Khóa học Học thêm Hóa 12 –Thầy Dương
Lý thuyết điện phân và tính pH của dung dịch điện phân
LÝ THUYẾT ĐIỆN PHÂN VÀ TÍNH pH CỦA DUNG DỊCH ĐIỆN PHÂN (TÀI LIỆU BÀI GIẢNG) Giáo viên: PHÙNG BÁ DƯƠNG Đây là tài liệu tóm lược các kiến thức đi kèm với bài giảng “Lý thuyết điện phân và tính pH của dung dịch điện
phân ” thuộc Khóa học Học thêm hóa học 12 – Thầy Dương tại website Hocmai.vn. Để có thể nắm vững kiến thức phần “Lý thuyết điện phân và tính pH của dung dịch điện phân”, Bạn cần kết hợp xem tài liệu cùng với bài giảng
này.
I. Khái niệm sự điện phân. 1. Cấu tạo của 1 bình điện phân Cấu tạo đơn giản của 1 bình điện phân gồm có: - Bình chứa chất điện phân (Có thể là dung dịch hoặc chất điện li nóng chảy). - 2 điện cực cùng nhúng vào chất điện phân được nối với nguồn điện 1 chiều . * Cực nối với cực dương của nguồn điện (gọi là cực dương) chứa nhiều điện tích dương nên anion sẽ di chuyển về đây. Vì thế, cực dương còn được gọi là anot. * Cực nối với cực âm của nguồn điện (gọi là cực âm) chứa nhiều điện tích âm nên cation sẽ di chuyển về đây. Vì thế, cực âm còn được gọi là catot. 2. Ví dụ: Điện phân NaCl nóng chảy:
+
+
- ), cation Na
+ sẽ di chuyển về cực âm (catot), tại đây xảy ra quá trình khử ion Na
+ : Na
Khi cho dòng điện đi qua NaCl nóng chảy, (tại trạng thái nóng chảy, NaCl cũng bị điện li: NaCl → Na
- : 2Cl
- → Cl
Cl + - + 1e → Na. Cl
- - 2e→
2
+ 2e (hay 2Cl sẽ di chuyển về cực dương (anot), tại đây xảy ra quá trình ion hóa ion Cl
2.
2
Cl ). Phương trình điện phân: 2NaCl → 2Na + Cl
3. Khái niệm - Điện phân là quá trình oxi hóa - khử xảy ra trên bề mặt các điện cực khi cho dòng điện một chiều đi qua chất điện li nóng chảy hoặc dung dịch chất điện li. - Cực dương (có nhiều điện tích dương) nên khi có nguồn điện, anion sẽ di chuyển về đây nên còn gọi là anot. Tại anot xảy ra quá trình oxi hóa (nhường electron). - Cực âm (có nhiều điện tích âm) nên khi có nguồn điện, cation sẽ di chuyển về đây nên còn gọi là catot. Tại catot xảy ra quá trình khử (nhận electron). Nếu điện phân dung dịch, tại cực âm và dương luôn luôn có mặt của dung môi nước. Khi tại mỗi điện cực có nhiều ion có thể tham gia điện phân thì quá trình điện phân không xảy ra đồng thời mà xảy ra theo thứ tự từ ion có tính khử mạnh nhất và ion có tính oxi hóa mạnh nhất. II. Sự điện phân các chất điện li 1. Điện phân nóng chảy Thường điện phân các hợp chất nóng chảy của kim loại của nhóm IA, IIA, Al để điều chế các kim loại tương ứng, cụ thể là điện phân: - Muối halogen của kim loại nhóm chính nhóm IA, IIA. - Hiđroxit của kim loại kiềm mạnh. - Oxit của nhôm. Ví dụ: 2. Điện phân dung dịch chất điện li trong nước. Khác với điện phân nóng chảy, điện phân dung dịch là có sự có mặt của nước tham gia điện phân. a. Điện phân dung dịch với các điện cực trơ (graphit)
- Trang | 1 -
Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12
Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt
Khóa học Học thêm Hóa 12 –Thầy Dương
Lý thuyết điện phân và tính pH của dung dịch điện phân
2
2
Điện cực trơ là điện cực chỉ đóng vai trò dẫn điện, bản thân chất làm điện cực không tham gia vào quá trình nhường hay nhận electron. Viết phương trình điện phân: - Viết phương trình điện li hoàn toàn các chất trong nước. - Xác định từng loại ion di chuyển về catot (có cation, H O) (nên xếp các ion theo O), anot (có anion, H
- - Cation là ion của kim loại nhóm IA, IIA, Al và anion có chứa oxi + F không bị điện phân trong dung , … thực chất là điện phân nước, các chất dịch. Do đó, khi điện phân dung dịch như NaOH, H
thứ tự giảm dần tính oxi hóa, khử). - Viết các quá trình xảy ra tại từng điện cực: catot xảy ra quá trình khử, anot xảy ra quá trình oxi hóa. Trình tự là ion có tính oxi hóa và tính khử mạnh nhất sẽ bị điện phân trước. - Viết phương trình tổng hợp bằng cách ghép 2 quá trình tại 2 điện cực vào với nhau, thêm ion ở cả 2 vế để được phương trình phân tử của quá trình điện phân. Lưu ý:
2
SO 4 , Na 2 SO 4
2-
trên chỉ đóng vai trò dẫn điện, không bị điện phân. - Thứ tự điện phân tại catot: giảm dần tính oxi hóa của các cation (dựa vào dãy điện hóa của ion kim loại).
- - , Cl , Br , I
- Thứ tự điện phân tại anot: S O.
- - , H , OH 2 , HCl.
2
+
Ví dụ: Điện phân dung dịch hỗn hợp NaCl, CuCl
2
Các phương trình điện li: NaCl → Na + Cl 2+ CuCl → Cu
2+
- ; - + 2Cl - + HCl → H 2+
+ Cl
+ O, Na
- + 2OH
+ , H Catot: Cu + 2e → Cu , H 2 : Cu + 2H + 2e → H 2
2
O + 2e → H 2
- , H 2
2
Thứ tự các phản ứng điện phân: CuCl
2
Anot: Cl O: 2Cl + 2e 2H - → Cl + + 4H + 4e 2H 2 O → O 2
2 (NaOH là chất dẫn điện)
2HCl : H 2 : Cu + Cl 2 + Cl 2 O → 2NaOH + Cl 2NaCl + 2H 2 + H 2
2H 2 O → 2H 2 + O 2
4
2+
2+
b. Điện phân dung dịch với anot tan Ví dụ: Điện phân dung dịch CuSO với anot bằng đồng.
-
- Tại catot: Có Cu O: Cu + 2OH , H 2 + 2e → Cu rồi đến 2H 2 O + 2e → H 2
2
2+
Cu tạo thành bám vào catot. - Tại anot: Có 2 chất có thể nhường electron: H
2
o (O O: E 2 2+
Nhưng Cu có tính khử mạnh hơn H O và chất làm điện cực là Cu. o (Cu O) = 1,23V; E /H 2
2
2+
2+
/Cu) = +0,34V. + + 4H + 4e. Do đó thứ tự nhường electron là: Cu → Cu + 2e; 2H O → O 2
2+
Ion Cu tạo thành tan vào dung dịch. Lượng ion tan vào dung dịch đúng bằng lượng Cu đã phản ứng tại
không thay đổi. Đồng thời lượng Cu bám vào catot cũng đúng bằng lượng Cu
catot, do đó nồng độ Cu tan ra tại anot. Phương trình điện phân:
- Trang | 2 -
Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12
Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt
Khóa học Học thêm Hóa 12 –Thầy Dương
Lý thuyết điện phân và tính pH của dung dịch điện phân
2+
2+
+ Cu (bám vào catot). →Cu
Cu(làm anot) + Cu b. Xác định sự thay đổi pH của dung dịch trong quá trình điện phân (phải viết được chính xác phương trình điện phân hoặc các quá trình điện phân tại điện cực) Ví dụ:
- nên pH tăng. , tạo ra OH
2
2
- Điện phân dung dịch NaCl: 2NaCl + 2H O → 2NaOH + Cl + H 2
+ , lượng H
2
- Điện phân dung dịch HCl:2HCl → Cl giảm nên pH tăng. + H 2
