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 electron).
+ Tại Anot (cực dương): Xảy ra quá trình oxi hoá (cho electron).
II – CÁC TRƯỜNG HỢP ĐIỆN PHÂN
1. Điện phân nóng chảy
a) Điện phân nóng chảy oxit: M2On
Catot (-):
Anot (+):

Do điện cực làm bằng graphit (than chì) nên bị khí sinh ra tại Anot ăn mòn.


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




Khí sinh ra ở Anot thường là hỗn hợp: CO, CO2 và O2. Để đơn giản ta chỉ xét phương trình sau:


b) Điện phân nóng chảy Hidroxit : M(OH)n
Catot (-): Mn+ + ne
M Anot (+): 2OH- - 2e

Tổng quát:

c) Điện phân nóng chảy muối Halogenua (MXn)
Catot (-): Mn+ + ne
M Anot (+):

Tổng quát:

2. Điện phân dung dịch
- Trong quá trình điện phân dung dịch, dung môi nước đóng vai trò quan trọng.
+ Là môi trường để các ion (anion và cation) chuyển động về các điện cực.
+ Đôi khi nước cũng tham gia vào quá trình điện phân.
Ở Catot:

Ở Anot:

Để viết được các phương trình điện phân một cách đầy đủ và chính xác, chúng ta cần ghi nhớ một số qui tắc kinh nghiệm sau :
Qui tắc 1: Quá trình khử xảy ra ở Catot
+ Các ion kim loại từ Al3+ trở về đầu dãy điện hóa không bị khử thành kim loại khi điện phân dung dịch.
+ Các ion kim loại sau Al3+, bị khử thành kim loại theo thứ tự từ phải sang trái.
Lưu ý : « Ion H+ luôn bị khử cuối cùng »
Qui tắc 2: Quá trình oxihóa ở Anot
+ Thứ tự điện phân:

“Các anion (gốc axít) chứa oxi:
… coi như không bị điện phân”
Lưu ý: Hiện tượng dương cực tan
“Nếu Anot làm bằng kim loại, thì kim loại sẽ bị oxihóa thành ion Mn+ do đó anot sẽ bị tan dần trong quá trình điện phân”
III – ĐỊNH LUẬT ĐIỆN PHÂN
Công thức Faraday:

Trong đó:
+ m: khối lượng sản phẩm sinh ra tại điện cực (gam)
+ n : số electron trao đổi + I : Cường độ dòng điện (ampe)
+ t : Thời gian điện phân (giây) + F: Hằng số Faraday (F = 96500)
IV – VẬN DỤNG:
Ví dụ 1: Điện phân dung dịch CuSO4 với điện cực trơ
Anot (+)
dung dịch CuSO4
Catot (--)
SO42-, H2O Cu2+, H2O

Cu2+ + 2e
Cu
Phương trình điện phân:
CuSO4
Cu2+ + SO42-
+ Cu2+ + 2e
Cu




Ví dụ 2: Điện phân dung dịch NaCl với điện cực trơ
Anot (+)
dung dịch NaCl
Catot (--)
Cl-, H2O Na+, H2O
2Cl- - 2e
Cl2 ↑

Phương trình điện phân:
2(NaCl
Na+ + Cl- )
+ 2Cl- - 2e
Cl2 ↑




Ví dụ 3: Điện phân dung dịch chứa a mol CuSO4 và b mol KBr .
Anot (+)
dung dịch CuSO4 và KBr
Catot (--)
SO42-, Br-, H2O Cu2+, K+, H2O

+ Catot (-): Cu2+, K+, H2O thứ tự điện phân là Cu2+ > H2O, còn K+ không bị điện phân.
Cu2+ + 2e
Cu hết Cu2+ thì

+ Anot (+): SO42-, Br-, H2O thứ tự điện phân là Br- > H2O, còn SO42- không bị điện phân.
2Br- - 2e
Br2 hết Br- thì

Phương trình điện phân:

+ Nếu: b > 2a thì KBr dư:

+ Nếu: b < 2a thì CuSO4 dư:

+ Nếu: b = 2a

Ví dụ 4: Điện phân dung dịch CuCl2, điện cực trơ bằng dòng điện 5A trong 45 phút 20 giây. Tính khối lượng kim loại sinh ra ở Catot và V lít (đktc) khí sinh ra ở Anot.
Bài giải
Phương trình điện phân:


Áp dụng công thức Faraday:





V – BÀI TẬP VẬN DỤNG