Nội dung chính Hóa học 12 cánh diều Bài 12: Điện phân

CHỦ ĐỀ 5: PIN ĐIỆN VÀ ĐIỆN PHÂN 

BÀI 12: ĐIỆN PHÂN

I. Khái niệm và thứ tự điện phân

1. Khái niệm điện phân

- Trong pin điện hóa, điện năng được sinh ra từ phản ứng oxi hóa – khử tự diễn biến.

- Có thể làm phản ứng oxi hóa – khử không tự diễn biến xảy ra bằng cách sử dụng dòng điện. Phản ứng này gọi là phản ứng điện phân.

- Khái niệm: Điện phân là quá trình oxi hóa – khử xảy ra trên bề mặt các điện cực dưới tác dụng của dòng điện một chiều đi qua trong dung dịch chất điện li hoặc chất điện li nóng chảy.

- Trong quá trình điện phân, dưới tác dụng của điện trường, các ion sẽ di chuyển về các cực trái dấu.

- Tại cathode (cực âm) xảy ra quá trình khử, tại anode (cực dương) xảy ra quá trình oxi hóa. 

2. Thứ tự điện phân

Thứ tự điện phân của các ion phụ thuộc vào khả năng nhường hoặc nhận electron của chúng: 

- Ở cực âm, chất có tính oxi hóa mạnh hơn (dễ nhận electron hơn) được ưu tiên điện phân trước.

- Ở cực dương, chất có tính khử mạnh hơn (dễ nhường electron hơn) được ưu tiên điện phân trước.

II. Ứng dụng của điện phân trong thực tiễn

- Một số ứng dụng của điện phân: sản xuất kim loại mạnh, mạ điện, tinh chế kim loại,…, cụ thể:

+ Sản xuất nhôm bằng cách điện phân Al₂O₃ nóng chảy:

• Anode: Oxi hóa O^2- thành O₂:

2O^2- → O₂ + 4e

• Cathode: Khử Al³⁺ thành Al:

Al³⁺ + 3e → Al

• Phương trình hóa học của phản ứng điện phân: 2Al₂O₃ 

•  đpnc→  4Al + 3O₂

+ Mạ điện:

• Là quá trình phủ một lớp kim loại lên bề mặt kim loại khác bằng phương pháp điện phân.

• Trong quá trình mạ điện, vật cần mạ được gắn với cực âm của nguồn điện, kim loại mạ được gắn với cực dương và cùng nhúng trong dung dịch chứa ion kim loại cần mạ. Khi có dòng điện chạy qua, các ion kim loại sẽ di chuyển về cực âm, bị khử thành kim loại và phủ lên bề mặt vật cần mạ.

• Mục đích: bảo vệ vật dụng, trang trí.

+ Tinh chế kim loại, ví dụ: Cu:

• Dung dịch chất điện li là CuSO4, cực dương làm bằng đồng có độ tinh khiết thấp, cực âm làm bằng đồng có độ tinh khiết cao.

• Khi dòng điện chạy qua dung dịch, các ion đồng bị điện phân bám lên cực âm tạo lớp đồng tinh khiết. Đồng trong cực dương bị tan ra, các tạp chất lắng xuống đáy bể dưới dạng "bùn dương cực".