Ôn tập Hóa 12 – Nâng cao - Phần Điện phân

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