bài giảng vật lý 11 bài 14 dòng điện trong chất điện phân

Câu hỏi
Câu hỏi
: Hãy nêu bản chất dòng điện trong kim loại? Hạt
: Hãy nêu bản chất dòng điện trong kim loại? Hạt
tải điện trong kim loại là gì? Vì sao kim loại dẫn điện tốt ?
tải điện trong kim loại là gì? Vì sao kim loại dẫn điện tốt ?
Trả lời
Trả lời
:
:
- Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển
- Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển
dời có hướng của các e tự do dưới tác dụng của điện
dời có hướng của các e tự do dưới tác dụng của điện
trường
trường
- Hạt tải điện trong kim loại là các e tự do
- Hạt tải điện trong kim loại là các e tự do
- Kim loại dẫn điện tốt là vì mật độ các hạt tải
- Kim loại dẫn điện tốt là vì mật độ các hạt tải
điện trong kim loại là rất lớn
điện trong kim loại là rất lớn
Chất lỏng
Đèn
Kim loại
Chất lỏng
Đèn
Dẫn điện
Kim loại
T

I
Ế
T
:

2
7
-
2
8
+
Với các dung dịch khác như dd HCl,
dd NaOH thì sao ?
Quan sát thí nghiệm
DD CuSO4
NƯỚC TINH
KHIẾT
CuSO4
-
-
I. THUYẾT ĐIỆN LI:
1) THỚ NGHIỆM:
Thớ nghiệm 1: nước tinh khiết
 Nước tinh khiết (nước cất)
chứa rất ít hạt tải điện, không dẫn
điện . (nước là điện mụi)
Thớ nghiệm 2: dung dịch
CuSO
4
 MËt ®é h¹t t¶i ®iÖn trong

dung dÞch CuSO
4
t¨ng lªn, dÉn ®
îc ®iÖn.
Qua 2 thí nghiệm,
em rút ra kết luận
gì?
+

2. Thuyết điện li:
 Nội dung: Trong dung dịch, các hợp chất hoá học
như Axit, Bazơ và Muối bị phân li (một phần hoặc toàn
bộ) nguyên tử (hoặc nhóm nguyên tử ) thành các điện
tích gọi là ion. Các ion có thể chuyển động tự do trong
dung dịch và trở thành hạt tải điện.
Ví dụ
 NaCl
Na
+
+ Cl
-

NaOH
Na
+
+ OH
-


HCl H

+
+ Cl
-

(Muối)
(Bazơ)
(Axit)
( KL )
+
( gốc Axit )
( KL )
+
(OH )
( gốc Axit )( H )
+
Tại sao trong dung dịch
muối, axit hoặc bazơ mật độ
hạt tải điện lại tăng?
Lấy ví dụ về sự phân li
của dung dịch muối,
axít, bazơ
Na
+
Cl
-
NACL
Cl
-
Na
+

Na
+
Cl
-
Na
+
Na
+
Cl
-
Cl
-
Na
+
Cl
-
H
+
Cl
-
HCL
Cl
-
H
+
Cl
-
H
+
H

+
Cl
-
- Các ion dương và âm
tồn tại sẵn trong các
phân tử axit, bazơ, muối.
Chúng liên kết với nhau
bằng lực hút Cu-lông.
Khi tan vào trong nước
hoặc dung môi khác,
liên kết giữa các ion trở
nên lỏng lÎo. Một số
phân tử bị chuyển động
nhiệt tách thành các ion
tự do.
 Cỏc dung dịch
Axớt, muối, bazơ và
các chất trên núng
chảy gọi là chất điện
phõn.
Tại sao các dung
dịch khi tan vào
nước hoặc dung
môi khác lại xuất
hiện các ion?
O
H
H
H
O

H
H
H
O
H
H
H
O
H
H
H
O
H
H
H
O
H
H
H
O
H
H
H
O
H
H
H
O
H
H

H
O
H
H
H
H
+
Cl
-
H
+
Cl
-
H
+
Cl
-
Na
+
Cl
-
Na
+
Cl
-
Na
+
Cl
-
Na

+
Cl
-
II. Bản chất dòng điện trong chất điện phân
1. Thí nghiệm :
Nguồn
Điện
Đèn
K
Cu
2+
SO
4
2-
Cu
2+
Cu
2+
Cu
2+
SO
4
2-
SO
4
2-
SO
4
2-
SO

4
2-
Nguồn
Điện
Đèn
K
+
-
Anốt
Catốt
E
Cu
2+
F
đ
SO
4
2-
F
đ
Cu
2+
F
đ
Cu
2+
F
đ
SO
4

2-
F
đ
SO
4
2-
F
đ
F
đ
Cu
2+
F
đ
Cu
2+
F
đ
SO
4
2-
F
đ
SO
4
2-
F
đ
SO
4

2-
F
đ
Cu
2+
F
đ
SO
4
2-
F
đ
dd CuSO
4
A K
Quan sát kỹ các minh họa thí
nghiệm sau và trả lời các câu hỏi:
2) Kết luận:
Tại sao khi chưa
đóng khóa K đèn
không sáng
Tại sao khi đóng
khóa K đèn lại
sáng
Bản chất dòng
điện trong chất
điện phân là gì?
 - Dũng điện trong lũng chất
điện phõn là dũng ion dương và
ion õm chuyển động cú hướng

theo hai chiều ngược nhau.
Trong kim loại và trong
chất điện phân chất nào
dẫn điện tốt hơn? Vì
sao?
 chỳ ý:
-
Kim loại dẫn điện tốt hơn chất
điện phõn.
-
Hiện tượng điện phõn thường
kốm theo cỏc phản ứng phụ.
E
dd muối CuSO
4
Cu
Hiện tượng này gọi là hiện tượng dương cực tan
III. Các hiện tượng diễn ra ở điện cực. Hiện tượng
dương cực tan :
Cu
2+
+2e
-

Cu: bám vào
K
A
K
Cu Cu
2+

+2e
-
Cu
2+
bị SO
4
2-
kéo
vào dd; cực A bị
tan ra
Tại catốt K diễn ra hiện
tượng gì?
Ở anốt A có hiện tượng
gì diễn ra ?
Tại sao cực dương anốt
lại bị tan dần?
E
Cu
Dd AgNO
3
Cực A
không tan
Ag bám vào
K
A
K
Bây giờ ta xét dd dịch điện phân
AgNO
3
với Anôt làm bằng Cu

Các em quan sát các hiện tượng diễn ra ở
hai điện cực!
Tại catốt K diễn ra hiện
tượng gì?
Tại anốt A diễn ra hiện
tượng gì?
Điều kiện để có hiện
tượng dương cực tan là
gì?
 Khi có hiện tượng dương cực tan thì bình điện phân không
tiêu thụ điện năng vào việc phân tích các chất mà chỉ bị tiêu
hao vì tỏa nhiệt. Bình điện phân như một điện trở.
 Hiện tượng dương cực tan xảy ra khi kim loại dùng làm anôt cĩ
trong gốc muối của dd điện phân (anôt tan dần vào trong dung dịch
(cực dương tan), còn catôt có kim loại đó bám vào).
Khi xảy ra hiện tượng dương cực
tan điện năng có bị tiêu hao trong
quá trình phân tích các chất
không? Vì sao?
+
DD H
2
SO
4
+
H
+
H
+
SO

4
2-
H
+
SO
4
2-
SO
4
2
-
4H
+
+4e
-
2H
2
E
4(OH)
-
2H
2
O + O
2
+ 4e
-
A K
Xét bình điện phân dung dịch H
2
SO

4
, hai
điện cực làm bằng graphit (cacbon) hoặc
inôc (các điện cực này không tạo thành ion
có thể tan vào dd điện phân).
Tại catốt K diễn ra hiện
tượng gì?
Tại anốt A diễn ra hiện
tượng gì?
Trong trường hợp này
năng lượng có bị tiêu
hao không? Vì sao?
 Bình điện phân dương cực khơng tan cĩ tiêu thụ điện năng vào việc
phân tích các chất, do đĩ nĩ cĩ suất phản điện ξ
P
và đĩng vai trị là một máy
thu điện. Điện năng tiêu thụ W = ξ
P
It.
Trong trường hợp bình điện
phân dương cực tan thì suất
phản điện bằng bao nhiêu?
 Khi xảy ra hiện tượng dương cực tan thì ξ
P
= 0.
CỦNG CỐ TIẾT HỌC
4
2
1
5

3
?
Trong các chất sau, chất nào
không phải là chất điện phân ?
A. Nước nguyên chất B. NaCl
C. HNO
3
D. Ca( OH )
2

Ông là ai?
MAI CƠN FARADAY
Trong các dung dịch điện phân,
các Ion mang điện tích âm là ?
A. Gốc Axit và ion kim loại
B. Ion kim loại và anion OH
-
C. Gốc Axit và anion OH
-
D. Chỉ có anion OH
-
B. Dòng ion âm dịch chuyển ngược
chiều điện trường
Bản chất dòng điện trong chất điện phân
là :
A. Dòng ion dương dịch chuyển theo chiều điện trường
D. Dòng ion dương và ion âm chuyển động có
hướng theo hai chiều ngược nhau
C. Dòng electron dịch chuyển ngược chiều điện
trường

Chất điện phân dẫn điện không tốt bằng kim
loại vì:
A. Mật độ ion trong chất điện phân nhỏ hơn mật
độ e tự do trong kim loại
B. Khối lượng và kích thước ion lớn hơn của electron
C. Môi trường dung dịch rất mất trật tự
D. Cả 3 lý do trên
Trong hiện tượng dương cực tan kết
luận nào sau đây là đúng.
B. Cực dương của bình điện phân bị
mài mòn cơ học
C. Khi xảy ra hiện tượng dương cực tan, dòng điện
có tác dụng vận chuyển kim loại từ Anốt sang
Catốt.
D. Cực dương của bình điện phân bị
bay hơi
A. Cực dương của bình điện phân bị
tăng nhiệt độ tới mức nóng chảy
Ông là một nhà bác học người Anh.
Sinh năm 1791 mất năm 1867.
là người thực hiện được ước mơ
“ biến điện thành từ ”.
là người rất giỏi thực nghiệm với tổng
số thí nghiệm đã tiến hành là 16041.
là người được nói đến trong câu nói
“ chừng nào loài người còn cần sử dụng
điện thì chừng đó mọi người còn ghi nhớ
công lao của ông” .
là người đã đưa ra cách biểu diễn điện
trường và từ trường bằng các đường sức.

CỦNG CỐ
Câu 1: Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời
có hướng của?
A.Ion dương và electron.
B.Ion âm và electron.
C. Ion dương và ion âm dưới tác dụng của điện trường
theo hai chiều ngược nhau.
D. ion dương và ion âm theo chiều điện trường trong dung
dịch.
Câu 2. Trường hợp nào sau đây xảy ra hiện tượng
dương cực tan?
a. Anốt bằng Ag - dd điện phân là CuSO4 .

b. Anốt bằng Pt - dd điện phân là AgNO3 .
c. Anốt bằng Cu - dd điện phân là AgNO3 .
d. Anốt bằng Ag - dd điện phân là AgNO3 .
CỦNG CỐ
Lượng kim loại được giải
phóng ở cực dương và đến
bám vào cực âm được tính
qua công thức nào ???
IV. Định luật Fa - ra – đây về điện phân
a) Định luật I Fa - ra - đây
- Khối lượng m của chất được giải phóng ra ở
điện cực của bình điện phân tỉ lệ với điện lượng
q chạy qua bình đó.
m = kq
k : đương lượng điện hoá. Phụ thuộc vào bản chất
của chất được phóng ra ở điện cực, đơn vị : kg / C
Ví dụ:

Đối với bạc, k = 1,118.10
-6
kg / C
IV. Định luật Fa - ra – đây về điện phân
b) Định luật II Fa – ra – đây
- Đương lượng điện hoá k của một nguyên
tố tỉ lệ với đương lượng gam của nguyên
tố đó
A
n
k = c
A
n
c : hệ số tỉ lệ.
A : khối lượng mol của nguyên tố
n : hoá trị của nguyên tố
1
c
* Người ta thường kí hiệu
= F
Với F = 96 500 C / mol, gọi là h.số Fa – ra – đây
IV. Định luật Fa - ra – đây về điện phân
c) Công thức Fa - ra – đây về điện phân
Kết hợp cả 2 định luật Fa - ra – đây, ta có:
hay
m =
A
n
q
F

1
1
F
m =
A
n
It
I: cường độ dòng điện đi qua bình điện phân ( A )
t: thời gian dòng chạy qua bình điện phân ( s )
m: khối lượng của chất được giải phóng ở điện
cực (g)
Câu:1 Khi điện phân dung dịch AgNO3 với dương
cực là Ag, biết khối lượng mol của Ag là 108. Để
trong 1h có 27g Ag bám vào cực âm thì cường độ
dòng điện chạy qua bình điện phân là?
A. 6,7A
B. B. 3,35A
C. C. 24124
D. D.108A
HƯỚNG DẪN:
7,6
3600.108
1.96500.271
====>=
At
mFn
IIt
n
A
F

m
Vận dụng
Vận dụng
Câu 2: Một bình điện phân dung dịch AgNO
3
có điện trở
2,5 ,anot làm bằng Ag. Hiệu điện thế đặt vào 2 cực
của bình là 10V, sau 16 phút 5 giây thì khối lượng Ag
bám vào catot là bao nhiêu? ( biết A = 108 , n=1)
Ω
HƯỚNG DẪN
g
nRF
tUA
nF
tIA
m 32,4
1.5,2.96500
965.10.108


.

====
V. Ứng dụng của hiện tượng điện phân
a) Điều chế hoá chất
Sơ đồ thùng điện phân NaCl
nóng chảy để điều chế Na.
V. Ứng dụng của hiện tượng điện phân
b) Luyện kim

Người ta dựa vào hiện tượng dương cực tan để tinh
chế kim loại
lò luyện kim thép, chuyên dùng trong
công nghiệp luyện kim
Công nghiệp luyện kim ở Việt Nam
Lò luyện Nơi Năng suất
Đồng Đà Nẵng 65.000
tấn/năm Thép Thái Nguyên
550.000 tấn/năm Gang Thái Nguyên
150.000 tấn/năm Sắt Bình Định
400.000 tấn/năm Kẽm, chì Bắc Kạn
20.000 tấn chì/năm và
10.000 tấn kẽm/năm
Mangan Cao Bằng 56 tấn/ngày
Thép Bình Dương 4.000 tấn/năm
Titan Thái Nguyên 20.000 tấn xỉ titan/năm

và 10.000 tấn gang
hợp kim/năm
V. Ứng dụng của hiện tượng điện phân
c) Mạ điện
Mạ điện là dùng phương pháp để phủ một lớp
kim loại ( như crôm, niken, vàng, bạc…) lên những
đồ̀ vật bằng kim loại khác.
Dây chuyền mạ điện