Bài 13. Điện phân (Tr70, 71, 72, 73, 74 SGK HOÁ 12 CTST)
Pin điện hoá hoạt động dựa trên các phản ứng oxi hóa – khử tự xảy ra trong pin (hoá năng chuyển thành điện năng). Tuy nhiên, một số phản ứng oxi hoá – khử chỉ có thể xảy ra nhờ năng lượng dòng điện, được gọi là phản ứng điện phân (điện năng chuyển thành hoá năng).
Khi điện phân, các quá trình trên bề mặt điện cực xảy ra theo nguyên tắc nào? Điện phân có ứng dụng gì trong đời sống, sản xuất?
– Nguyên tắc điện phân dung dịch: ở cathode, ưu tiên điện phân chất có tính oxi hoá mạnh hơn; ở anode, ưu tiên điện phân chất có tính khử mạnh hơn.
– Ứng dụng của điện phân trong đời sống, sản xuất có thể kể đến như luyện kim, tinh chế kim loại, mạ điện,…
Xác định sản phẩm tạo thành ở hai điện cực khi điện phân NaCl nóng chảy
Sản phẩm tạo thành ở cực cathode (cực âm) là Na.
Sản phẩm tạo thành ở cực anode (cực dương) là Cl2.
Viết phương trình hóa học của quá trình điện phân nóng chảy các chất: MgCl2, Al2O3.
MgCl2
Ở cực âm (cathode) xảy ra quá trình khử ion Mg2+
Mg2+ + 2e →Mg
Ở cực dương (anode) xảy ra quá trình oxi hoá ion Cl-:
2Cl– → Cl2 + 2e.
Al2O3
Ở cực âm (cathode) xảy ra quá trình khử ion Al3+
Al3+ + 3e →Al
Ở cực dương (anode) xảy ra quá trình oxi hoá ion O2-
2O2- → O2 + 4e.
Tiến hành thí nghiệm 1 và nêu hiện tượng quan sát được
Hiện tượng:
Ở cathode có kim loại Cu màu đỏ bám vào điện cực
Cu2+ + 2e → Cu↓
Ở anode có bọt khí bay ra.
2H2O → O2↑ + 4H+ + 4e
Cho biết khi điện phân dung dịch CuSO4, ion Cu2+ và SO42- di chuyển về điện cực nào.
Khi điện phân dung dịch CuSO4, ion Cu2+ di chuyển về điện cực cathode (cực âm) và SO42- di chuyển về điện cực anode (cực dương).
Xác định sản phẩm sinh ra ở mỗi điện cực khi điện phân dung dịch CuSO4 với điện cực trơ(*).
(*)Điện cực trơ là điện cực không tham gia phản ứng trong quá trình điện phân.
Sản phẩm tạo thành ở cực cathode (cực âm) là Cu.
Sản phẩm tạo thành ở cực anode (cực dương) là O2 và H2SO4.
Tiến hành thí nghiệm 2 và nêu hiện tượng xảy ra. Giải thích.
Hiện tượng xảy ra: có hiện tượng sủi bọt khí, dung dịch thu được sau phản ứng có khả năng tẩy màu.
Vì khi điện phân:
– Ở cathode (cực âm): quá trình oxi hoá xảy ra.
2Cl– → Cl2 + 2e
– Ở anode (cực dương): quá trình khử xảy ra.
H2O + 2e → H2 + 2OH–
Sau điện phân, phản ứng giữa các sản phẩm xảy ra, tạo dung dịch nước Javel.
Viết quá trình xảy ra ở mỗi điện cự và phương trình hóa học của phản ứng điện phân khi điện phân dung dịch: AgNO3; CuCl2 với điện cực graphite
AgNO3
Ở cathode xảy ra quá trình khử ion Ag+
Ag+ + e →Ag
Ở anode xảy ra quá trình oxi hoá H2O:
2H2O → O2 + 4H+ + 4e
Phương trình: 4AgNO3 + 2H2O → 4Ag + O2 + 4HNO3
CuCl2
Ở cathode xảy ra quá trình khử ion Cu2+
Cu2+ + 2e → Cu
Ở anode xảy ra quá trình oxi hoá ion Cl–
2Cl– → Cl2 + 2e
Phương trình: CuCl2 → Cu + Cl2
Em hãy tìm hiểu và nêu một số ứng dụng của phương pháp điện phân trong thực tiễn.
Điện phân có nhiều ứng dụng quan trọng trong thực tiễn như: mạ điện, sản xuất kim loại mạnh, tinh chế kim loại …
Điện phân CaCl2 nóng chảy, ở cathode xảy ra quà trình nào?
A. Oxi hóa ion Ca2+.
B. Khử ion Ca2+.
C. Oxi hóa ion Cl–.
D. Khử ion Cl–.
Đáp án B
Ở cực âm (cathode) xảy ra quá trình khử ion Ca2+
Ca2+ + 2e →Ca
Ở cực dương (anode) xảy ra quá trình oxi hoá ion Cl–
2Cl– → Cl2 + 2e.
Điện phân dung dịch Cu(NO3)2 với điện cực trơ, ở anode xảy ra quá trình nào ?
A. H2O → 1/2 O2 + 2H+ + 2e.
B. 2H2O + 2e → H2 + 2OH–.
C. Cu →Cu2+ + 2e.
D. Cu2+ + 2e →Cu.
Đáp án A
Ở cathode xảy ra quá trình khử ion Cu2+
Cu2+ + 2e → Cu
Ở anode xảy ra quá trình oxi hoá H2O:
H2O → 1/2 O2 + 2H+ + 2e
Phương trình: Cu(NO3)2 + H2O → Cu +1/2O2 + 2HNO3
Viết phương trình hoá học của phản ứng điện phân khi điện phân KCl nóng chảy
Ở cực âm (cathode) xảy ra quá trình khử ion K+
K+ + e →K
Ở cực dương (anode) xảy ra quá trình oxi hoá ion Cl–
2Cl– → Cl2 + 2e.
Phương trình: 2KCl→ 2K + Cl2
Hãy đề xuất và trình bày cách mạ đồng (Cu) lên một đổ vật làm từ sắt (Fe) bằng phương pháp điện phân.
Mạ đồng (Cu) lên một số đồ vật làm từ sắt (Fe) bằng phương pháp điện phân là với anode làm bằng đồng và cathode là vật bằng sắt cần được mạ và cùng nhúng vào dung dịch Cu2+ (dung dịch muối của đồng)
Ở cathode xảy ra quá trình khử ion Cu2+
Cu2+ + 2e →Cu
Đồng sinh ra bám vào vật cần mạ
Ở anode xảy ra quá trình oxi hoá Cu
Cu→ Cu2+ + 2e.
Điện cực đồng tan ra
Hai quá trình này giữ cho nồng độ muối đồng trong bình điện phân không đổi.
