Đáp án Hoá học 12 kết nối Bài 16: Điện phân

BÀI 16. ĐIỆN PHÂN

MỞ ĐẦU

Trong pin điện hóa, hóa năng được chuyển thành điện năng của dòng điện một chiều thông qua phản ứng oxi hóa – khử tự xảy ra. Ngược lại, trong bình điện phân, điện năng của dòng điện một chiều được sử dụng để thực hiện phản ứng oxi hóa – khử không tự xảy ra. Vậy quá trình điện phân tuân theo nguyên tắc nào và có ứng dụng gì trong sản xuất?

Hướng dẫn chi tiết:

- Quá trình điện phân tuân theo nguyên tắc như sau:

+ Ở anode: ưu tiên chất nào có tính khử mạnh hơn sẽ bị oxi hoá trước.

+ Ở cathode: ưu tiên chất nào có tính oxi hoá mạnh hơn sẽ bị khử trước.

- Ứng dụng: quá trình điện phân được ứng dụng trong sản xuất kim loại, tinh chế kim loại và mạ điện. 

I. HIỆN TƯỢNG ĐIỆN PHÂN

Hoạt động nghiên cứu: Quá trình điện phân NaCl nóng chảy được tiến hành theo hai bước như sau:

Bước 1: Nung NaCl trong bình đến nóng chảy, thu được chất lỏng có khả năng dẫn điện.

Bước 2: Nhúng hai điện cực than chì vào bình đựng NaCl nóng chảy rồi nối chúng với hai cực của nguồn điện một chiều (khoảng 7 V). Các ion di chuyển về các điện cực trái dấu, ở điện cực dương có khí Cl₂ thoát ra và ở điện cực âm, Na được tạo thành.

Thực hiện các yêu cầu sau:

1. Viết phương trình phân li của NaCl ở bước 1.

2. Viết quá trình xảy ra ở mỗi điện cực.

3. Viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra trong quá trình điện phân.

Hướng dẫn chi tiết:

1. Phương trình phân li của NaCl ở bước 1 là: NaCl → Na⁺ + Cl^-

2. - Ở anode (tức là điện cực dương): xảy ra quá trình oxi hoá

 2Cl^- → Cl₂ + 2e

- Ở cathode (tức là điện cực âm): xảy ra quá trình khử 

Na⁺ + 1e → Na

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

2NaCl 2Na + Cl₂↑

Câu hỏi 1: Xét thí nghiệm điện phân dung dịch (đpdd) CuCl₂ với điện cực trơ (như than chì).

Viết quá trình xảy ra ở mỗi điện cực và viết phương trình hóa học của phản ứng điện phân.

Hướng dẫn chi tiết:

- Tại anode diễn ra quá trình oxi hoá: 2Cl^- → Cl₂ + 2e

- Tại cathode diễn ra quá trình khử: Cu²⁺ + 2e → Cu

Phương trình hoá học của phản ứng điện phân là: CuCl₂ Cu + Cl₂↑

Hoạt động thí nghiệm: Thí nghiệm: Điện phân dung dịch CuSO₄

Chuẩn bị:

Hóa chất: dung dịch CuSO₄ 0,5M.

Dụng cụ: nguồn điện một chiều (3 – 6 vôn), ống thủy tinh hình chữ U, hai điện cực than chì, dây dẫn, kẹp kin loại.

Tiến hành:

- Lắp thiết bị thí nghiệm điện phân dung dịch CuSO₄ như Hình 16.2.

- Rót dung dịch CuSO₄ 0,5 M vào ống thủy tinh hình chữ U rồi nhúng hai điện cực than chì vào dung dịch.

- Nối hai điện cực than chì với hai cực của nguồn điện và tiến hành điện phân trong khoảng 5 phút.

Quan sát hiện tượng xảy ra ở mỗi điện cực và giải thích.

Hướng dẫn chi tiết:

- Tại anode (hay điện cực dương): xảy ra quá trình oxi hoá H₂O, có hiện tượng sủi bọt khí. Phương trình hoá học: 2H₂O → O₂↑ + 4H⁺ + 4e

- Tại cathode(hay điện cực âm): xảy ra quá trình khử Cu²⁺, có hiện tượng Cu màu đỏ bám vào điện cực. Phương trình hoá học: Cu²⁺ + 2e → Cu

Hoạt động nghiên cứu: Điện phân dung dịch NaCl với các điện cực trơ (graphite)

a) Viết quá trình oxi hóa, quá trình khử xảy ra ở mỗi điện cực, biết sản phẩm của quá trình điện phân có khí Cl₂ và H₂.

b) Viết phương trình hóa 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 hóa học nào?

Hướng dẫn chi tiết: