Định luật điện phân Faraday

Định luật điện phân Faraday là một định luật điện phân cơ bản do Michael Faraday đưa ra năm 1833. Trong bài viết này VnDoc sẽ chia sẻ cho các bạn một số kiến thức về định luật Faraday, mời các bạn cùng tìm hiểu.

1. 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.

2. Công thức định luật Faraday

m = \frac{{A.I.t}}{{n.F}}

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)

3. Biểu thức liên hệ

Q = I.t = 96500.ne =>{n_e} = \frac{{I.t}}{F} (ne là số mol electron trao đổi ở điện cực)

4. Bài tập ví dụ về điện phân

Ví dụ 1: Điện phân 100 ml dung dịch NaCl với điện cực trơ có màng ngăn với cường độ dòng điện I = 1,93A. Dung dịch thu được sau khi điện phân có pH = 12. Biết thể tích dung dịch không đổi, clo không hòa tan trong nước và hiệu suất điện phân 100%. Thời gian tiến hành điện phân là:

A. 50 s

B. 60 s

C. 100 s

D. 200 s

Hướng dẫn giải

pH = 12 [OH-] = 10-2 nOH- = 10-3 M

Tại catot (–) xảy ra phản ứng:

2H2O + 2e → H2 + 2OH-

ne = 10-3 mol

t = 50 s

hoặc mH2 = 10-3 gam

t = 50 s

Đáp án A

Ví dụ 2: Điện phân dung dịch CuSO4 với cường độ dòng điện I = 3,574 A trong thời gian t = 5400s. Hãy tính thể tích khí thu được ở catot.

A. 1,12 lít

B. 2,24 lít

C. 3,36 lít

D. 4,48 lít

Hướng dẫn giải

Sơ đồ biểu diễn quá trình điện phân dung dịch CuSO4

Anot (+)

SO42-, H2O

2H2O → 4H+ + O2- + 4e

           0,05  0,2
Catot (-)

Cu2+, H2O

Cu2+ + 2e → Cu

     0,2   0,1
Áp dụng định luật Faraday

mCu = Alt/nF = 64.3,574.5400/2.96500 = 6,4 gam

nCu = 0,1 mol

=> VO2 = 0,05.22,4 = 1,12 lít

5. Ứng dụng của điện phân

Sự điện phân có nhiều ứng dụng trong công nghiệp

1. Điều chế các kim loại (xem bài điều chế các kim loại)

2. Điều chế một số phi kim như H2, O2, F2, Cl2

3. Điều chế một số hợp chất như NaOH, H2O2, nước Gia – ven

4. Tinh chế một số kim loại như Cu, Pb, Zn, Fe, Ag, Au…

5. Mạ điện

Điện phân với anot tan cũng được dùng trong mạ điện, nhằm bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn và tạo vẻ đẹp cho vật mạ. Anot là kim loại dùng để mạ (như hình vẽ là vàng) còn catot là vật cần mạ (cái thìa). Lớp mạ thường rất mỏng, có độ dày từ 5.10-5 ÷ 1.10-3 cm.

6. Bài tập vận dụng

Câu 1. Điện phân nóng chảy m gam NaCl, đến khi kết thúc quá trình điện phân thì ở anot thu được 2,24 lít khi (đktc). Xác định giá trị của m

A. 11,7 gam

B. 5,85 gam

C. 23,4 gam

D. 8,775 gam

Câu 2. Điện phân Al2O3 nóng chảy, dư với dòng điện có I = 16,1A, thời gian là 30 giờ. Khối lượng nhôm thu được là:

A. 216g

B. 162g

C. 324g

D. 108g

Câu 3. Điện phân nóng chảy 2.34 gam NaCl với cường độ dòng điện một chiều I = 9.65A. Tính khối lượng Na bám vào catot khi thời gian điện phân là 200 giây.

A. 0,23 gam

B. 0,276 gam

C. 0,345 gam

D. 0,46 gam

Câu 4. Điện phân 100ml dung dịch CuSO4 0,2M với cường độ I = 9,65A. Tính khối lượng Cu bám bên catot khi thời gian điện phân t1 = 200s và t2 = 500s (với hiệu suất là 100%)

A. 0,32g; 0,64g

B. 0,64g; 1,28g

C. 0,64g; 1,32g

D.0,32g; 1,28g

Câu 5. Điện phân dung dịch CuSO4 bằng điện cực trơ với dòng điện có cường độ I = 0,5A trong thời gian 1930 giây thì khối lượng đồng và thể tích khí O2 sinh ra là

A. 0,64g và 0,112 lit

B. 0,2g và 0,056 lít

C. 0,96g và 0,168 lít

D. 1,28g và 0,224 lít

Câu 6. Điện phân 500 ml dung dịch CuSO4 với cường độ dòng điện không đổi thì sau 600s, nước bắt đầu bị điện phân ở cả 2 điện cực.nếu thời gian điện phân là 300s thì khối lượng Cu thu được bên catot là 3,2g. Tính nồng độ mol của CuSO4 trong dung dịch ban đầu và cường độ dòng điện.

A. 0,1M; 16,08A

B. 0,25M; 16,08A

C. 0,20 M; 32,17A

D. 0,12M; 32,17A

Câu 7. Điện phân 100 ml dung dịch CuSO4 0,12M thu được 0,384g Cu bên catot lúc t1= 200s; nếu tiếp tục điện phân với cường độ I2 bằng 2 lần cường độ I1 của giai độan trên thì phải tiếp tục điện phân trong bao lâu để bắt đầu sủi bọt bên catot? Cho Cu = 64.

A.150s

B.200s

C.180s

D.100s

Câu 8. Điện phân 200 ml dung dịch CuSO4 với điện cực trơ bằng dòng điện một chiều I = 9,65 A. Khi thể tích khí thoát ra ở cả hai đện cực đều là 1,12 lít (đktc) thì dừng điện phân. Khối lượng kim loại sinh ra ở catốt và thời gian điện phân là:

A. 3,2g và 1000s

B. 2,2g và 800s

C. 6,4g và 3600s

D. 5,4g và 1800s

Câu 9. Điện phân dùng điện cực trơ dung dịch muối sunfat kim loại hoá trị II với cường độ dòng điện 3A. Sau 1930 giây thấy khối lượng catot tăng 1,92 gam. Cho biết tên kim loại trong muối sunfat

A. Fe

B. Ca

C. Cu

D. Mg

Câu 10. Điện phân dung dịch một muối nitrat kim loại với hiệu suất dòng điện là 100%, cường độ dòng điện không đổi là 7,72A trong thời gian 9 phút 22,5 giây. Sau khi kết thúc khối lượng catot tăng lên 4,86 gam do kim loại bám vào. Kim loại đó là

A. Cu

B. Ag

C. Hg

D. Pb

....................................

Mời các bạn tham khảo thêm một số tài liệu liên quan:

Trên đây VnDoc đã giới thiệu tới các bạn Định luật điện phân Faraday. Để có thể nâng cao kết quả trong học tập, VnDoc xin giới thiệu tới các bạn học sinh tài liệu Giải bài tập Toán 11, Chuyên đề Hóa học 11, Giải bài tập Hoá học 11. Tài liệu học tập lớp 11 mà VnDoc tổng hợp và đăng tải.

Để tiện trao đổi, chia sẻ kinh nghiệm giảng dạy và học tập môn học THPT, VnDoc mời các bạn truy cập nhóm riêng dành cho lớp 11 sau: Nhóm Tài liệu học tập lớp 11 để có thể cập nhật được những tài liệu mới nhất.

Đánh giá bài viết
1 9.060
0 Bình luận
Sắp xếp theo
Chuyên đề Hóa học 11 Xem thêm