Sự điện phân là quá trình oxi hóa - khử xảy ra trên bề mặt các điện cực khi có dòng điện một chiều đi qua chất điện li nóng chảy hoặc dung dịch chất điện li nhằm thúc đẩy một phản ứng hóa học mà nếu không có dòng điện, phản ứng sẽ không tự xảy ra. Trong thiết bị điện phân khi điện phân dung dịch:

*Anot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng oxi hóa. Anot được nối với cực dương của nguồn điện một chiều.

+ Gốc axit có chứa oxi không bị điện phân (ví dụ: NO₃^-, SO₄^2-, PO₄^3-, CO₃^2-, ClO₄^-, …). Khi đó nước bị điện phân theo bán phản ứng: 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e

+ Thứ tự anion bị điện phân: S^2- >I^- >Br^- >Cl^- >RCOO^- >OH^- >H₂O

*Catot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng khử. Catot được nối với cực âm của nguồn điện một chiều.

+ Nếu dung dịch có chứa nhiều cation thì cation nào có tính oxi hóa mạnh hơn sẽ bị điện phân trước.

+ Một số cation không bị điện phân như K⁺,Na⁺, Ca²⁺, Ba²⁺, Mg²⁺, Al³⁺… Khi đó nước bị điện phân theo bán phản ứng: 2H₂O + 2e → H₂ + 2OH^- 

Thí nghiệm 1: Một sinh viên thực hiện quá trình điện phân dung dịch X chứa đồng thời AgNO₃, Fe(NO₃)₃, Cu(NO₃)₂, Fe(NO₃)₂ bằng hệ điện phân sử dụng các điện cực than chì.

Thí nghiệm 2: Sinh viên đó tiếp tục thực hiện điện phân dung dịch CuCl₂. Sau một thời gian sinh viên quan sát thấy có 6,4 gam kim loại bám vào catot. Biết nguyên tử khối của Cu và Cl lần lượt là 64 và 35,5.

ận biết

Trong thí nghiệm 1, thứ tự điện phân các cation tại catot là

Điện phân l00 ml dung dịch CuSO₄ 0,2M với cường độ dòng điện I = 9,65A. Khối lượng Cu bám trên catot khi thời gian điện phân t₁ = 200s và t₂ = 500s (hiệu suất điện phân là 100%) lần lượt là

Điện phân một lượng dư dung dịch KCl với điện cực trơ, màng ngăn xốp thời gian 16,1 phút dòng điện I = 5A thu được 500 ml dung dịch X. pH của dung dịch X có giá trị là

Điện phân 200 ml dung dịch CuSO₄ với I = 1,93 A tới khi catot bắt đầu có bọt khí thoát ra thì dừng lại, cần thời gian là 250 giây. Thể tích khí thu được ở anot (đktc) là

*Anot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng oxi hóa. Anot được nối với cực dương của nguồn điện một chiều.

+ Nếu điện phân chứa các gốc axit có chứa oxi NO₃^-, SO₄^2-, PO₄^3-, CO₃^2-, ClO₄^-, … thì nước sẽ tham gia điện phân theo phương trình: 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e.

+ Thứ tự anion bị oxi hóa: S^2- >I^- >Br^- >Cl^- >RCOO^- >OH^- >H₂O.

*Catot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng khử. Catot được nối với cực âm của nguồn điện một chiều.

+ Nếu điện phân dung dịch có các cation K⁺, Na⁺, Ca²⁺, Ba²⁺, Mg²⁺, Al³⁺ thì nước sẽ tham gia điện phân theo phương trình: 2H₂O + 2e → H₂ + 2OH^-.

+ Nếu trong dung dịch có nhiều cation thì cation nào có tính oxi hóa mạnh hơn sẽ bị điện phân trước.

+ Nếu điện phân không dùng các anot trơ (graphit, platin) mà dùng các kim loại như Ni, Cu, Ag, … thì các kim loại này dễ bị oxi hóa hơn các anion (thế oxi hóa - khử của chúng thấp hơn) và do đó chúng tan vào dung dịch (anot tan).

Thí nghiệm 1: Một sinh viên thực hiện quá trình điện phân dung dịch CuCl₂ bằng hệ điện phân sử dụng điện cực Cu.

Thí nghiệm 2: Sinh viên đó tiếp tục thực hiện điện phân dung dịch X bao gồm dung dịch Cu(NO₃)₂ và NaCl. Sau một thời gian, sinh viên quan sát thấy có 6,4 gam kim loại bám vào catot và anot chỉ thoát ra 1 khí duy nhất. Biết nguyên tử khối của Cu, N, O, Na và Cl lần lượt là 64, 14, 16, 23 và 35,5.

Từ Thí nghiệm 2, khối lượng dung dịch giảm là

Điện phân dung dịch CuSO₄ với điện cực trơ, cường độ dòng điện 10A. Khi ở anot có 4 gam khí oxi bay ra thì ngưng. Phát biểu nào sau đây là đúng ?

+ Anot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng oxi hóa. Anot được nối với cực dương của nguồn điện một chiều.

+ Catot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng khử. Catot được nối với cực âm của nguồn điện một chiều.

Cho dãy điện hóa sau:

Thí nghiệm 1:  Một sinh viên thực hiện quá trình điện phân dung dịch chứa đồng thời Pb(NO₃)₂ và Al(NO₃)₃ bằng hệ điện phân sử dụng các điện cực than chì.

Thí nghiệm 2: Sinh viên đó tiếp tục thực hiện điện phân theo sơ đồ như hình bên.

Sau một thời gian, sinh viên quan sát thấy có 3,84 gam kim loại đồng bám lên điệc cực của bình 1. Biết trong hệ điện phân nối tiếp, số điện tử truyền dẫn trong các bình là như nhau. Nguyên tử khối của Ag, Cu và Al lần lượt là 108; 64 và 27 đvC. 

Nếu trong thí nghiệm 1, người sinh viên đổi 2 điện cực than chì bằng 2 điện cực kim loại Pb, phản ứng nào xảy ra ở catot và anot?

Điện phân dung dịch X gồm 0,04 mol AgNO₃ và 0,06 mol Fe(NO₃)₃ với I = 5,36A, điện cực trơ, sau t giây thấy catot tăng 5,44 gam. Giá trị của t là