Bài 12. Điện phân
Nội dung lý thuyết
I. Khái niệm và thứ tự điện phân
1. Khái niệm điện phân
- Ví dụ: Sodium chloride (NaCl) nóng chảy điện li thành các ion Na+ và Cl− chuyển động tự do. Trong điện trường, các ion sẽ di chuyển về các cực trái dấu. Ở một hiệu điện thế đủ lớn, trên bề mặt các điện cực xảy ra các quá trình:
| Cực âm (cathode) | Quá trình khử ion Na+ | Na+ + e → Na |
| Cực dương (anode) | Quá trình khử ion Cl- | Cl- → 1/2 Cl2 + e |
Phương trình hoá học của phản ứng điện phân NaCl nóng chảy:
NaC(l) \(\underrightarrow{đpnc}\) Na(l) + \(\dfrac{1}{2}\) Cl2(g)
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 dương, chất có tính khử mạnh hơn (dễ nhường electron hơn) được ưu tiên điện phân trước.
- Ví dụ: Điện phân dung dịch NaCl bão hoà với điện cực trơ, có màng ngăn:
- Tại cực âm có ion Na+ và H2O + H2O (H+) dễ nhận e hơn Na+ nên ưu tiên xảy ra quá trình: 2H2O(l) + 2e → H2(g) + 2OH-(aq) | - Tại điện cực dương có Cl- và H2O + Cl- được ưu tiên điện phân theo quá trình: 2Cl-(aq) → Cl2(aq) + 2e |
Phương trình hoá học của phản ứng điện phân:
2NaCl(aq) + 2H2O(l) → 2NaOH(aq) + Cl2(g) + H2(g)
Khi điện phân dung dịch NaCl với điện cực trơ và không có màng ngăn, trong quá trình điện phân, NaCl sinh ra ở cathode sẽ phản ứng với khí Cl2 sinh ra ở anode theo phương trình hoá học:
2NaOH(aq) + Cl2(aq) → NaOCl(aq) + NaCl(aq) + H2O(l)
Dung dịch sản phẩm thu được gọi là nước Javel.
III. Ứng dụng của điện phân trong thực tiễn
- Điện phân có nhiều ứng dụng trong thực tiễn, như sản xuất kim loại mạnh (Na, Al...), mạ điện, tinh chế kim loại,...
- Ví dụ:
