Giải SGK Hoá học 12 Bài 16. Điện phân

- Quá trình điện phân tuân theo nguyên tắc: Khi bình điện phân chứa nhiều chất oxi hoá và chất khử, các quá trình xảy ra tại anode và cathode tuân theo thứ tự sau:

+ Tại anode, chất khử mạnh hơn sẽ bị oxi hoá trước.

+ Tại cathode, chất oxi hoá mạnh hơn sẽ bị khử trước.

- Ứng dụng của quá trình điện phân trong sản xuất: Trong sản xuất, người ta ứng dụng quá trình điện phân để sản xuất kim loại, tinh chế kim loại, mạ điện …

. Phương trình phân li của NaCl ở bước 1:

2. Quá trình xảy ra ở mỗi điện cực:

Cực dương:

Cực âm:

3. Phương trình hoá học của phản ứng xảy ra trong quá trình điện phân:

Tại anode (cực dương):

Tại cathode (cực âm):

Phương trình hoá học của phản ứng điện phân:

- Hiện tượng: Ở cực dương (anode) có khí thoát ra; ở cực âm (cathode) có lớp kim loại màu đỏ bám trên cathode.

- Giải thích:

Trong thí nghiệm này, khi có dòng điện chạy qua dung dịch, ion sulfatedi chuyển về phía anode, ion Cu$^{2+}$ di chuyển về phía cathode.

+ Ở anode có thể xảy ra sự oxi hoá ion sulfate hoặc phân tử H$_{2}$O. Tuy nhiên, vì H$_{2}$O dễ bị oxi hoá hơn ion sulfate nên H$_{2}$O bị oxi hoá trước, tạo thành sản phẩm là khí O$_{2}$.

+ Ở cathode có thể xảy ra sự khử ion Cu$^{2+}$ hoặc phân tử H$_{2}$O. Vì ion Cu$^{2+}$ dễ bị khử hơn H$_{2}$O nên ion Cu$^{2+}$ bị khử trước, tạo thành ion kim loại Cu bám trên cathode.

(Lưu ý: ion coi như không bị điện phân)

a) Quá trình oxi hoá, quá trình khử xảy ra ở mỗi điện cực:

Tại anode:

Tại cathode:

b) Phương trình hoá học của phản ứng điện phân:

c) Trong quá trình điện phân, sản phẩm tạo thành ở hai điện cực khuếch tán vào nhau sẽ xảy ra phản ứng hoá học tạo thành nước Javel:

Cl$_{2}$ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H$_{2}$O

1. Hiện tượng: Ở hai điện cực đều có khí thoát ra.

Giải thích:

Quá trình oxi hoá, quá trình khử xảy ra ở mỗi điện cực:

Tại anode:

Tại cathode:

2. Dung dịch sau điện phân có tính tẩy màu, do không có màng ngăn giữa 2 cực nên sản phẩm tạo thành ở hai điện cực khuếch tán vào nhau sẽ xảy ra phản ứng hoá học tạo thành nước Javel:

Cl$_{2}$ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H$_{2}$O

NaClO có tính oxi hoá mạnh, có khả năng phá huỷ các hợp chất màu (tính tẩy màu).

3. Nên dùng nắp đậy trong quá trình điện phân để tăng hiệu suất điều chế nước Javel, đồng thời hạn chế sự thoát Cl$_{2}$ ra ngoài môi trường gây độc hại cho người làm thí nghiệm và ô nhiễm môi trường.

a) Một số đồ vật được mạ kim loại: chìa khoá; đồ trang sức; chảo; nồi …

Tác dụng của việc mạ kim loại: tăng độ bền, chống ăn mòn kim loại và cải thiện tính thẩm mĩ…

b) Một số kim loại được sản xuất bằng phương pháp điện phân:

+ Một số kim loại hoạt động trung bình và yếu: Cu, Fe… được điều chế bằng phương pháp điện phân dung dịch.

+ Các kim loại mạnh như: Na, K, Ca, Mg, Al … được sản xuất bằng phương pháp điện phân nóng chảy.