Tiến hành điện phân dung dịch chứa m gam hỗn hợp cuso4 và nacl

Phương pháp tiến hành điện phân dung dịch chứa m gam hỗn hợp cuso4 và nacl là một phần kiến thức hóa học cơ bản trong chương trình phổ thông trung học. Sau đây bài viết sẽ tóm tắt những nội dung cơ bản, quan trọng về phương pháp này để các bạn học sinh có thể nắm bắt dễ dàng hơn.

1. Điện phân là gì?

Điện phân là quá trình oxi hóa khử xảy ra ở bề mặt điện cực khi có dòng điện một chiều chạy qua chất điện li hoặc dung dịch chất điện li.

Lưu ý rằng phản ứng điện phân khác với các phản ứng oxi hóa khử thông thường. Phản ứng này xảy ra dưới tác động của điện năng và các chất điện phân không trực tiếp cho nhau electron mà phải truyền qua dây dẫn.

Tiến hành điện phân dung dịch chứa m gam hỗn hợp cuso4 và nacl
Thí nghiệm điện phân khi cho dòng điện đi qua chất điện li

2. Quá trình điện phân tại Catot 

Tại Catot xảy ra quá trình điện phân khử cation:

  • Mn+ + ne → M
  • Dùng điều chế kim loại K  Ca  Na  Mg  Al      Zn  Fe ….. Pt Au.
  • Có hai dạng điện phân tại catot cơ bản là điện phân nóng chảy và điện phân dung dịch.

2.1. Điện phân nóng chảy  

 Điện phân chất điện li nóng chảy là phương pháp điều chế được hầu hết các kim loại. Tuy nhiên thường được sử dụng để điều chế chủ yếu là Na, K, Mg, Ca, Ba, Al. Vì phương pháp này thường tốn kém hơn nhiều so với điện phân dung dịch.

2.2.  Điện phân dung dịch chất điện li 

Phương pháp này được sử dụng để điều chế các kim loại trung bình và yếu sau Al.

Mn+  +  ne → M.

Lưu ý: 

  • Nếu trong dung dịch điện phân mà có các ion  K+, Ca2+, Na+, Mg2+, Al3+ thì nước sẽ tham gia vào quá trình điện phân này. 

 2H2O + 2e → H2 + 2OH– 

  • Nếu dung dịch điện phân có nhiều cation thì cation nào có tính oxi hóa mạnh hơn sẽ xảy ra phản ứng khử trước.Ví dụ khi điện phân dung dịch mà catot có chứa những ion sau Na+, Fe2+, Cu2+, Ag+ và Zn2+ thì thứ tự điện phân của các ion này sẽ là: 
  1. Ag+ +  1e  → Ag 
  2. Cu2+ + 2e → Cu 
  3. Fe2+ + 2e → Fe  
  4. Zn2+ + 2e → Zn 
  5. 2H2O + 2e → H2 + 2OH– 
  • Các ion H+ của axit sẽ dễ dàng bị khử hơn các ion H+ của nước

3. Quá trình điện phân xảy ra tại anot

Tại anot xảy ra quá trình điện phân oxi hóa anion.

Xn- → X + ne  

3.1. Anot trơ (điện cực được làm bằng than chì)

Đặc điểm:

  • Các gốc axit không chứa oxi như halogenua X-, sunfua S2-… Thì gốc axit tham gia quá trình điện phân. 
  • Thứ tự các anion bị oxy hóa như sau S2– > I– > Br– > Cl– > RCOO– > OH– > H2O.
  • Các gốc có chứa oxy ví dụ như NO3–, SO42–, PO43–, CO32–, ClO4–… Thì nước sẽ tham gia vào quá trình điện phân 2H2O → O2 + 4H+ + 4e 

3.2. Anot tan

 Anot tan tham gia điện phân được ứng dụng để mạ điện

Lưu ý:

  • Trong phương pháp  điện phân dung dịch nước giữ một vai trò vô cùng quan trong. 
    • Là môi trường cho các cation và anion di chuyển về phía 2 cực.
    • Và có thể tham gia vào quá trình điện phân:
      • Tại catot (-) H2O sẽ bị khử.

2H2O + 2e → H2 + 2OH– 

  • Tại anot (+)  H2O sẽ bị oxi hóa

2H2O → O2 + 4H+ + 4e 

  • Về bản chất nước nguyên chất không xảy ra phản ứng điện phân. Do vậy, Nếu muốn nước tham gia vào quá trình điện phân cần hòa thêm các chất điện li mạnh như  axit mạnh, bazơ mạnh, muối tan.

3.3. Một số ví dụ về điện phân 

 Ví dụ 1: Điện phân nóng chảy NaCl  

  • Sơ đồ điện phân:

Catot ( – )  ←  NaCl  → Anot ( + ) 

2 Na+ + e → Na  2Cl- → Cl2 + 2e

  • Phương trình điện phân có dạng:

 2NaCl → 2Na + Cl2 

Tiến hành điện phân dung dịch chứa m gam hỗn hợp cuso4 và nacl
Sơ đồ điện phân nóng chảy NaCl

Ví dụ 2: Điện phân nóng chảy NaOH 

  • Sơ đồ điện phân:

Catot ( – )  ←  NaOH  → Anot ( + ).

Na+ + 1e → Na            4OH- → O2 + 2H2O + 4e.

  • Phương trình điện phân có dang:

4NaOH → 4Na + O2 + 2H2O

Ví dụ 3: Điện phân dung dịch CuCl2.

  • Sơ đồ điện phân.

Catot ( – )  ←  CuCl2  → Anot ( + ).

Cu2+ + 2e  → Cu          2Cl-  → Cl2 + 2e

  • Phương trình điện phân có dạng:

CuCl2  → Cu + Cl2 

Ví dụ 4: Điện phân dung dịch NaCl.

  • Sơ đồ điện phân:

Catot ( – )  ←  NaCl  → Anot ( + ).

H2O, Na+          (H2O)        Cl-, H2O 

2H2O + 2e → H2 + 2OH-           2Cl- → Cl2 + 2e

  • Phương trình điện phân có dạng:

2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2 + Cl2 

  • Nếu không có màng ngăn thì phương trình có dạng sau:

Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O

  • Nên phương trình điện phân có dạng

NaCl + H2O → NaClO + H2 

Tiến hành điện phân dung dịch chứa m gam hỗn hợp cuso4 và nacl
Hình ảnh điện phân dung dịch NaCl

4. Định luật Faraday 

4.1. Nội dung định luật

Định nghĩa: Khối lượng của chất được giải phóng ở mỗi điện cực tỉ lệ với điện lượng đi qua dung dịch và đương lượng của chất đó. 

Tiến hành điện phân dung dịch chứa m gam hỗn hợp cuso4 và nacl

Trong đó: 

  • m: khối lượng chất được giải phóng ở điện cực (g) 
  • A: khối lượng mol nguyên tử chất thu được ở điện cực 
  • n: số electron mà nguyên tử hoặc ion đã nhận được hoặc cho đi.
  • I: cường độ dòng điện chạy qua (A) 
  • t: thời gian tiến hành điện phân (s) 
  • F: hằng số Faraday (F = 1,602.10-19.6,022.1023 ≈ 96500 C.mol-1) là điện tích cần thiết để 1 mol electron có thể chuyển dời trong mạch ở catot hoặc ở anot.

4.2. Bài tập áp dụng

Ví dụ: Tiến hành điện phân dung dịch chứa m gam hỗn hợp CuSO4 và NaCl.

Tiến hành điện phân dung dịch chứa m gam hỗn hợp CuSO4 và NaCl ( hiệu suất 100%), điện cực trơ, màng ngăn xốp), cho  đến khi nước bắt đầu điện phân ở hai điện cực thì dừng lại, Thu được dung dịch X và 6,72 lít khí ( đktc) ở anot. Dung dịch X thu được hòa tan tối đa 20,4 gam Al2O3. Giá trị của m ban đầu. 

Cách giải:

các chất điện phân xảy ra lần lượt như sau:

Cu2+ điện phân hết trước Cl-, H2O ở catot bị điện phân sinh ra OH-

Al2O3+2OH-→2AlO2-+H2O

0,2 0,4

Sơ đồ điện phân Cu2

Cu2+ +2e→Cu

x 2x

Sơ đồ điện phân nước

H2O+1e→OH-+0,5H2

0,4 0,4

Sơ đồ điện phân Cl

Cl- -1e → 0,5Cl2

  0,6 0,3

=> 2x+0,4=0,6=>x=0,1 mol

=>  nCuSO4=0,1 mol; nNaCl=0,6 mol

=> m=0,1.160+0,6.58,5=51,1 gam

Kết luận

Mong rằng bài viết trên đã giúp bạn có câu trả lời cho câu hỏi :”Tiến hành điện phân dung dịch chứa m gam hỗn hợp cuso4 và nacl“. Trên đây là kiến thức cơ bản về phương pháp điện li. Hi vọng những thông tin trên sẽ giúp ích cho các bạn học sinh trong quá trình học và làm bài tập tốt hơn.

Related Articles

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Stay Connected

21,982FansLike
0FollowersFollow
0SubscribersSubscribe
- Advertisement -

Latest Articles