Nội dung lý thuyết
- Điện phân là quá trình oxi hoá - khử xảy ra trên bề mặt các điện cực khi có dòng điện một chiếu đi qua chất điện li nóng chảy hoặc dung dịch chất điện li.
- Quá trình điện phân NaCl nóng chảy có thể biểu diễn qua sơ đồ sau:
| 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)
- Nguyên tắc điện phân nóng chảy:
• Tại cathode (điện cực âm): xảy ra quá trình khử ion dương.
• Tại anode (điện cực dương): xảy ra quá trình oxi hoá ion âm.
- Nguyên tắc điện phân dung dịch: ở cathode, ưu tiên điện phân chất có tính oxi hoá mạnh hơn; ở anode, ưu tiên điện phân chất có tính khử mạnh hơn.
- Khi điện phân dung dịch, ngoài các ion của chất điện phân, còn có sự tham gia của dung môi H2O.
- 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)
- Hiện tượng điện phân có nhiều ứng dụng trong thực tế sản xuất và đời sống như luyện kim, tinh luyện đồng, điều chế chlorine, sodium hydroxide, mạ điện, ...
+ Kim loại nhôm được sản xuất trong công nghiệp bằng phương pháp điện phân nóng chảy aluminium oxide (Al2O3), điện cực than chì, khi có mặt cryolite (Na3AlF6) nóng chảy.
2Al2O3 \(\underrightarrow{đpnc}\) 4Al + 3O2
+ Phương pháp điện phân với anode tan được dùng để tinh chế một số kim loại như Cu, Ag,... Phương pháp này cũng được sử dụng trong kĩ thuật mạ điện nhằm mục đích bảo vệ kim loại không bị ăn mòn và làm chúng trở nên sáng bóng, đẹp với lớp mạ rất mỏng. Trong kĩ thuật mạ điện, anode là kim loại dùng để mạ (như Ag, Cu, Au, Cr, Ni, Sn, ...) và cathode là vật cần mạ.
+ Ví dụ: Trong sản xuất vỏ hộp, người ta có thể tráng thiếc (Sn) lên bề mặt thép bằng phương pháp điện phân với anode làm bằng Sn và cathode là vật làm bằng thép cần được mạ.