Giáo án Điện phân - Võ Hồng Thái

Giáo khoa hóa vô cơ Biên soạn: Võ Hồng Thái

http://vietsciences.free.fr http://vietsciences.org Võ Hồng Thái

146

Vấn đề II vô cơ ĐIỆN PHÂN I. ĐỊNH NGHĨA Sự điện phân là quá trình oxi hóa, quá trình khử xảy ra tại bề mặt các điện cực khi có dòng điện một chiều đi qua dung dịch chất điện li hay chất điện li ở trạng thái nóng chảy. - Điện cực nối với cực âm của máy phát điện (nguồn điện một chiều) gọi là cực âm hay catot (catod). - Điện cực nối với cực dương của máy phát điện gọi là cực dương hay anot (anod). - Tại bề mặt của catot luôn luôn có quá trình khử xảy ra, là quá trình trong đó chất oxi hóa nhận điện tử để tạo thành chất khử tương ứng. - Tại bề mặt anot luôn luôn có quá trình oxi hóa xảy ra, là quá trình trong đó chất khử cho điện tử để tạo thành chất oxi hoá tương ứng. - Khi có nhiều chất khử khác nhau, thường là các ion kim loại khác nhau (ion dương) cùng về catot thì chất nào có tính oxi hóa mạnh nhất sẽ bị khử trước; Khi hết chất oxi hóa mạnh nhất mà còn điện phân tiếp tục, thì chất oxi hóa yếu hơn kế tiếp mới bị khử sau;... Thí dụ: Có các ion kim loại Cu2+, Ag+, Fe2+ cùng về catot bình điện phân.

Nguoàn ñieän moät chieàu (Pin, Acqui)

Daây daãn ñieän

Bình ñieän phaân

Catot Anot e- e-

I

ThuVienDeThi.com

Giáo khoa hóa vô cơ Biên soạn: Võ Hồng Thái

http://vietsciences.free.fr http://vietsciences.org Võ Hồng Thái

147

Do độ mạnh tính oxi hóa giảm dần như sau: Ag+ > Cu2+ > Fe2+, nên quá trình khử lần lượt xảy ra ở catot là: Ag+ + e- Ag (1) Cu2+ + 2e- Cu (2) Fe2+ + 2e- Fe (3) - Tương tự, khi có nhiều chất khử khác nhau, thường là các anion phi kim khác nhau, cùng về anot, thì chất khử nào mạnh nhất sẽ bị oxi hóa trước; Khi hết chất khử mạnh nhất mà còn điện phân tiếp tục thì chất khử yếu hơn kế tiếp mới bị oxi hóa sau;... Thí dụ: Có các anion Cl-, Br -, I- cùng về anot trơ. Do độ mạnh tính khử giảm dần như sau: I- > Br - > Cl-, nên quá trình oxi hóa lần lượt xảy ra ở anot như sau: 2I- - 2e- I2 (1) 2Br - - 2e- Br2 (2) 2Cl- - 2e- Cl2 (3) - Trong dãy thế điện hóa (dãy hoạt động hóa học các kim loại, dãy Beketov), người ta sắp các kim loại (trừ H2 là phi kim) theo thứ tự từ trước ra sau có độ mạnh tính khử giảm dần, còn các ion kim loại tương ứng (ion dương) từ trước ra sau có độ mạnh tính oxi hóa tăng dần. K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Ag Hg Pt Au Chiều tính khử giảm dần K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Mn2+ Zn2+ Cr3+ Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ H+ Cu2+ Ag+ Hg2+ Pt2+ Au3+

Chiều tính oxi hóa tăng dần - Thế điện hóa chuẩn của cặp oxi hóa khử nào càng lớn về đại số thì chất oxi hóa đó càng mạnh và chất khử tương ứng càng yếu.

E 0 1 / 1 Kh Ox > E 0 2 / 2 Kh Ox ⇒ Tính oxi hóa: Ox1 > Ox2 Tính khử: Kh1 < Kh2 - Thực nghiệm cho biết: E0Ag+/Ag > E0Fe3+/Fe2+ > E0Cu2+/Cu > E0Fe2+/Fe Do đó, tính oxi hóa: Ag+ > Fe3+ > Cu2+ > Fe2+ tính khử: Ag < Fe2+ < Cu < Fe - Độ mạnh tính khử các chất giảm dần như sau: (áp dụng trong điện phân)

ThuVienDeThi.com

Giáo khoa hóa vô cơ Biên soạn: Võ Hồng Thái

http://vietsciences.free.fr http://vietsciences.org Võ Hồng Thái

148

Tính khử: Kim loại (trừ Pt) > S2− > I− > Br − > Cl− > OH− > H2O (Do tính oxi hóa: Cl2 > Br2 > I2 > S nên độ mạnh tính khử: Cl− < Br − < I− < S2−) Thí dụ: Hãy viết các quá trình khử lần lượt xảy ra ở catot khi điện phân dung dịch có chứa các cation: Fe3+, Ag+, Cu2+. Do tính oxi hóa giảm dần như sau: Ag+ > Fe3+ > Cu2+ > Fe2+ > H2O nên quá trình khử lần lượt xảy ra ở catot là: Ag+ + e- Ag (1) Fe3+ + e- Fe2+ (2) Cu2+ + 2e- Cu (3) Fe2+ + 2e- Fe (4) 2H2O + 2e- H2 + 2OH− (5) Nếu không có Cu2+, thì Fe3+ bị khử tạo ra Fe mà không xảy ra quá trình (2) Fe3+ + 3e- Fe Nếu có sự tạo ion H+ ở anot thì H2O không bị khử (quá trình (5) mà là ion H+ bị khử: 2H+ 2e- H2 Do ion H+ trong nước có nồng độ rất nhỏ nên ion H+ của axit dễ bị khử hơn ion H+ của H2O, H2O tham gia điện phân ở quá trình (5) thực chất là H+ của H2O bị khử). II. SỰ ĐIỆN PHÂN CHẤT ĐIỆN LI NÓNG CHẢY Khi đun nóng ở nhiệt độ cao thì chất điện li nóng chảy (hóa lỏng), các ion dương và ion âm bây giờ linh động hơn so với khi ở …