Các phương pháp giải bài tập Hóa học phổ thông

CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP HÓA HỌC PHỔ THÔNG

Vấn đề

ĐIỆN PHÂN

I - ĐịNH NGHĩA Điện phân là dùng năng lượng điện để thực hiện phản ứng oxi hóa - khử xảy ra trên catot và anot + Tại catot (cực âm) xảy ra quá trình khử (nhận e) + Tại Anot (cực dương) xảy ra quá trình oxi hoá (cho e) Khác với phản ứng oxi hoá khử thông thường, phản ứng điện phân do tác dụng của điện năng và các chất trong môi trường điện phân không trực tiếp cho nhau e mà phải truyền qua dây dẫn. II – CáC trường hợp điện phân

1. Điện phân nóng chảy Phương pháp điện phân nóng chảy chỉ áp dụng điều chế các kim loại hoạt động rất mạnh như: Na, K, Mg, Ca, Ba, Al

a) Điện phân nóng chảy oxit: chỉ dụng điều chế Al

6 NaAlF 2 3 2 2Al O 4Al+3O 

* Tác dụng của Na3AlF6 (criolit): + Hạ nhiệt cho phản ứng + Tăng khả năng dẫn điện cho Al + Ngăn chặn sự tiếp xúc của oxi không khí với Al Quá trình điện phân: + Catot (-): 3+ 2Al +6e 2Al  + Anot (+) Do điện cực làm bằng graphit (than chì) nên bị khí sinh ra ë anot ăn mòn.

2-

2

2

2 2

6O -6e 3O

2C+O 2CO

2CO+O 2CO

 

 

 

Phương trình phản ứng điện phân cho cả 2 cực là:

dpnc 2 3 2

dpnc 2 3

dpnc 2 3 2

2Al O 4Al+3O

Al O +3C 2Al+3CO

2Al O +3C 4Al+3CO

 

 

  Khí ë anot sinh ra thường là hỗn hợp khí CO, CO2 và O2. Để đơn giản người ta thường chỉ xét phương trình:

6 NaAlF 2 3 2 2Al O 4Al+3O 

b) Điện phân nóng chảy hiđroxit (Chỉ áp dụng để điều chế các kim loại kiềm: Na, K)

Tổng quát: dpnc

2 2 1 2MOH 2M+ O +H O (M=Na, K,...) 2   

Catot (-): 2M+ +2e 2M 

Anot (+): 2OH- -2e 2 2 1 O +H O 2  

c) Điện phân nóng chảy muối clorua (Chỉ áp dụng để điều chế kim loại kiềm và kiềm thổ)

Tổng quát: dpnc x 2 2MCl 2M+xCl (x=1,2) 

2. §iÖn ph©n dung dÞch

- áp dụng để điều chế các kim loại trung bình, yếu. - Trong điện phân dung dịch nước giữ một vai trò quan trọng. + Là môi trường để các cation và anion di chuyển về 2 cực. + Đôi khi nước tham gia vào quá trình điện phân.

ThuVienDeThi.com

CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP HÓA HỌC PHỔ THÔNG

ë catot: anot: +

2 2H +2e H   -

2 2 1 2OH -2e O +H O 2  

Về bản chất nước nguyên chất không bị điện phân do điện ë quá lớn ( I=0). Do vậy muỗn điện phân nước cần hoà thêm các chất điện ly mạnh như: muối tan, axit mạnh, bazơ mạnh... Để viết được các phương trình điện ly một cách đầy đủ cà chính xác, chúng ta cần lưu ý một số quy tắc kinh nghiệm sau đây: Quy tắc 1: Quá trình khử xảy ra ë catot + Các ion kim loại từ Al trở về đầu dãy thực tế không bị khử thành ion kim loại khi điện phân dung dịch + Các ion sau Al thì bị khử thành kim loại, với thứ tự ưu tiên ngược từ dưới lên. Trong đó đặc biệt chú ý ion H+ luôn bị khử cuối cùng trong dãy ưu tiên trên.

Quy tắc 2: Quá trình oxi hoá ë anot ưu tiên 1: Đó là các kim loại trung bình và yếu. ưu tiên 2: 2- - - - - S >I >Br >Cl >OH - Nếu khi điện phân ë anot chứa đồng thời kim loại và anion (ion âm) thì anion không bị điện phân. - Các anion chưa oxi như: … coi như không điện phân. - 2- 2- 2- 3- - 3 4 3 3 4 4 NO ;SO ;CO ;SO ;PO ;ClO

III - Định luật điện phân

A Q A It m= × = . n F n 96500 Trong đó: + m: số gam dạng sảm phẩm sinh ra trên điện cực + n: số electron trao đổi + Q = It: điện lượng đI qua dung dịch với cường độ dònh điện là I, thời gian t và có đơn vị là culong; I (A); t(giây) + F: hằng số Faraday; 1F = 96487 C 96500C 

+ : gọi là đương lượng điện hoá, gọi tắt là đương lượng, kí hiệu là §. A

n *** ứng dụng của phương pháp điện phân: 1. Điều chế một số kim loại: 2. Điều chế một số phi kim: H2; O2; F2; Cl2 3. Điều chế một số hợp chất: KmnO4; NaOH; H2O2, nước Giaven… 4. Tinh chế một số kim loại: Cu, Pb, Zn, Fe, Ag, Au… 5. Mạ điện: Điện phân với anot tan được dùng trong kĩ thuật mạ điện, nhằm bảo vệ kim loạikhỏi bị ăn mòn và tạo vẻ đẹp cho vật mạ. Trong mạ điện, anot là kim loại dùng để mạ như: Cu, Ag, Au, Cr, Ni.. catot là vật cần được mạ. Lớp mạ rất mỏng thường có độ dày từ: 5.10-5 đến 1.10-3 cm. IV – Vận dụng A – Bài tập mẫu Bài 1: Điện phân dung dịch KCl Giải:

Phương trình điện li:

+ - …