A. khí Cl2 vàO 2 B khí H2 vàO 2 C chỉ có khí Cl2.D khí Cl2 và H2
2.2.3.2.Giải thích sự tạo thành sản phẩm khi điện phân dung dịch
Khi điện phân dung dịch nước chứa một số loại cation và một số loại anion thì về nguyên tắc, ở điện cực âm, cation nào có thế điện cực chuẩn lớn hơn sẽ bị khử trước và ở
điện cực dương, anion nào có thế điện cực bé sẽ bị oxi hóa trước. Tuy nhiên trên thực tế
thứ tự đó thường bị phá vỡ bởi hiện tượng quá thế.
Để làm sáng tỏ điều này, chúng ta xét thế phân giải của tất cả những trường hợp có thể xảy ra điện phân. Thí dụ như dung dịch NiCl2 1M với các điện cực platin nhẵn
Ta có: Epc = 2 2 0 0 /2 / Cl Cl Ni Ni E − −E + = +1,36 – (-0,23) = + 1,59 V - Trường hợp 1: ΔE = 0, U = Epc = +1,59 V Ở K (-): Ni2+ + 2e → Ni Ở A (+): 2Cl- → Cl2 + 2e
- Trường hợp 2: ΔE = + 0,5 V ứng với quá thế O2 trên điện cực Pt nhẵn Ở K (-): Ni2+ + 2e → Ni Ở A (+): H2O → 2H+ + 12O2 + 2e → U = Epc + ΔE = E 2 2 0 / O H O- E 2 0 / Ni+ Ni = +1,23 – (-0,23) + ΔE = +1,46 V
- Trường hợp 3: ΔE= + 0,4 V ứng với quá thế H2 trên Pt nhẵn Ở K (-): 2H2O + 2e → 2OH- + H2 ; E 2 2 0 / H O H = - 0,828 V Ở A (+): 2Cl- → Cl2 + 2e → U = Epc + ΔE = +1,36 – (-0,828) + 0,4 = +2,588 V
Ở K (-):2H2O + 2e → 2OH- + H2
Ở A (+):H2O → 2H+ + 12O2 + 2e
→ U = Epc + ΔE = + 1,23 – (-0,828) + 0,9 = +2,958 V
Như vậy khi điện phân dung dịch NiCl2 với điện cực Pt nhẵn thì xảy ra trường hợp 1 và phương trình điện phân là: NiCl2 dpdd→ Ni ↓ + Cl2↑
Tính toán tương tự vậy, chúng ta giải thích được sự tạo thành những sản phẩm của quá trình điện phân dung dịch nước của các chất sau đây với điện cực trơ:
2NaCl + 2H2O dpdd→2NaOH + Cl2 + H2
CuSO4 + H2Odpdd→ Cu + H2SO4 + 12O2
Và sự phân hủy nước khi điện phân dung dịch H2SO4, NaOH, Na2SO4
H2O dpdd→ H2 + 12O2
Kiềm , axit, muối chỉ có tác dụng tăng độ dẫn điện.