Sự điện phân là quá trình oxi hóa - khử xảy ra trên bề mặt các điện cực khi có dòng điện một chiều đi qua chất điện li nóng chảy hoặc dung dịch chất điện li nhằm thúc đẩy một phản ứng hóa học mà nếu không có dòng điện, phản ứng sẽ không tự xảy ra. Trong thiết bị điện phân khi điện phân dung dịch:
* Anot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng oxi hóa. Anot được nối với cực dương của nguồn điện một chiều.
+ Gốc axit có chứa oxi không bị điện phân (ví dụ: NO3-, SO42-, PO43-, CO32-, ClO4-,...).
Khi đó nước bị điện phân theo bán phản ứng: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e
+ Thứ tự anion bị điện phân: S2- > I- > Br- > Cl- > RCOO- > OH- > H2O
* Catot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng khử. Catot được nối với cực âm của nguồn điện một chiều.
+ Nếu dung dịch có chứa nhiều cation thì cation nào có tính oxi hóa mạnh hơn sẽ bị điện phân trước.
+ Một số cation không bị điện phân như K+, Na+, Ca2+, Ba2+, Mg2+, Al3+,...
Khi đó nước bị điện phân theo bán phản ứng: 2H2O + 2e → H2 + 2OH-
Cho dãy điện hóa sau:
Thí nghiệm 1: Một sinh viên thực hiện quá trình điện phân dung dịch X chứa đồng thời AgNO3, Cu(NO3)2, Fe(NO3)2, Al(NO3)3 bằng hệ điện phân sử dụng các điện cực than chì.
Thí nghiệm 2: Sinh viên đó tiếp tục thực hiện điện phân dung dịch CuSO4. Sau một thời gian sinh viên quan sát thấy có 6,4 gam kim loại bám vào catot. Biết Cu = 64; S = 32 và O = 16.
Sự điện phân là quá trình oxi hóa - khử xảy ra trên bề mặt các điện cực khi có dòng điện một chiều đi qua chất điện li nóng chảy hoặc dung dịch chất điện li nhằm thúc đẩy một phản ứng hóa học mà nếu không có dòng điện, phản ứng sẽ không tự xảy ra. Trong thiết bị điện phân khi điện phân dung dịch:
* Anot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng oxi hóa. Anot được nối với cực dương của nguồn điện một chiều.
+ Gốc axit có chứa oxi không bị điện phân (ví dụ: NO3-, SO42-, PO43-, CO32-, ClO4-,...).
Khi đó nước bị điện phân theo bán phản ứng: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e
+ Thứ tự anion bị điện phân: S2- > I- > Br- > Cl- > RCOO- > OH- > H2O
* Catot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng khử. Catot được nối với cực âm của nguồn điện một chiều.
+ Nếu dung dịch có chứa nhiều cation thì cation nào có tính oxi hóa mạnh hơn sẽ bị điện phân trước.
+ Một số cation không bị điện phân như K+, Na+, Ca2+, Ba2+, Mg2+, Al3+,...
Khi đó nước bị điện phân theo bán phản ứng: 2H2O + 2e → H2 + 2OH-
Cho dãy điện hóa sau:
Thí nghiệm 1: Một sinh viên thực hiện quá trình điện phân dung dịch X chứa đồng thời AgNO3, Cu(NO3)2, Fe(NO3)2, Al(NO3)3 bằng hệ điện phân sử dụng các điện cực than chì.
Thí nghiệm 2: Sinh viên đó tiếp tục thực hiện điện phân dung dịch CuSO4. Sau một thời gian sinh viên quan sát thấy có 6,4 gam kim loại bám vào catot. Biết Cu = 64; S = 32 và O = 16.
Trong thí nghiệm 1, thứ tự điện phân tại catot là
Trong thí nghiệm 1, thứ tự điện phân tại catot là
Đáp án: A
Khi điện phân dung dịch, ở điện cực catot:
+ Nếu dung dịch có chứa nhiều cation thì cation nào có tính oxi hóa mạnh hơn sẽ bị điện phân trước.
+ Một số cation không bị điện phân như K+, Na+, Ca2+, Ba2+, Mg2+, Al3+,...
Khi đó nước bị điện phân theo bán phản ứng: 2H2O + 2e → H2 + 2OH-
Khi điện phân dung dịch, ở điện cực catot:
+ Nếu dung dịch có chứa nhiều cation thì cation nào có tính oxi hóa mạnh hơn sẽ bị điện phân trước.
+ Một số cation không bị điện phân như K+, Na+, Ca2+, Ba2+, Mg2+, Al3+,...
Khi đó nước bị điện phân theo bán phản ứng: 2H2O + 2e → H2 + 2OH-
- Ta thấy, ion Al3+ không bị điện phân.
- Mặt khác, dựa vào dãy điện hóa ta có tính oxi hóa của các cation kim loại: Ag+ > Cu2+ > Fe2+.
Vậy thứ tự điện phân tại catot là: Ag+, Cu2+, Fe2+, H2O.
Khi bắt đầu xuất hiện khí ở catot thì dừng điện phân. Chất tan có trong dung dịch sau điện phân là
Khi bắt đầu xuất hiện khí ở catot thì dừng điện phân. Chất tan có trong dung dịch sau điện phân là
Đáp án: B
- Khi bắt đầu xuất hiện khí ở catot tức là H2O vừa điện phân tại catot thì ta dừng lại nên coi như H2O chưa bị điện phân.
- Viết các bán phản ứng xảy ra tại catot và anot.
- Khi bắt đầu xuất hiện khí ở catot tức là H2O vừa điện phân tại catot thì ta dừng lại nên coi như H2O chưa bị điện phân.
- Bán phản ứng điện phân:
* Tại catot:
Ag+ + 1e → Ag
Cu2+ + 2e → Cu
Fe2+ + 2e → Fe
⟹ Al3+ không bị điện phân nên còn nguyên trong dung dịch.
* Tại anot:
Ion NO3- không bị điện phân nên nước điện phân:
2H2O → 4H+ + O2 + 4e
Vậy dung dịch sau phản ứng có chứa: Al3+, NO3-, H+
Vậy chất tan có trong dung dịch sau điện phân là Al(NO3)3 và HNO3.
Trong thí nghiệm 2, thể tích khí thoát ra tại anot ở điều kiện tiêu chuẩn là
Trong thí nghiệm 2, thể tích khí thoát ra tại anot ở điều kiện tiêu chuẩn là
Đáp án: D
Bước 1: Viết các bán phản ứng xảy ra ở catot và anot
- Tại catot: Cu2+ + 2e → Cu
- Tại anot: 2H2O → 4H+ + O2 + 4e
Bước 2: Tính thể tích khí thu được
- Từ khối lượng kim loại bám trên catot tính được số mol Cu.
- Áp dụng định luật bảo toàn electron tính được số mol O2.
Bước 1: Viết các bán phản ứng xảy ra ở catot và anot
- Tại catot: Cu2+ + 2e → Cu
- Tại anot: 2H2O → 4H+ + O2 + 4e
Bước 2: Tính thể tích khí thu được
- Ta có: \({n_{Cu}} = \dfrac{{6,4}}{{64}} = 0,1\,\,mol\)
- Bảo toàn e: ne(catot) = ne(anot) ⟺ \(2{n_{Cu}} = 4{n_{{O_2}}} \to {n_{{O_2}}} = \dfrac{1}{2}{n_{Cu}} = \dfrac{1}{2}.0,1 = 0,05\left( {mol} \right)\)
⟹ \({V_{{O_2}}} = 0,05.22,4 = 1,12\) (lít)
- Vậy thể tích khí thoát ra ở anot là 1,12 lít.
