BÀI 13. ĐIỆN PHÂN

MỞ ĐẦU

Pin điện hoá hoạt động dựa trên các phản ứng oxi hoá – khử tự xảy ra trong pin (hoá năng chyển 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?

Giải nhanh:

- 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.

- Luyện kim, tinh chế kim loại, mạ điện,…

1. ĐIỆN PHÂN NÓNG CHẢY, ĐIỆN PHÂN DUNG DỊCH

Thảo luận 1: Xác định sản phẩm tạo thành ở hai điện cực khi điện phân NaCl nóng chảy

Giải nhanh:

Ở cực âm thu được Na; ở cực dương thu được Cl₂.

Luyện tập: Viết phương trình hoá học của quá trình điện phân nóng chảy các chất: MgCl₂, Al₂O₃.

Giải nhanh:

MgCl₂ Mg + Cl₂

2Al₂O₃ 4Al + 3O₂

Thảo luận 2: Tiến hành Thí nghiệm 1 và nêu hiện tượng quan sát được.

Giải nhanh:

Ở anode có khí không màu thoát ra, ở cathode có đồng kim loại bám vào. 

Thảo luận 3: Cho biết khi điện phân dung dịch CuSO₄, ion Cu²⁺ và di chuyển về điện cực nào.

Giải nhanh:

Ion Cu²⁺ di chuyển về điện cực cathode và di chuyển về điện anode.

Thảo luận 4: Xác định sản phẩm sinh ra ở mỗi điện cực khi điện phân dung dịch CuSO₄ với điện cực trơ.

Giải nhanh:

Ở cathode, sản phẩm sinh ra là Cu; ở anode, sản phẩm sinh ra là O₂ và H₂SO₄.

Thảo luận 5: Tiến hành Thí nghiệm 2 và nêu hiện tượng xảy ra. Giải thích.

Giải nhanh:

- Cathode có khí không màu thoát ra, PT: 2H₂O + 2e → H₂ + 2OH^-

 - Anode thu được khí: 2Cl^-‑ → Cl₂ + 2e

- PTHH: 2NaCl + 2H₂O 2NaOH + H₂ + Cl₂

Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H_2­O

Luyện tập: Viết quá trình xảy ra ở mỗi điện cực và phương trình hoá học của phản ứng điện phân khi điện phân dung dịch: AgNO₃; CuCl₂ với điện cực graphite.

Giải nhanh:

- Điện phân dung dịch AgNO₃:

+ Ở cathode, quá trình khử: Ag⁺ + e → Ag

+ Ở anode, quá trình oxi hoá: 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e

+ PTHH: 4AgNO₃ + 2H₂O 4Ag + O₂ + 4HNO₃

- Điện phân dung dịch CuCl₂:

+ Ở cathode, quá trình khử:  Cu²⁺ + 2e → Cu

+ Ở anode, quá trình oxi hoá: 2Cl^- → Cl₂ + 2e

+ PTHH: CuCl₂ Cu + Cl₂

2. ỨNG DỤNG

Thảo luận 6: Em hãy tìm hiểu và nêu một số ứng dụng của phương pháp điện phân trong thực tiễn.

Giải nhanh:

Điều chế, tinh chế một số kim loại, mạ điện,…

BÀI TẬP

Bài 1: Điện phân CaCl₂ nóng chảy, ở cathode xảy ra quá trình nào?

A. Oxi hoá ion Ca²⁺.                            B. Khử ion Ca²⁺.

C. Oxi hoá ion Cl^-.                               D. Khử ion Cl^-.

Giải nhanh:

Chọn đáp án B.

Bài 2: Điện phân dung dịch Cu(NO₃)₂ với điện cực trơ, anode xảy ra ở quá trình nào?

A. H₂O O₂ + 2H⁺+ 2e.

B. 2H₂O + 2e → H₂ + 2OH^-.

C. Cu → Cu²⁺ + 2e.

D. Cu²⁺ + 2e → Cu

Giải nhanh:

Chọn đáp án A.

Bài 3: Viết phương trình hoá học của phản ứng điện phân khi điện phân KCl nóng chảy.

Giải nhanh:

PTHH: 2KCl 2K + Cl₂

Bài 4: Hãy đề xuất và trình bày cách mạ đồng (Cu) lên một đồ vật làm từ sắt (Fe) bằng phương pháp điện phân.

Giải nhanh:

Điện phân với điện cực âm là sắt, điện cực dương là đồng, dung dịch chứa Cu²⁺.