Giải bài tập dòng điện trong chất điện phân
Bài 14: Dòng điện trong chất điện phân A. KIẾN THỨC CẦN NẮM VỮNG 1. Thuyết điện li Trong dung dịch, các hợp chất hóa học như axit, bazơ và muôi bị phân li (một phần hoặc toàn bộ) thành các nguyên tử (hoặc nhóm nguyên tử) tích điện gọi là ion, ion có thể chuyên động tự do trong dung dịch và trở ...
Bài 14: Dòng điện trong chất điện phân A. KIẾN THỨC CẦN NẮM VỮNG 1. Thuyết điện li Trong dung dịch, các hợp chất hóa học như axit, bazơ và muôi bị phân li (một phần hoặc toàn bộ) thành các nguyên tử (hoặc nhóm nguyên tử) tích điện gọi là ion, ion có thể chuyên động tự do trong dung dịch và trở thành hạt tải điện. Anion mang điện âm là gốc axit hoặc nhóm (OH), còn cation mang điện dương là ion kim loại, ion H+ hoặc một số nhóm nguyên tử khác. 2. Bản chất dòng điện trong ...
Bài 14: Dòng điện trong chất điện phân
A. KIẾN THỨC CẦN NẮM VỮNG
1. Thuyết điện li
Trong dung dịch, các hợp chất hóa học như axit, bazơ và muôi bị phân li (một phần hoặc toàn bộ) thành các nguyên tử (hoặc nhóm nguyên tử) tích điện gọi là ion, ion có thể chuyên động tự do trong dung dịch và trở thành hạt tải điện.
Anion mang điện âm là gốc axit hoặc nhóm (OH), còn cation mang điện dương là ion kim loại, ion H+ hoặc một số nhóm nguyên tử khác.
2. Bản chất dòng điện trong chất điện phân:
Là dòng ion dương và ion âm chuyển động có hướng theo hai chiều ngược nhau.
3. Hiện tượng dương cực tan
Hiện tượng dương cực tan xảy ra khi các anion đi tới anốt kéo các ion kim loại của điện cực tan vào dung dịch.
4. Các định luật Faraday
a) Định luật Faraday thử nhất
Khôi lượng vật chất được giải phóng ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bìnb đó.
M = kq
b) Định luật Faraday thứ hai
Đương lượng điện hóa k của một nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam A/n của nguyên tố đó. Hê số tỉ lê là 1/F , trong đó F goi là số Faraday.
c) Công thức Faraday:
Trong đó: m là khôi lượng chất giải phóng ở điện cực (g)
F = 96494 C/mol tương đương 96500 C/mol
B. CÂU HỎI XỬ LÍ THÔNG TIN
C1. Để phân biệt môi trường dẫn điện có phải là chất điện phân không, ta có thể làm cách nào?
Hướng dẫn
Để phân biệt môi trường dẫn điện có phải là chất điện phân không, ta nhúng hai điện cực vào dung dịch và nôi hai điện cực đó với một nguồn điện, sau đó quan sát hiện tượng diễn ra ở các điện cực. Nếu có các phản ứng phụ xảy ra ở các điện cực thì môi trường dẫn điện đó là chất điện phân.
C2. Vì sao các định luật Fa-ra-đây có thế áp dụng cả với các chất được giải phóng ở điện cực nhờ phản ứng phụ?
Hướng dẫn
Các định luật Fa-ra-đây có thể áp dụng cả với các chất được giải phóng ở điện cực nhờ phản ứng phụ là do định luật này đã chỉ ra:
- Dòng điện trong chất điện phân không những tải điện lượng mà còn tải cả vật chất.
- Khôi lượng chất đi đến cực tỉ lệ thuận với điện trường chạy qua bình điện phân.
- Khối lượng chất đi đến điện cực tỉ lệ thuận với khối lượng của iôn (hay khối lượng mol nguyên tử A của nguyên tố ấy tạo nên ion ấy).
- Khôi lượng chất đi đến điện cực tỉ lệ nghịch với điện tích của iôn (hay hóa trị n của nguyên tố tạo ra iôn ấy).
C. CÂU HỎI - BÀI TẬP
1. Nội dung của thuyết điện li là gì? Aniôn thường là phần nào của phân tử?
Hướng dẫn
Nội dung của thuyết điện li: Trong dung dịch, các hợp chất hóa học như axit, bazơ và muôi bị phân li (một phần hay toàn bộ) thành các nguyên tử hay các nhóm nguyên tử tích điện gọi là iôn, iôn có thể chuyến động tự do trong dung dịch và trở thành hạt tải điện.
Anion là các iôn âm nên là gốc axít hay iôn OH-.
2. Dòng điện trong chất điện phân khác với dòng điện trong kim loại như thế nào?
Hướng dẫn
Dòng điện trong chất điện phân là dòng iôn dương và iôn âm chuyển động có huớng theo hai chiều ngược nhau; trong khi đó dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electrôn tự do. Sự khác nhau ở đây là khác nhau về loại hạt tải điện.
3. Hãy nói rõ hạt tải điện nào mang dòng điện trên các phần khác nhau của mạch điện có chứa bình điện phân:
a) dây dẫn và điện cực.
b) ở sát bề mặt hai điện cực.
c) ở trong lòng chất điện phân.
Hướng dẫn
a) ơ dây dẫn và điện cực, hạt'tải điện là êlectron.
b) Ớ sát bề mặt hai điện cực: ở mật anôt hạt tải điện là các iôn âm, ở mặt catốt là các ion dương.
c) ơ trong lòng chất điện phân, hạt tải điện là các ion dương và âm.
4. Chất điện phân thường dần điện tốt hơn hay kém hơn kim loại? Tại sao?
Hướng dẫn
Chất điện phân thường dẫn điện kém hơn kim loại vì:
- Mật độ các iôn trong chất điện phán thường nhỏ hơn mật độ các êlectron tự do trong kim loại.
- Khôi lượng và kích thước của iôn lớn hơn khôi lượng và kích thước của êlectron nên tốc độ của chuyển động có hướng của chúng nhỏ hơn so với êlectron.
- Môi trường dung dịch điện phân rất mất trật tự nên các iôn bị cản trở nhiều hơn so với các êlectron trong kim loại.
5. Hai bê điện phân: bề A đê luyện nhôm, bể B để mạ niken. Hỏi bể nào có dương cực tan? Bố nào có suât phản điện?
Hướng dẫn
Bể B (mạ niken) có hiện tượng dương cực tan. Bể A (luyện nhôm) không có hiện tượng dương cực tan nên toàn bộ bình điện phân được xem như một máy thu điện và có suất phản điện.
6. Phát biểu định luật Pha-ra-đây, viết công thức Fa-ra-đây và đơn vị dùng trong công thức này.
Hướng dẫn
- Định luật Fa-ra-đây thứ nhất:
Khối lượng vật chất được giải phóng ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ với điện lượng chạy qua bình đó.
Công thức: m = kQ. Với k là đương lượng điện hóa (đơn vị kg/C).
- Định luật Fa-ra-đây thứ hai:
Đương lượng điện hóa k của một nguyên tố tí lệ với đương lượng gam A/n của nguyên tố đó. Hê số tỉ lê là 1/F, trong đó F goi là số fa-ra-đây (F = 96500 c/mol).
Công thức:
Trong đó, I là cường độ dòng điện không đối đi qua bình điện phân (đơn vị a) và t là thời gian dòng điện chạy qua bình (đơn vị s).
7. Khi điện phân dung dịch H2SO4 với điện cực bằng graíĩt, thì ta thu được khí ôx bay ra. Có thể dùng công thức Fa-ra-đây để tìm khôi lượng ôxi bay ra được không?
Hướng dẫn
Vì các định luật Fa-ra-đây có thể áp dụng cả đối với các chất được giải phóng ở điện cực nhờ phản ứng phụ nên có thể dùng định luật này đế tìm khôi lượng ôxi bay ra.
Trong bài tập 8 và 9 dưới đây, phát biểu nào là chính xác?
8. Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của của:
A. các chất tan trong dung dịch.
B. các iôn dương trong dung dịch.
C. các iôn dương và iôn âm dưới tác dụng của điện trường trong dung dịch.
D. các iôn dương và iôn âm theo chiều điện trường trong dung dịch.
Hướng dẫn
Chọn câu c.
9. Kết quả cuối cùng của quá trình điện phân dung dịch CuS04 với điện cực bằng đồng là:
A. không thay đổi gì bình điện phân.
B. anốt bị ăn mòn.
C. đồng bám vào catốt.
D. đồng chạy từ anốt sang catốt.
Hướng dẫn
. Chọn câu D.
10. Tốc độ chuyển động có hướng của iôn Na+ và Cl- trong nước có thể tính theo công thức V = μE, trong đó E là cường độ điện trường, μ có giá trị lần lượt là 4,5.10-8 m2/V.s và 6,8.10-8 m2/V.s. Tính điện trở suất của dung dịch NaCl nồng độ 0,1 mol/1, cho rằng toàn bộ các phân tử NaCl đều phân li thành iôn.
Hướng dẫn
11. Người ta muôn bóc một lớp đồng dày d = 10um trên một bản đồng có diện tích S = 1cm2 bằng phương pháp điện phân. Cường độ dòng điện là 0,01A. Tính thời gian cần thiết để bóc được lớp đồng. Cho biết đồng có khôi lượng riêng p = 8900kg/m2.
Hướng dẫn
