Pin điện và điện phân - Từ điển Hoá 12

Một số công thức sử dụng trong điện phân - Hoá 12

- Ở trạng thái nóng chảy, các tinh thể chất điện phân bị phá vỡ thành các ion chuyển động hỗn loạn. Khi có dòng điện một chiều chạy qua:

+ Ion dương chạy về cathode (cực âm) nhận electron (bị khử).

+ Ion âm chạy về anode (cực dương) và nhường electron (bị oxi hoá).

Ví dụ 1: Điện phân sodium chloride (NaCl) nóng chảy điều chế Na.

* Ở cực dương (anode): sự oxi hoá ion Cl^- thành Cl₂: \({\rm{C}}{{\rm{l}}^ - } \to \frac{1}{2}{\rm{C}}{{\rm{l}}_{\rm{2}}}{\rm{ + e}}\)

* Ở cực âm (cathode): sự khử ion Na⁺ thành Na: \({\rm{N}}{{\rm{a}}^{\rm{ + }}}{\rm{ + 1e}} \to {\rm{Na}}\)

* Phương trình điện phân:

Cathode (-) chứa ion dương (cation)

Anode (+) chứa ion âm (anion)

Thứ tự khử ở cathode:

Au³⁺ > Ag⁺ > Hg²⁺ > Cu²⁺ > H⁺ > H₂O.

(Chỉ có ion kim loại sau Al³⁺ mới bị khử)

Mⁿ⁺ + ne \( \to \) M (M sau Al)

Hết Mⁿ⁺ thì H₂O bị khử

2H₂O+ 2e \( \to \) H₂ + 2\(O{H^ - }\) (pH >7)

Thứ tự oxi hoá ở anode:

\({S^{2 - }} > {I^ - } > B{r^ - } > C{l^ - } > O{H^ - } > {H_2}O\)

(Các anion như \(NO_3^ - \), \(SO_4^{2 - }\),\(PO_4^{3 - }\),\(CO_3^{2 - }\), \({F^ - }\),\(ClO_4^ - \)coi như không bị điện phân).

\({S^{2 - }}\)\( \to \) S + 2e

2X^- → X₂ + 2e ( X=Cl, Br, I)

4\(O{H^ - }\)\( \to \)O₂ + 2H₂O + 4e

Hết \(C{l^ - }\), \(O{H^ - }\)nước bị oxi hoá:

2H₂O \( \to \) O₂ + 4H⁺+ 4e (pH<7)

Định luật Faraday: \(m = \frac{{A.I.t}}{{n.F}}\)

Trong đó: m khối lượng chất thu dược ở điện cực (gam)

A là khối lượng mol nguyên tử thu được ở điện cực (amu)

n là số electron nguyên tử hoặc ion đã cho hoặc nhận.

I là cường độ dòng điện (A)

t là thời gian điện phân (s)

F là hằng số Faraday (F = 965000)

Bước 1: Tính n e trao đổi = \(\frac{{I.t}}{F}\)

Bước 2: Viết quá trình điện phân xảy ra ở 2 điện cực

Bước 3: Tính lượng chất đã điện phân hoặc lượng chất thu được sau điện phân.

Chú ý: V _khí = V _{khí (anode)} + V _{khí (cathode)}

m _{dung dịch giảm} = m _{kim loại} + m _{khí thoát ra}

m _cathode = m _{kim loại.}