HỎI, BÀI TẬP, NỘI DUNG ÔN TẬP VÀ THẢO LUẬN CỦA CHƯƠNG
b. Dòng điện trong chất điện phân
* Nội dung kiến thức
- Thuyết điện li : Trong dung dịch, các hợp chất hoá học như axit, bazơ và muối bị phân li (một phần hoặc toàn bộ) thành các nguyên tử (hoặc nhóm nguyên tử) tích điện, gọi là ion. Các
ion có thể chuyển động tự do trong dung dịch và trở thành hạt tải điện. Các dung dịch này và muối, bazơ nóng chảy gọi là chất điện phân.
- Bản chất dòng điện trong chất điện phân là dòng ion dương và dòng ion âm chuyển động có hướng theo hai chiều ngược nhau.
- Khi hai cực của bình điện phân được nối với nguồn điện, trong chất điện phân có điện trường tác dụng lực điện làm các ion dương dịch chuyển theo chiều điện trường về phía catôt (điện cực âm) và các ion âm dịch chuyển theo chiều ngược lại về phía anôt (điện cực dương).
- Hiện tượng dương cực tan:
Xét bình điện phân dung dịch CuSO4 với điện cực bằng đồng.
+ Khi có dòng điện chạy qua bình điện phân, ion Cu2+ chạy về catôt và nhận êlectron từ nguồn điện đi tới (Cu2+ + 2e → Cu), và đồng được hình thành ở catôt sẽ bám vào cực này. Ở anôt, êlectrôn bị kéo về cực dương của nguồn điện, tạo điều kiện hình thành ion Cu2+ trên bề mặt tiếp xúc với dung dịch (Cu → Cu2+ + 2e). Khi ion âm (SO4)2- chạy về anôt, nó kéo ion Cu2+
vào dung dịch. Đồng ở anôt sẽ tan dần vào dung dịch, gây ra hiện tượng dương cực tan.
+ Hiện tượng dương cực tan xảy ra khi điện phân một dung dịch muối kim loại và anôt làm bằng chính kim loại ấy. Khi có hiện tượng dương cực tan, dòng điện trong chất điện phân tuân theo định luật Ôm, giống như đoạn mạch chỉ có điện trở thuần.
- Định luật Fa-ra-đây về điện phân:
+ Định luật Fa-ra-đây thứ nhất: Khối lượng vật chất m được giải phóng ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ thuận với điện lượng q chạy qua bình đó :
m = kq
trong đó k được gọi là đương lượng điện hoá của chất được giải phóng ở điện cực.
+ Định luật Fa-ra-đây thứ hai: Đương lượng điện hóa k của một nguyên tố tỉ lệ với đương lượng hoá học A
n của nguyên tố đó. Hệ số tỉ lệ là 1
F , trong đó F gọi là số Fa-ra-đây. 1 A
k
F n
= , với F = 96500 C/mol + Công thức Fa-ra-đây : m 1 AIt.
F n =
trong đó, I là cường độ dòng điện không đổi đi qua bình điện phân đo bằng ampe (A), t là thời gian dòng điện chạy qua bình đo bằng giây (s) và m là khối lượng vật chất giải phóng ở điện cực đo bằng gam (g).
* Một số lưu ý khi dạy học
- Phân biệt cho HS thấy sự khác biệt giữa dòng điện trong chất điện phân và dòng điện trong kim loại: Dòng điện trong chất điện phân khác dòng điện trong kim loại (dòng êlectron tự do) ở chỗ nó là dòng của các ion dương (+) và ion âm (-) nên đồng thời với quá trình thu hoặc nhả êlectron ở các điện cực là quá trình giải phóng các chất ở điện cực. Chính vì lẽ đó, người ta gọi chất điện phân là chất dẫn điện loại hai.
- Khi các ion dương chạy về catot, các ion âm chạy về anot thì tại các điện cực này bao giờ ion dương cũng thu thêm êlectron và ion âm cũng nhường êlectron để trở thành phần tử trung hòa và chỉ sau đó các phần tử trung hòa này mới tham gia phản ứng hóa học gọi là phản ứng phụ
hay phản ứng thứ cấp. Các phản ứng này diễn ra thế này hay thế khác là do bản chất của dung dịch và bản chất của điện cực.
- Chất thu ở điện cực là sản phẩm cuối cùng không hòa tan của phản ứng phụ chứ không phải là phần tử trung hòa tạo thành do các ion thu hay nhường êlectron, trừ trường hợp các phần tử này không tham gia phản ứng phụ.
- Các chất thu ở điện cực là các đơn chất chứ không bao giờ là hợp chất.