Ứng dụng của hiện tượng điện phân

Cùng Top lời giải trả lời chi tiết, chính xác câu hỏi: “Ứng dụng của hiện tượng điện phân” và đọc thêm phần kiến thức tham khảo giúp các bạn học sinh ôn tập và tích lũy kiến thức bộ môn Vật lý 11.

Trả lời câu hỏi: Ứng dụng của hiện tượng điện phân?

Hiện tượng điện phân có nhiều ứng dụng trong thực tế sản xuất và đời sống như luyện kim, tinh luyện đồng, điều chế clo, xút, mạ điện, đúc điện…

a. Luyện kim

- Công nghệ luyện nhôm chủ yếu dựa vào hiện tượng điện phân quặng nhôm nóng chảy.

- Bể điện phân có cực dương là quặng nhôm nóng chảy, cực âm bằng than, chất điện phân là muối nhôm nóng chảy, dòng điện chạy qua khoảng 104A.

b. Mạ điện

- Bể điện phân có anot là một tấm kim loại để mạ, catot là vật cần mạ.

- Chất điện phân thường là dung dịch muối kim loại để mạ. Dòng điện qua bể mạ được chọn một cách thích hợp để đảm bảo chất lượng của lớp mạ.

Trong các hoạt động sản xuất chế tạo và trong hóa học, điện phân là một phương thức mà sử dụng dòng điện một chiều nhằm mục đích thúc đẩy phản ứng hóa học mà nếu như không có dòng điện thì nó sẽ không tự xảy ra. Xét về mặt thương mại điện phân đóng vai trò quan trọng vì đó là một khâu trong hoạt động tách riêng những nguyên tố hóa học từ các nguồn tài nguyên trong tự nhiên ví dụ như quặng. Vậy thì để hiểu rõ hơn mời các bạn cùng Top lời giải tìm hiểu về điện phân thông qua phần tóm tắt dưới đây.

Kiến thức tham khảo về hiện tượng điện phân

1. Hiện tượng điện phân là gì?

Hiện tượng điện phân là hiện tượng khi có dòng điện chạy qua dung dịch điện phân thì có sự xuất hiện của các chất mới trong dung dịch điện phân ấy.

2. Dòng điện trong ᴄhất điện phân là gì?

Dòng điện trong ᴄhất điện phân là khái niệm đượᴄ dùng để ᴄhỉ dòng dịᴄh ᴄhuуển ᴄó hướng ᴄủa ᴄáᴄ ion. Những ion âm ѕẽ dịᴄh ᴄhuуển ᴠề anot ᴄòn ᴄáᴄ ion dương ѕẽ di ᴄhuуển ᴠề ᴄatot. Ion ᴄó trong ᴄhất điện phân là do ѕự phân li ᴄủa ᴄáᴄ phân tử ᴄhất tan ᴄó trong môi trường dung môi.

Khi ᴄáᴄ ion di ᴄhuуển đến ᴄáᴄ điện ᴄựᴄ thì ᴄhúng ѕẽ thựᴄ hiện trao đổi eleᴄtron ᴠới ᴄáᴄ điện ᴄựᴄ ѕau đó đượᴄ giải phóng ngaу tại đó hoặᴄ đượᴄ tham gia ᴄáᴄ phản ứng phụ kháᴄ. Một trong những phản ứng phụ phổ biến đó đó là phản ứng ᴄựᴄ dương tan. Phản ứng phụ nàу хảу ra tại ᴄáᴄ bình điện phân ᴄó anot là kim loại mà ᴄầu muối ᴄủa nó ᴄó mặt trong dung dịᴄh điện phân.

Ví dụ: Xét trường hợp bình điện phân đựng dung dịch CuSO₄ với cực dương bằng đồng: 

Khi có dòng điện chạy qua, cation Cu²⁺ chạy về catôt và nhận electron trở thành nguyên tử Cu bám vào điện cực.

Cu²⁺  + 2e^- → Cu

Ở anôt, electron bị kéo về cực dương của nguồn điện, tạo điều kiện hình thành ion Cu²⁺ trên bề mặt tiếp xúc với dung dịch.

Cu → Cu²⁺   + 2^e- 

Khi anion (SO₄)^2- chạy về anôt, nó kéo  ion Cu²⁺ vào dung dịch. Như vậy, đồng ở anôt sẽ tan dần vào trong dung dịch. Đó là hiện tượng dương cực tan.

3. Bản chất dòng điện trong chất điện phân

- Dòng điện trong chất điện phân là dòng ion dương và ion âm chuyển động có hướng theo hai chiều ngược nhau.

+ Ion dương chạy về phía catôt nên gọi là cation

+ Ion âm chạy về phía anôt nên gọi là anion.

- Dòng điện trong chất điện phân không chỉ tải điện lượng mà còn tải cả vật chất (theo nghĩa hẹp) đi theo. Tới điện cực chỉ có êlectron có thể đi tiếp, còn lượng vật chất đọng lại ở điện cực, gây ra hiện tượng điện phân.

- Chất điện phân không dẫn điện tốt bằng kim loại.

4. Các hiện tượng diễn ra ở điện cực

- Các ion chuyển động về các điện cực có thể tác dụng với chất làm điện cực hoặc với dung môi tạo nên các phản ứng hóa học gọi là phản ứng phụ trong hiện tượng điện phân.

- Hiện tượng dương cực tan xảy ra khi các anion đi tới anot kéo các ion kim loại của điện cực vào trong dung dịch.

5. Định luật Faraday

a. Phát biểu định luật Faraday

Khối lượng chất giải phóng ở mỗi điện cực tỉ lệ với điện lượng đi qua dung dịch và đương lượng của chất.

Trong đó:

m: Khối lượng chất giải phóng ở điện cực (gam)

A: Khối lượng mol nguyên tử của chất thu được ở điện cực

n: Số electron mà nguyên tử hoặc ion đã cho hoặc nhận

I: Cường độ dòng điện (A)

t: Thời gian điện phân (s)

F: Hằng số Faraday là điện tích của 1 mol electron hay điện lượng cần thiết để 1 mol electron chuyển dời trong mạch ở catot hoặc ở anot (F = 1,602.10-19.6,022.1023 ≈ 96500 C.mol-1)

Q = I.t = 96500.ne => (ne là số mol electron trao đổi ở điện cực)