Dòng điện trong chất điện phân – Định luật Fa-ra-đây. L11.C3.P2.

DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN

TÓM TẮT LÝ THUYẾT

Yêu cầu:

–         Nắm được bản chất dòng điện trong chất điện phân và hiện tương dương cực tan.

–         Vận dụng được định luật Fa-ra-day giải các bài toán.

Nội dung:

·        Bản chất dòng điện trong chất điện phân: là dòng dịch chuyển có hướng của các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm ngược chiều điện trường.

·        Hiện tượng dương cực tan: xảy ra khi điện phân một dung dịch muối kim loại mà anot làm bằng chính kim loại ấy.

Khi có hiện tượng dương cực tan, dòng điện trong chất điện phân tuân theo định luật Ôm.

·        Định luật Fa-ra-dây:

1.      Định luật I Fa-ra-đây:

Khối lượng m của chất được giải phóng ra ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ với điện lượng q chạy qua bình đó.

m = kq (1)

trong đó, k là đương lượng điện hóa (đơn vị: g/C), các em chú ý các đơn vị thay đúng thì m tính bằng gam (g)

2.      Định luật II Fa-ra-đây:

Đương lượng điện hóa của một nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam của nguyên tố đó.

 (2)

Trong đó:

*  gọi là đương lượng gam của nguyên tố với A là khôi lượng mol của nguyên tố, n là hóa trị của nguyên tố.

* c là hệ số tỉ lệ giống nhau với mọi chất cũng như hằng số F (hằng số Faraday) là không thay đổi với mọi chất.

* F là hằng số Fa-ra-đây (= 96500 C/mol).

3.      Công thức Fa-ra-đây:

Kết hợp (1) và (2) ta có:

 (3)

·        Ứng dụng: điều chế hóa chất, luyện kim, mạ điện…

BÀI TẬP MINH HỌA

Bài 1: Đương lượng điện hóa của niken là k = 3.10^-4 g/C. Khi cho một điện lượng 10 C chạy qua bình điện phân có anot bằng niken thì khối lượng niken bám vào catot bằng bao nhiêu?

Lời giải:

Theo định luật I Fa-ra-đây, khối lượng niken bám vào catot là:

m = kq = 3.10^-4.10 = 3.10^-3 g

ĐS: 3.10^-3 g

Bài 2: Chiều dày của lớp niken phủ lên một tấm kim loại là D = 0,05 mm sau khi điện phân trong 30 phút. Diện tích mặt phủ của tấm kim loại là 30 cm². Xác định cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân. Cho biết niken có khối lượng riêng là ρ = 8,9.10³ kg/m³, A = 58 và n = 2.

Lời giải:

Đổi đơn vị: D = 0,05 mm = 0,005 cm; ρ = 8,9.10³ kg/m³ = 8,9 g/cm³; t = 30 phút = 1800 giây.

Khối lượng niken giải phóng trong 30 phút là:

m = ρV = ρDS = 8,9.0,005.30 = 1,335 g

Sử dụng công thức Fa-ra-đây, ta có:

ĐS. I = 2,47 A