Phương pháp giải toán điện phân

VnHocTap.com giới thiệu đến các em học sinh lớp 12 bài viết Phương pháp giải toán điện phân, nhằm giúp các em học tốt chương trình Hóa học 12.

Nội dung bài viết Phương pháp giải toán điện phân:
PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN ĐIỆN PHÂN. NỘI DUNG PHƯƠNG PHÁP. NỘI DUNG: Định nghĩa: Điện phân là một quá trình oxi hóa khử xảy ra trên bề mặt các điện cực khi có dòng điện một chiều đi qua. Quy tắc: Quy tắc catot (quy tắc âm cực): Tại catot nhận các ion dương chạy về và tại đây xảy ra quá trình khử cation kim loại MD+, H+, H2O. Các cation kim loại nhóm IA, IIA, Alf không bị khử. H2O bị khử theo phản ứng: 2H2O + 2e → H2 + 2OH. Các cation kim loại khác bị khử lần lượt theo trật tự trong dãy điện hóa. Mh+ + ne → M. Quy tắc anot (quy tắc dương cực): Tại anot nhận các ion âm chạy về và tại đây xảy ra quá trình oxi hóa. Các anion gốc axit có oxi và F không bị oxi hóa: SO42-, NO3-, PO4*-. (trừ anion gốc axit hữu cơ). H2O bị oxi hóa theo phản ứng: 2H20 – 4e + O2 + 4H+. Các trường hợp khác bị điện phân theo trật tự: S2- > Br > C1 > OH- > H2O.
Phân loại điện phân: Điện phân nóng chảy: Dùng điều chế các kim loại hoạt động mạnh (thường điện phân nóng chảy muối halogenua hoặc bazơ của kim loại tương ứng, dung dịch đem điện phân nóng chảy phải cô cạn). Điện phân dung dịch: Điều chế các kim loại hoạt động trung bình và yếu (có sự tham gia của nước). Định luật Faraday: Cách phát biểu thứ nhất (dựa trên biểu thức toán học): M khối lượng đơn chất X thu được ở điện cực. A: khối lượng mol nguyên tử của X. N: số electron mà cation hoặc anion trao đổi. I: cường độ dòng điện (A). T: thời gian điện phân. F: hằng số Faraday. F = 96500 khi thời gian tính bằng s. F = 26,8 khi thời gian tính bằng giờ. Cách phát biểu thứ hai: Khi điện lượng tải qua mạch là 96500C thì đã có một mol electron chuyển dời trong mạch do catot phóng ra để khử cation (M”, H*) hay H2O; và anot thu vào để oxi hóa anion (gốc axit, OH-) hay H2O hoặc kim loại làm anot.
Chú ý: Để tính nhanh kết quả ta nên dùng công thức (2*). Để giải được bài toán điện phân cần nắm vững các cơ sở sau: Khối lượng catot tăng lên chính là khối lượng của kim loại tạo thành sau điện phân bám vào. Phải chỉ rõ bám vào catot bình điện phân là một hay nhi (có thể phải biện luận thủ đúng hoặc sai theo trật tự phản ứng). Khối lượng của dung dịch trước và sau khi điện phân luôn thay đổi, được xác định. Chất rắn thoát ra có thể là kim loại, có thể là chất kết tủa của kim loại hoặc do cả hai. Chất khí thoát ra sau điện phân gồm cả khí thoát ra ở catot và anot (trừ khí gây phụ, tạo sản phẩm tan trong dung dịch). Nếu đề yêu cầu tính lượng khí, phải xác định rõ đó là khí ở điện cực nào, hay là khí sau điện phân. Điện phân dung dịch một muối cho đến khi catot bắt đầu có khí thoát ra thì ngừng nghĩa là tiến hành điện phân dung dịch muối cho đến hoàn toàn thì chấm dứt điện phân. Việc tính toán ở bài toán điện phân thường khá đơn giản, chủ yếu xoay quanh 3 yếu tố: cường độ dòng điện, thời gian điện phân và lượng chất thoát ra ở điện cực. Đề sẽ cho 2 trong 3 yếu tố trên và hỏi yếu tố còn lại. Do đó nếu cho rõ ràng I, t thì trước hết tính số mol electron trao đổi trong quá trình điện phân n = 2. Ngược lại nếu cho lượng chất thoát ra ở điện cực hoặc sự thay đổi về khối lượng dung dịch, khối lượng điện cực, pH… thì tìm cách tính ngay số mol electron theo lượng chất tạo thành để thế vào công thức n = 4 rồi tính I hoặc t.