1. Cỏc khỏi niệm
– Sự điện phõn là quỏ trỡnh oxi hoỏ khử xảy ra trờn bề mặt cỏc điện cực khi cú dũng điện một chiều đi qua dung dịch chất điện li hoặc chất điện li núng chảy
– Catụt của thiết bị điện phõn đợc nối với cực õm của nguồn điện, anot đợc nối với cực dương của nguồn điện một chiều.
a) Điện phõn núng chảy
Vớ dụ: Điện phõn NaCl núng chảy:
–Phương trỡnh điện phõn: Khi núng chảy, NaCl điện li theo phương trỡnh: NaCl → Na+ + Cl–
–Sơ đồ điện phõn
Catụt(–) NaCl Anot(+) Na+ (n/c) Cl–
2Na+ + 1e → Na 2Cl– → Cl2 + 2e (sự oxi hoỏ) (Sự khử)
– Phương trỡnh điện phõn: 2NaCl → 2Na + Cl2
b) Điện phõn dung dịch
Điện phõn với điện cực trơ
Vớ dụ: Điện phõn dung dịch CuSO4
– Phương trỡnh điện li : Khi tan trong nớc, CuSO4 điện li theo phương trỡnh: CuSO4 → Cu2+ SO42– – Sơ đồ điện phõn:
Catot (–) CuSO4 Anot (+) Cu2+ , H2O SO42–, H2O Cu2+ + 2e → Cu 2H2O → O2 + 4H+ (Sự khử) (Sự oxi hoỏ)
Hocmai.vn – Ngụi trường chung của học trũ Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 39 - – Phương trỡnh điện phõn:
2CuSO4 + 2H2O → 2Cu + 2H2SO4 + O2
– Quỏ trỡnh oxi hoỏ khử trờn bề mặt cỏc điện cực:
+) Tại catot: xảy ra sự khử, cỏc quỏ trỡnh khử xảy ra theo thứ tự dóy thế điện cực chuẩn. Chất, ion nào cú thế điện cực chuẩn lớn hơn sẽ bị khử trớc.
Cỏc ion kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ, Mg2+, Al3+ cú thế điện cực nhỏ hơn (õm hơn) thế điện cực của cặp oxi hoỏ khử H2O/H2 nờn khụng bị điện phõn trong dung dịch.
+) Tại anot: xảy ra sự oxi hoỏ, cỏc quỏ trỡnh oxi hoỏ xảy ra theo thứ tự. Chất, ion cú thế điện cực lớn hơn sẽ oxi hoỏ trớc. Cỏc anion gốc axit chứa oxi nh NO3–, SO42–, PO43–... khụng tham gia điện phõn mà H2Ođiện phõn
Điện phõn với anot tan (dương cực tan)
Dương cực đợc làm bằng kim loại cựng chất với kim loại trong muối. Vớ dụ: điện phõn dung dịch CuSO4 với điện cực dương bằng Cu. Tại anot (+) xảy ra quỏ trỡnh oxi hoỏ kim loại Cu:
Cu → Cu2+ + 2e
Anot tan vào dung dịch điện phõn chuyển động tới cực õm Tại catot (–), xảy ra sử khử ion Cu2+:
Cu2+ + 2e → Cu
Do đú thực chất chỉ là sự chuyển kim loại Cu từ anot sang catot. Trong thực tế sự điện phõn dung dịch với anot tan đợc sử dụng chủ yếu vào việc tinh chế cỏc kim loại (anot là kim loại cần tinh chế, catot là kim loại đó đợc tinh chế) và mạ kim loại (catot là vật cần mạ, anot là kim loại dựng để mạ).
4. Định luật Faraday
Khối lợng cỏc chất thu đợc ở điện cực đợc tớnh theo cụng thức biểu diễn định luật Faraday: m =
96500n AIt
m : Khối lợng chất thu đợc ở điện cực (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
A : Khối lợng mol phõn tử của chất thu đợc ở điện cực n : Số electron mà nguyờn tử hoặc ion đó cho hoặc nhận I : Cờng độ dũng điện, tớnh bằng ampe
t : Thời gian điện phõn, tớnh bằng giõy
VI. ĂN MềN KIM LOẠI VÀ CHỐNG ĂN MềN KIM LOẠI
– Sự ăn mũn kim loại là sự phỏ huỷ kim loại hoặc hợp kim do tỏc dụng của cỏc chất trong mụi trờng. – Căn cứ vào mụi trờng và cơ chế ăn mũn, ngời ta phõn thành hai loại ăn mũn hoỏ học và ăn mũn điện hoỏ:
a) Ăn mũn hoỏ học
– Thờng xảy ra ở cỏc thiết bị thờng xuyờn tiếp xỳc với hơi nớc, chất khớ nh O2, Cl2 ... ở nhiệt độ cao. Vớ dụ : Thiết bị lũ đốt bằng thộp bị ăn mũn do Fe tỏc dụng với hơi nớc, khớ oxi ở nhiệt độ cao:
Hocmai.vn – Ngụi trường chung của học trũ Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 40 - 3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2
2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
– Bản chất của sự ăn mũn hoỏ học là quỏ trỡnh oxi hoỏ– khử, trong đú cỏc electron của kim loại đợc chuyển trực tiếp đến cỏc chất trong mụi trờng.
b) Ăn mũn điện hoỏ
Ăn mũn điện hoỏ là sự ăn mũn kim loại do tỏc dụng của dung dịch chất điện ly và tạo ra dũng điện.
Điều kiện xảy ra ăn mũn điện hoỏ:
– Cỏc điện cực phải khỏc chất nhau, kim loại cú thế điện cực chuẩn nhỏ hơn sẽ đúng vai trũ cực õm và bị ăn mũn (kim loại nguyờn chất khú bị ăn mũn).
– Cỏc điện cực phải tiếp xỳc với nhau
– Cỏc điện cực phải cựng tiếp xỳc với 1 dung dịch chất điện li
Cơ chếăn mũn:
– Tại điện cực õm (anot): xảy ra sự oxi hoỏ kim loại
R → Rn+ + ne – Tại điện cực dương (catot): xảy ra sự khử
+) Mụi trờng ăn mũn cú tớnh axit: 2H+ + 2e → H2
+) Mụi trờng ăn mũn cú tớnh bazơ hoặc trung tớnh: O2 + H2O + 4e → 4OH–
Chống ăn mũn kim loại: cú hai phương phỏp phổ biến là bảo vệ bề mặt và bảo vệ điện hoỏ. – Bảo vệ bề mặt: dựng cỏc hoỏ chất bền với mụi trờng để cỏch li kim loại với mụi trờng.
– Bảo vệ điện hoỏ: nối kim loại cần bảo vệ với một kim loại hoạt động hơn (kim loại hi sinh), khi xảy ra quỏ trỡnh ăn mũn điện hoỏ, kim loại hoạt động hơn sẽ đúng vai trũ điện cực õm và bị ăn mũn, kim loại cần bảo vệ đúng vai trũ điện cực dương và khụng bị ăn mũn.
VII. NGUYấN TẮC VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI 1. Nguyờn tắc điều chế kim loại
Khử ion kim loại thành kim loại: Mn+ + ne → M 2. Phương phỏp cơ bản điều chế kim loại
a. Phương phỏp nhiệt luyện
Khử cỏc oxit kim loại thành kim loại ở nhiệt độ cao bằng chất khử nh C, CO, H2 hoặc Al. 3CO + Fe2O3
o t
⎯→ 3CO2 + 2Fe H2 + CuO ⎯→to H2O + Cu
Hocmai.vn – Ngụi trường chung của học trũ Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 41 -
b. Phương phỏp thuỷ luyện (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tỏch lấy kim loại từ muối tan trong dung dịch, phổ biến nhất là dựng kim loại mạnh hơn để đẩy kim loại yếu trong dung dịch muối.
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag
Phương phỏp này ỏp dụng để điều chế kim loại cú thế oxi hoỏ – khử chuẩn cao: Cu, Hg, Ag, Au....
c. Phương phỏp điện phõn
Dựng dũng điện một chiều để khử cỏc ion kim loại trờn catot. Bằng phương phỏp điện phõn cú thể điều chế hầu hết cỏc kim loại.
– Điện phõn núng chảy: dựng để điều chế cỏc kim loại cú tớnh khử mạnh nh kim loại nhúm IA, IIA, Al. Vớ dụ: Điều chế Na bằng cỏch điện phõn NaCl núng chảy.
2
đpnc
2NaCl ⎯⎯⎯→ 2Na + Cl
–Điện phõn dung dịch: dựng điều chế kim loại cú tớnh khử trung bỡnh và yếu Vớ dụ: điều chế Zn bằng cỏch điện phõn dung dịch ZnSO4
2ZnSO4 + 2H2O ⎯⎯⎯dpdd→ 2Zn + O2 + 2H2SO4
Hocmai.vn – Ngụi trường chung của học trũ Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 42 -
Chủđề 8 KIM LOẠI NHểM IA, IIA VÀ NHễM