Xét quá trình điện phân dung dịch NaCl bão hoà không có màng ngăn. Phát biểu nào sau đây đúng?

Trong pin điện hoá, hoá năng được chuyển thành điện năng của dòng điện một chiều thông qua phản ứng oxi hoá – khử tự xảy ra. Ngược lại, trong bình điện phân, điện năng của dòng điện một chiều được sử dụng để thực hiện phản ứng oxi hoá – khử không tự xảy ra. Vậy, quá trình điện phân tuân theo nguyên tắc nào và có ứng dụng gì trong sản xuất?

Quá trình điện phân NaCl nóng chảy được tiến hành theo hai bước như sau:

Bước 1: Nung NaCl trong bình đến nóng chảy, thu được chất lỏng có khả năng dẫn điện.

Bước 2: Nhúng hai điện cực than chì vào bình đựng NaCl nóng chảy rồi nối chúng với hai cực của nguồn điện một chiều (khoảng 7 V). Các ion di chuyển về các điện cực trái dấu, ở điện cực dương có khí Cl₂ thoát ra và ở điện cực âm, Na được tạo thành.

Thực hiện các yêu cầu sau:

1. Viết phương trình phân li của NaCl ở bước 1.

2. Viết quá trình xảy ra ở mỗi điện cực.

3. Viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra trong quá trình điện phân.

Xét thí nghiệm điện phân dung dịch (đpdd) CuCl₂ với điện cực trơ (như than chì).

Viết quá trình xảy ra ở mỗi điện cực và viết phương trình hoá học của phản ứng điện phân.

Thí nghiệm: Điện phân dung dịch CuSO₄

- Chuẩn bị:

+ Hoá chất: dung dịch CuSO₄ 0,5 M.

+ Dụng cụ: nguồn điện một chiều (3 – 6 vôn), ống thuỷ tinh hình chữ U, hai điện cực than chì, dây dẫn, kẹp kim loại.

- Tiến hành:

+ Lắp thiết bị thí nghiệm điện phân dung dịch CuSO₄ như Hình 16.2.

+ Rót dung dịch CuSO₄ 0,5 M vào ống thuỷ tinh hình chữ U rồi nhúng hai điện cực than chì vào dung dịch.

+ Nối hai điện cực than chỉ với hai cực của nguồn điện và tiến hành điện phân trong khoảng 5 phút.

Quan sát hiện tượng xảy ra ở mỗi điện cực và giải thích.

Điện phân dung dịch NaCl bão hoà với điện cực trơ (graphite)

a) Viết quá trình oxi hoá, quá trình khử xảy ra ở mỗi điện cực, biết sản phẩm của quá trình điện phân có khí Cl₂ và H₂.

b) Viết phương trình hoá học của phản ứng điện phân.

c) Trong quá trình điện phân, sản phẩm tạo thành ở hai điện cực khuếch tán vào nhau sẽ xảy ra phản ứng hoá học nào?

Thí nghiệm: Điện phân dung dịch NaCl (tự điều chế nước Javel để tẩy rửa)

- Chuẩn bị:

+ Hoá chất: dung dịch NaCl bão hoà, cánh hoa màu hồng.

+ Dụng cụ: nguồn điện một chiều (3 – 6 vôn), cốc thuỷ tinh 100 mL, hai điện cực than chì, dây dẫn, kẹp kim loại.

- Tiến hành:

+ Lắp thiết bị thí nghiệm điện phân dung dịch NaCl với điện cực trơ như Hình 16.3.

+ Rút khoảng 80 mL dung dịch NaCl bão hoà vào cốc rồi nhưng hai điện cực than chì vào dung dịch.

+ Nối hai điện cực than chì với hai cực của nguồn điện và tiến hành điện phân trong khoảng 5 phút.

+ Cho một mẫu cánh hoa màu hồng vào cốc chứa khoảng 5 mL dung dịch sau điện phân.

Quan sát hiện tượng xảy ra và thực hiện các yêu cầu sau:

1. Giải thích hiện tượng quan sát được ở mỗi điện cực.

2. Giải thích khả năng tẩy màu của dung dịch sau điện phân.

3. Tại sao nên dùng nắp đậy trong quá trình điện phân?

Hãy viết phương trình hóa học của phản ứng điện phân xảy ra khi điện phân dung dịch CuCl₂ bằng điện cực trơ (than chì).

Điện phân dung dịch sodium chloride không màng ngăn để điều chế nước Javel

Chuẩn bị:

- Hóa chất: Dung dịch NaCl bão hòa.

- Dụng cụ: Cốc thủy tinh loại 100ml, hai điện cực than chì, nguồn điện một chiều 6V (hoặc pin 6V), dây dẫn điện.

Tiến hành: Nhúng hai điện cực vào cốc đựng khoảng 60ml dung dịch NaCl bão hòa, rồi nối hai điện cực với nguồn điện bằng dây dẫn điện để tiến hành điện phân. Thời gian điện phân tối thiểu là 5 phút.

Yêu cầu: Quan sát và mô tả hiện tượng xảy ra.

Chú ý: Không để hai điện cực để nối nguồn điện chạm vào nhau; đeo khẩu trang và thực hiện thí nghiệm ở nơi thoáng khí hoặc trong tủ hút.

Điện phân dung dịch copper(II) sulfate

Chuẩn bị

- Hóa chất: Dung dịch CuSO₄ 0,5M

- Dụng cụ: Cốc thủy tinh loại 100ml, hai điện cực than chì, nguồn điện một chiều 6V (hoặc pin 6V), dây dẫn điện.

Tiến hành: Nhúng hai điện cực vào cốc đựng khoảng 60ml dung dịch CuSO₄ 0,5M rồi nối hai điện cực với nguồn điện để tiến hành điện phân. Thời gian điện phân tối thiểu là 5 phút.

Yêu cầu: Quan sát và mô tả hiện tượng xảy ra

Chú ý: Không để hai điện cực đã nối nguồn điện chạm vào nhau.

Đối với quá trình điện phân dung dịch NaCl bão hòa không có màng ngăn:

a) Hãy viết các quá trình oxi hóa và quá trình khử tại mỗi điện cực. Viết phương trình hóa học của quá trình điện phân.

b) Vì sao sản phẩm thu được trong Thí nghiệm 1 là nước Javel (chứa NaOCl) mà không phải NaOH. Giải thích.

Cho biết trong Thí nghiệm 2, tại điện cực dương, H₂O điện phân trước ion SO₄^2- theo quá trình sau:

2H₂O \( \to \) O₂ + 4H⁺ + 4e

Xác định các sản phẩm thu được trong Thí nghiệm 2. Viết phương trình hóa học của các quá trình điện phân.

Hãy sắp xếp thứ tự điện phân các ion dương ở cực âm khi tiến hành điện phân dung dịch gồm: FeCl₂ 1M, CuCl₂ 1M và HCl 1M.

Hãy tìm hiểu và cho biết vì sao không điện phân nóng chảy AlCl₃ trong sản xuất nhôm.

Trong sản xuất nhôm bằng phương pháp điện phân, điện cực than chì được sử dụng ở cả cực dương và cực âm. Người ta nhận thấy, trong quá trình điện phân, điện cực dương bị hao mòn nhanh hơn điện cực âm. Hãy tìm hiểu và giải thích hiện tượng trên.

Xét quá trình sản xuất nhôm được thực hiện theo phương pháp điện phân Al₂O₃ nóng chảy với điện cực than chì

a) Giải thích vì sao thực tế thành phần thể tích khí bay ra ở cực dương gồm CO (30% - 50%) và CO₂ (50% - 70%) mà không phải là O₂

b) Trung bình để sản xuất được 1 tấn Al thì lượng điện cực than chì bị tiêu hao do phản ứng oxi hóa là bao nhiêu? Giả thiết thành phần khí bay ra ở cực dương gồm 50% CO và 50% CO₂ về thể tích.

Xác định sản phẩm tạo thành ở hai điện cực khi điện phân NaCl nóng chảy.

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

Tiến hành Thí nghiệm 1 và nêu hiện tượng quan sát được.

Cho biết khi điện phân dung dịch CuSO₄ ion Cu²⁺ và \({\rm{SO}}_4^{2 - }\) di chuyển về điện cực nào.

Tiến hành Thí nghiệm 2 và nêu hiện tượng xảy ra. Giải thích.

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.

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^-.

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

\(\begin{array}{l}{\rm{A}}{\rm{. }}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O }} \to \frac{1}{2}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}{\rm{  +  2}}{{\rm{H}}^{\rm{ + }}}{\rm{  +  2e}}{\rm{.}}\\{\rm{B}}{\rm{. 2}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O  +  2e}} \to {{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{  +  2O}}{{\rm{H}}^ - }.\\{\rm{C}}{\rm{. Cu}} \to {\rm{C}}{{\rm{u}}^{{\rm{2 + }}}}{\rm{ +  2e}}{\rm{.}}\\{\rm{D}}{\rm{. C}}{{\rm{u}}^{{\rm{2 + }}}}{\rm{ +  2e}} \to {\rm{Cu}}.\end{array}\)

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

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

Cho dung dịch chứa các ion: Na⁺, Al³⁺, Cu²⁺, Cl^-, SO₄^2-, NO₃^- . Các ion không bị điện phân khi ở trạng thái dung dịch là:

Trong quá trình điện phân dung dịch CuSO₄ có điện cực anode bằng Cu, nhận thấy

Điện phân 100ml dung dịch chứa NaCl với điện cực trơ ,có màng ngăn, cường độ dòng điện I = 1.93. Tính thời gian điện phân để được dung dịch pH = 12, thể tích dung dịch được xem như không thay đổi, hiệu suất điện phân là 100%.

Khi điện phân dung dịch gồm NaCl 1 M và NaBr 1 M, quá trình oxi hóa đầu tiên xảy ra ở anode là

Tiến hành điện phân 400 ml dung dịch CuSO₄ 0,5M với cường độ dòng điện 1,34A trong vòng 24 phút. Hiệu suất phản ứng điện phân là 100%. Khối lượng kim loại bám vào catot và thể tích khí (ở đkc) thoát ra ở anode là: