Bật Mí Phương Pháp Giải Bài Tập Về Điện Phân
4.2 (84%) 5 votes

Trước khi làm bài tập, các bạn cần ghi nhớ được hệ thống lí thuyết liên quan tới điện phân. Dưới đây, gia sư Hóa sẽ hệ thống những kiến thức này.

Lý thuyết và phân loại các dạng điện phân

 Dạng 1: Điện phân chất điện li nóng chảy

Áp dụng đối với MCln, M(OH)n và Al2O3 (M là kim loại nhóm IA và IIA)

Phương pháp giải bài điện phân

Dạng 2: Điện phân dung dịch chất điện li trong nước

– Vai trò của nước: Trước hết là dung môi hòa tan các chất điện phân, sau đó có thể tham gia trực tiếp vào quá trình điện phân

+ Tại catot (cực âm) H2O bị khử: 2H2O + 2e → H2 + 2OH– 
+ Tại anot (cực dương) H2O bị oxi hóa: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e

– Tại catot (cực âm) xảy ra quá trình khử  M+, H+ (axit), H2O theo quy tắc:

+ Các cation nhóm IA, IIA, Al3+ không bị khử (khi đó H2O bị khử) 
+ Các ion H+ (axit) và cation kim loại khác bị khử theo thứ tự trong dãy thế điện cực chuẩn (ion có tính oxi hóa mạnh hơn bị khử trước): Mn+ + ne → M 
+ Các ion H+ (axit) dễ bị khử hơn các ion H+ (H2O)

Ví dụ: khi điện phân dung dịch hỗn hợp chứa FeCl3, CuCl2 và HCl thì thứ tự các ion bị khử là:

Fe3+ + 1e → Fe2+ ; Cu2+ + 2e → Cu ; 2H+ + 2e → H2 ; Fe2+ + 2e → Fe

– Tại anot (cực dương) xảy ra quá trình oxi hóa anion gốc axit, OH– (bazơ kiềm), H2O theo quy tắc:

+ Các anion gốc axit có oxi như NO3–, SO42–, PO43–, CO32–, ClO4–…không bị oxi hóa 
+ Các trường hợp khác bị oxi hóa theo thứ tự: S2– > I– > Br– > Cl– > RCOO– > OH– > H2O

Dạng 3 : Định luật Faraday

Định luật điện phân Faraday chỉ ra rằng khối lượng m của chất bị phân li tỉ lệ thuận với điện lượng q chuyển qua chất điện phân (định luật F thứ nhất) và với đương lượng hoá học A (xt. Đương lượng hóa học) của chất (định luật F thứ 2). Định luật F được biểu thị bằng phương trình: m=A.q/F trong đó, F là hằng số ( nếu m tính bằng g; q tính bằng culông (C) thì F = 96.521,9 C ); K=A/F là đương lượng điện hoá.

Cơ Sở để giải bài tập bằng điện phân

– Khối lượng catot tăng chính là khối lượng kim loại tạo thành sau điện phân bám vào

– m (dung dịch sau điện phân) = m (dung dịch trước điện phân) – (m kết tủa + m khí)

– Độ giảm khối lượng của dung dịch: Δm = (m kết tủa + m khí)

– Khi điện phân các dung dịch:

 + Hiđroxit của kim loại hoạt động hóa học mạnh (KOH, NaOH, Ba(OH)2,…)

 + Axit có oxi (HNO3, H2SO4, HClO4,…)

  + Muối tạo bởi axit có oxi và bazơ kiềm (KNO3, Na2SO4,…)

→ Thực tế là điện phân H2O để cho H2 (ở catot) và O2 (ở anot)

– Khi điện phân dung dịch với anot là một kim loại không trơ (không phải Pt hay điện cực than chì) thì tại anot chỉ xảy ra quá trình oxi hóa điện cực

– Có thể có các phản ứng phụ xảy ra giữa từng cặp: chất tạo thành ở điện cực, chất tan trong dung dịch, chất dùng làm điện cực.

⇒ Xem thêm : Gia sư luyện thi đại học môn Hóa uy tín, giáo viên chuyên Hóa dạy

Ví dụ:

  + Điện phân nóng chảy Al2O3 (có Na3AlF6) với anot làm bằng than chì thì điện cực bị ăn mòn dần do chúng cháy trong oxi mới sinh

 + Điện phân dung dịch NaCl không màng ngăn tạo ra nước Gia–ven và có khí H2 thoát ra ở catot

  + Phản ứng giữa axit trong dung dịch với kim loại bám trên catot

– Viết phản ứng (thu hoặc nhường electron) xảy ra ở các điện cực theo đúng thứ tự, không cần viết phương trình điện phân tổng quát

– Viết phương trình điện phân tổng quát (như những phương trình hóa học thông thường) để tính toán khi cần thiết

– Từ công thức Faraday → số mol chất thu được ở điện cực 

– Nếu đề bài cho I và t thì trước hết tính số mol electron trao đổi ở từng điện cực (ne) theo công thức: ne =  (*). Sau đó dựa vào thứ tự điện phân, so sánh tổng số mol electron nhường hoặc nhận với ne để biết mức độ điện phân xảy ra.

Ví dụ: để dự đoán xem cation kim loại có bị khử hết không hay nước có bị điện phân không và H2O có bị điện phân thì ở điện cực nào…

– Nếu đề bài cho lượng khí thoát ra ở điện cực hoặc sự thay đổi về khối lượng dung dịch, khối lượng điện cực, pH,…thì dựa vào các bán phản ứng để tính số mol electron thu hoặc nhường ở mỗi điện cực rồi thay vào công thức (*) để tính I hoặc t

– Nếu đề bài yêu cầu tính điên lượng cần cho quá trình điện phân thì áp dụng công thức: Q = I.t = ne.F

– Có thể tính thời gian t’ cần điện phân hết một lượng ion mà đề bài đã cho rồi so sánh với thời gian t trong đề bài. Nếu t’ < t thì lượng ion đó đã bị điện phân hết còn nếu t’ > t thì lượng ion đó chưa bị điện phân hết

– Khi điện phân các dung dịch trong các bình điện phân mắc nối tiếp thì cường độ dòng điện và thời gian điện phân ở mỗi bình là như nhau → sự thu hoặc nhường electron ở các điện cực cùng tên phải như nhau và các chất sinh ra ở các điện cực cùng tên tỉ lệ mol với nhau

– Trong nhiều trường hợp có thể dùng định luật bảo toàn mol electron (số mol electron thu được ở catot = số mol electron nhường ở anot) để giải cho nhanh

Mong rằng, sự hướng dẫn trên của gia sư sư phạm đã làm cho các bạn ” thỏa mãn” những thắc mắc khó khăn khi làm các bài tập điện phân. Chúc các bạn thành công!

Tags: ,