Trong công nghiệp, từ nguồn kim loại thô có thể tinh chế kim loại bằng phương pháp điện phân.

a. Nguyên tắc chung để điều chế kim loại là oxi hóa ion kim loại thành kim loại.

b. Trong sự điện phân ở anode xảy ra sự oxi hóa, ở cathode xảy ra sự khử.

c. Các kim loại mạnh như Na, K, Mg, Ca, K… được sản xuất bằng phương pháp điện phân nóng chảy hợp chất ion của chúng.

d. Trong công nghiệp nhôm được sản xuất bằng cách điện phân aluminium oxide nóng chảy.

Do \[A{l_2}{O_3}\] có nhiệt độ nóng chảy rất cao \[\left( {2050^\circ C} \right)\] nên \[A{l_2}{O_3}\]được trộn cùng với cryolite \[\left( {N{a_3}Al{F_6}} \right)\] để tạo thành hỗn hợp nóng chảy ở gần \[1000^\circ C.\] Giải pháp này giúp tiết kiệm nhiều năng lượng, đồng thời tạo ra chất lỏng vừa có tính dẫn điện tốt, vừa nổi lên trên Al lỏng để ngăn cách Al lỏng với không khí. Sơ đồ thùng điện phân được biểu diễn như hình dưới đây:

    Quá trình điện phân được tiến hành với dòng điện có hiệu điện thế thấp (khoảng 5 V) và cường độ dòng điện 100 – 300 kA.

Cho biết: Năng lượng điện tiêu thụ theo lí thuyết:

\({{\rm{A}}_{{\rm{lt}}}} = \frac{{{\rm{U}}{\rm{.}}{{\rm{m}}_{{\rm{Al}}}}{\rm{.F}}}}{{9.3,{{6.10}^6}}}{\rm{(kWh) }}\)

Trong đó:

• m_Al: khối lượng Al được điều chế (gam);

• F: hằng số Faraday, \[F = 96485{\rm{ }}Cmo{l^{ - 1}};\]

    • U: hiệu điện thế áp đặt vào hai cực của bình điện phân (V).

Hiệu suất tiêu thụ điện năng là 95%.

a. Ở anode chỉ có khí \[{O_2}\] thoát ra.

b. Năng lượng điện tiêu thụ thực tế để sản xuất được 1 kg Al là 15 kWh.

c. Tại cathode xảy ra quá trình khử cation \[A{l^{3 + }}.\]

d. Cryolite làm hạ nhiệt độ nóng chảy của \[A{l_2}{O_3},\]do đó giúp tiết kiệm năng lượng tiêu thụ.

Cho pin Galvani Zn-Cu hoạt động với phương trình hóa học sau:

${\text{Zn(s) + Cu}}^{\text{2+}}\text{(aq)}\stackrel{}{\to }{\text{Cu(s) + Zn}}^{\text{2+}}\text{(aq)}$ 

a. Điện cực đồng là cực dương.

b. Khi pin hoạt động thì khối lượng điện cực đồng giảm.

c. Sức điện động chuẩn của pin được tính bằng công thức \[{\rm{E}}_{{\rm{pin}}}^{\rm{o}} = {\rm{E}}_{{\rm{C}}{{\rm{u}}^{{\rm{2 + }}}}{\rm{/Cu}}}^{\rm{o}} - {\rm{E}}_{{\rm{Z}}{{\rm{n}}^{{\rm{2 + }}}}{\rm{/Zn}}}^{\rm{o}}.\]

d. Sức điện động chuẩn của pin là 1,34V. Sử dụng pin này để thắp sáng một bóng đèn nhỏ với cường độ dòng điện chạy qua là I = 0,02A. Cho biết \({\rm{Q = n}}{\rm{.F = I}}{\rm{.t,}}\) trong đó: Q là điện lượng, n là số mol electron đi qua dây dẫn, \({\rm{I}}\) là cường độ dòng điện (A), t là thời gian (giây), F là hằng số Faraday (F = 96500 C.mol^-1). Nếu điện cực kẽm hao mòn 0,1 mol do pin phóng điện thì thời gian tối đa mà pin thắp sáng được bóng đèn là 268 giờ. (Kết quả làm tròn đến hàng đơn vị)

Một pin điện hoá có điện cực Zn nhúng trong dung dịch ZnSO₄ và điện cực Cu nhúng trong dung dịch CuSO₄. Sau một thời gian pin đó phóng điện thì

Sử dụng thiết bị sau với dòng điện một chiều, thực hiện mạ một chiếc thìa bằng kim loại như hình bên dưới:

a. Bạc sẽ bám lên chiếc thìa bởi vì bạc là kim loại rất hoạt động.

b. Dung dịch điện phân là muối bạc tan tốt trong nước.

c. Điện cực kim loại được làm bằng bạc.

d. Chiếc thìa được nối với cực âm của nguồn điện.

Hai nhóm học sinh tiến hành thí nghiệm điện phân dung dịch CuSO₄ với một điện cực than chì và một điện cực bằng đồng (bỏ qua sự thay đổi thể tích của dung dịch khi điện phân).

Nhóm 1: Nối điện cực than chì với cực dương và điện cực đồng với cực âm của nguồn điện.

Nhóm 2: Nối điện cực than chì với cực âm và điện cực đồng với cực dương của nguồn điện.

Hai nhóm đều đưa ra giả thuyết sau: trong quá trình điện phân, nồng độ ion Cu²⁺ giảm dần ứng với màu xanh của dung dịch nhạt dần.

a. Ở nhóm thứ hai, tại anode xảy ra quá trình oxi hoá đồng.

b. Đối với cả hai nhóm đều có kim loại đồng bám vào cathode.

c. Ở nhóm thứ nhất, pH của dung dịch điện phân giảm dần.

d. Giả thuyết đúng với nhóm thứ nhất và sai với nhóm thứ hai.

Tiến hành điện phân dung dịch NaCl bão hoà với điện cực trơ, không sử dụng màng ngăn xốp. Bố trí thí nghiệm như hình vẽ sau:

a. Dung dịch thu được sau điện phân có khả năng tẩy màu.

b. Thí nghiệm trên được sử dụng để điều chế kim loại Na trong công nghiệp.

c. Quá trình xảy ra tại cathode là: \[2{H_2}O \to {O_2} + 4{H^ + } + 4e.\]

d. Quá trình xảy ra tại anode là: \[2{H_2}O + 2e \to {H_2} + 2O{H^ - }.\]