Bài giảng Vật lí Lớp 11 - Tiết 26+27, Bài 14: Dòng điện trong chất điện phân - Trường THPT Quang Trung

Chương III: DỊNG ĐIỆN TRONG CÁC MƠI TRƯỜNG 
Bài 14: 
Dịng điện trong chất điện phân 
TRƯỜNG THPT QUANG TRUNG 
I. Thuyết điện ly: 
1.Phát biểu: 
 	Trong dung dịch, các hợp chất hố học như axit, bazơ và muối bị phân li (một phần hoặc tồn bộ) thành các nguyên tử (hoặc một nhĩm nguyên tử) tích điện gọi là ion ; ion cĩ thể chuyển động tự do trong dung dịch và trở thành chất tải điện . 
+ Axit phân li thành ion âm (gốc axit) - và ion dương H + 
+ Bazơ phân li thành ion âm (OH) - và ion dương (kim loại) + 
 + Muối phân li thành ion âm (gốc axit) - và ion dương (kim loại) + 
 	Một số bazơ và muối khơng cĩ chứa ion kim loại : (NH 4 )OH, (NH 4 )Cl  cũng phân li thành ion âm và dương 
Sự thay đổi của dịng điện khi cho axit vào 
Mơ hình dung dịch điện phân 
III. Bản chất của dịng điện trong chất điện phân: 
1. Định nghĩa: 
	Dòng điện trong lòng chất điện phân là dòng ion dương và ion âm chuyển động có hướng theo hai chiều ngược nhau. 
	 * Lưu ý: 
 + Chất điện phân không dẫn điện tốt bằng kim loại 
 + Những vật chất đi theo dòng điện bị đóng ở điện cực gây hiện tượng điện phân 
III. Các hiện tượng diễn ra ở điện cực. Hiện tượng cực dương tan. 
	 Hiện tượng cực dương tan: 
	- Hiện tượng cực dương tan xảy ra khi các anion đi tới anơt kéo các ion kim loại của điện cực vào trong dung dịch. 
	- Các hiện tượng diễn ra ở canơt và anơt trong bình điện phân là cùng một phản ứng cân bằng nhưng xảy ra theo hai chiều ngược nhau. 
Cu 2+ + 2e - → Cu 
Cu → Cu 2+ + 2e - 
 	- Nếu phản ứng diễn ra theo chiều này là thu năng lượng thì phản ứng diễn ra theo chiều ngược lại tỏa năng lượng → tổng cộng lại điện năng khơng bị tiêu hao troong quá trình phân tích các chất mà chỉ bị tiêu hao vì tỏa nhiệt → bình điện phân khơng khác gì một điện trở. 
Hình ảnh minh họa cho hiện tượng 
Bình điện phân cĩ điện cực làm bằng graphit 
	 Graphit dẫn điện nhưng khơng tạo thành ion cĩ thể tan vào dung dịch điện phân → các phản ứng diễn ra ở điện cực phức tạp hơn. 
	Kết quả chỉ cĩ nước bị phân tách ra : hidrơ bay ra ở catơt và oxi bay ra ở anơt. 
	Năng lượng của dịng điện thực hiện việc phân tách tỉ lệ với điện lượng chạy qua bình điện phân: 
	 W = E p .I.t 
	trong đĩ: E p được gọi là suất phản điện của bình điện phân 
IV. Các định luật Faraday 
	 Vì dịng điện trong chất điện phân tải điện lượng cùng với vật chất nên khối lượng chất đi đến điện cực: 
	- tỷ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình điện phân. 
	- tỷ lệ thuận với khối lượng của ion 
	- tỷ lệ nghịch với điện tích của ion. 
→ Hình thành nên các định luật Faraday 
* Định luật Faraday thứ nhất: 
1. Phát biểu: 
Khối lượng vật chất được giải phĩng ở điện cực bình điện phân tỷ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình đĩ. 
2. Cơng thức: 
trong đĩ: 
k: đương lượng điện hĩa 
m : khối lượng chất giải phĩng ra ở điện cực (g) 
q: điện lượng chạy qua bình (C) 
m = k.q 
(1) 
* Định luật Faraday thứ hai 
1. Phát biểu: 
	Đương lượng điện hĩa k của một nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam A/n của nguyên tố đĩ. Hệ số tỉ lệ là 1/F, trong đĩ F gọi là số Faraday. 
2. Cơng thức: 
	 k = 1/F.A/n	 (2 ) 
Trong đĩ: 
n: hĩa trị nguyên tố tạo ra ion 
A: khối lượng mol 
* Nếu I tính bằng Ampe (A), t tính bằng giây (s) thì: 
	F = 96 494 C/ mol 
Từ (1) và (2) → cơng thức Faraday: m = 1/F.A/n.It 
Ứng dụng của hiện tượng điện phân: 
1. Luyện nhơm: 
- Điện phân quặng nhơm (Al 2 O 3 ) 
- Bể điện phân cĩ điện cực bằng than. 
2. Mạ điện: 
- Bể mạ cĩ anơt là một tấm kim loại để mạ, catơt là vật để mạ. 
- Chất điện phân là dung dịch muối kim loại (NiSO 4 , AgNO 3 ) và một số chất phụ gia để lớp mạ bám chặt vào vật. 
Chúc các em học tốt