Bài toán về Dòng điện trong chất điện phân Vật lí lớp 11

THẦY SAN: ĐT 0964 889 884

NHẬN DẠY KÈM, DẠY NHÓM, BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI, ÔN THI ĐẠI

HỌC CHẤT LƯỢNG CAO LỚP 10, 11, 12

1

I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT – CÔNG THỨC CẦN NHỚ 1. Thuyết điện li a) Sự phân li và sự tái hợp:  Sự phân li: là hiện tƣợng khi muối, axit, bazơ đƣợc hòa tan vào nƣớc, các phân tử của chúng dễ dàng tách ra thành các ion trái dấu. Ví dụ: + - NaCl Na +(Cl)   Sự tái hợp: là hiện tƣợng sau khi phân li, trong khi chuyển động nhiệt hỗn loạn một số ion dƣơng có thể kết hợp lại với ion âm khi va chạm để trở thành phân tử trung hòa. Ví dụ: + - Na +(Cl) NaCl  * Chú ý: - Với cùng một điều kiện thì quá trình phân li và quá trình tái hợp là cân bằng nhau. Do vậy trong dung dịch điện phân luôn tồn tại các hạt mang điện tự do là ion dƣơng và ion âm. - Số lƣợng phân tử bị phân li phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ của dung dịch. b) Nội dung thuyết điện li: - Trong dung dịch, các hợp chất hóa học nhƣ axit, bazơ và muối bị phân li (một phần hoặc toàn bộ) thành các nguyên tử (hoặc nhóm nguyên tử tích điện) gọi là ion. - Ion có thể chuyển động tự do trong dung dịch và trở thành hạt tải điện. * Chú ý: Hạt tải điện trong dung dịch điện phân là các ion dƣơng và ion âm tự do. - Axit phân li thành ion âm (gốc axit)- và ion dƣơng H+. Ví dụ: + 2- 2 4 H SO 2H +(SO4) 

- Bazơ phân li thành ion âm (OH)- và ion dƣơng (kim loại)+. Ví dụ: + - NaOH Na +(OH)  - Muối phân li thành ion âm (gốc axit)- và ion dƣơng (kim loại)+. Ví dụ: + - NaCl Na +(Cl)  2. Chất điện phân - hiện tượng điện phân a) Chất điện phân: Các dung dịch axit, bazơ, muối và các muối nóng chảy có khả năng dẫn điện tốt gọi là chất điện phân. b) Hiện tượng điện phân: Là hiện tƣợng xảy ra ở các điện cực khi điện phân chất điện phân. 3. Bản chất dòng điện trong chất điện phân a) Bản chất: Dòng điện trong chất điện phân là dòng dịch chuyển có hướng của các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm ngược chiều điện trường. - Ion dƣơng chạy về phía catôt gọi là cation. - Ion âm chạy về phía anôt nên gọi là anion. b) Đặc điểm: - Dòng điện qua bình điện phân tuân theo đúng định luật Ôm. - Vì mật độ các ion trong chất điện phân thƣờng nhỏ hơn mật độ electron tự do trong kim loại. Khối lƣợng và kích thƣớc của ion lớn hơn khối lƣợng và kích thƣớc của electron nên tốc độ chuyển động có hƣớng của chúng nhỏ hơn. Môi trƣờng dung dịch lại rất mất trật tự nên cản trở mạch chuyển động của các ion => Chất điện phân không dẫn điện tốt bằng kim loại. - 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 electron có thể đi tiếp, còn lƣợng vật chất đọng lại ở điện cực, gây ra hiện tượng điện phân. 4. Các hiện tượng diễn ra ở điện cực

DẠNG 2. BÀI TOÁN VỀ DÕNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN

ThuVienDeThi.com

THẦY SAN: ĐT 0964 889 884

NHẬN DẠY KÈM, DẠY NHÓM, BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI, ÔN THI ĐẠI

HỌC CHẤT LƯỢNG CAO LỚP 10, 11, 12

2

a) Phản ứng phụ: Là phản ứng hóa học thứ cấp xuất hiện khi có hiện tƣợng điện phân. - Các ion âm dịch chuyển đến anôt, nhƣờng êlectron cho anôt, còn các ion dƣơng đến catôt nhận êlectron từ catôt để trở thành phần tử trung hòa. - Các phân tử trung hoà vừa tạo ra có thể bám vào điện cực, hoặc bay ra khỏi dung dịch dƣới dạng khí; Chúng cũng có thể tác dụng với điện cực và dung môi, gây ra phản ứng hoá học. b) Hiện tượng dương cực tan: Là hiện tƣợng dƣơng cực bị hòa tan khi điện phân dung dịch muối kim loại mà anôt làm bằng chính kim loại của muối ấy. 5. Các định luật Farađây a) Định luật Farađây thứ nhất: Khối lƣợng vật chất đƣợc giải phóng ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ thuận với điện lƣợng chạy qua bình đó. m = kq = k.I.t

b) Định luật Farađây thứ hai: Đƣơng lƣợng điện hóa k của một nguyên tố tỉ lệ với đƣơng lƣợng gam A

n

của chất đó.

Hệ số tỉ lệ 1

F gọi là số Farađây. 1 A k = . F n

Kết hợp hai biểu thức ta có biểu thức của định luật Farađây: 1 A 1 A m = . .I.t = . .q F n F n (g)

* Trong đó: m : khối lƣợng chất đƣợc giải phóng điện cực (g); F : hằng số Farađây; F ≈ 96500 (C/mol); A : …