skkn mở RỘNG và đào sâu KIẾN THỨC về sự điện PHÂN TRONG CHƯƠNG TRÌNH hóa học THPT

SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO THANH HOÁ
TRƯỜNG THPT CHUYÊN LAM SƠN

Tên sáng kiến kinh nghiệm:
“MỞ RỘNG VÀ ĐÀO SÂU KIẾN THỨC VỀ SỰ ĐIỆN PHÂN
TRONG CHƯƠNG TRÌNH HĨA HỌC THPT”

Họ và tên tác giả : LÊ VĂN ĐẬU
Chức vụ: Giáo viên
Lĩnh vực nghiên cứu: Bộ mơn HỐ HỌC
Đơn vị công tác: Trường THPT chuyên Lam Sơn

0


NĂM HỌC 2010 - 2011
LỜI NĨI ĐẦU

Sự điện phân có nhiều ứng dụng trong công nghiệp. Đối với học sinh trung học
phổ thông, đặc biệt là học sinh các lớp chuyên hoá, nắm được những kiến thức
cơ bản về sự điện phân là một mảng kiến thức không thể thiếu trong bộ mơn hố
học.
Trong những năm gần đây, các đề thi tuyển sinh vào đại học, các đề thi chọn học
sinh giỏi cấp tỉnh, cấp quốc gia, quốc tế đề cập nhiều đến kiến thức về sự điện
phân. Tuy nhiên, kiến thức về sự điện phân trong chương trình hố học trung học
phổ thơng chỉ gói gọn trong hơn một tiết dạy, chưa đủ để học sinh hiểu rõ và tính
tốn thành thạo các bài tốn điện phân.
Trong nhiều năm giảng dạy lớp chun hố, tơi tìm hiểu, nghiên cứu và xây
dựng thành bài giảng về sự điện phân để giúp cho học sinh mở rộng, đào sâu
kiến thức về vấn đề này, giúp các em giải quyết các câu hỏi và bài tập về sự điện
phân một cách thành thạo.

Trong q trình nghiên cứu và trình bày khơng thể tránh khỏi những thiếu sót, rất
mong hội đồng khoa học và các bạn đồng nghiệp đóng góp ý kiến xây dựng.

1


Mở rộng và đào sâu kiến thức về sự điện phân trong chương trình hóa học THPT
I - ĐỊNH NGHĨA
Sự điện phân là q trình oxi hố - khử xảy ra ở trên bề mặt các điện cực khi có
dịng điện một chiều đi qua chất điện li nóng chảy hoặc dung dịch chất điện li.
Khi có dịng điện một chiều đi qua bình điện phân: Các cation đi về catot (cực
âm), ở catot xảy ra sự khử. Các anion đi về anot (cực dương), ở anot xảy ra sự
oxihoá.
II - ĐIỆN PHÂN CHẤT ĐIỆN LI NÓNG CHẢY
1) Điện phân muối halogenua nóng chảy
2MXn

đpnc

2M + nX2

Phương pháp này dùng để điều chế các kim loại kiềm và các kim loại kiềm thổ.
Thí dụ:
2NaCl

đpnc

MgCl2 đpnc
2) Điện phân hiđroxit nóng chảy
4M(OH)n

đpnc

2Na + Cl2
Mg + Cl2
4M + nO2 + 2nH2O

Phương pháp này dùng để điều chế các kim loại kiềm.
Thí dụ:
4NaOH

đpnc

4Na + O2 + 2H2O

3) Điện phân oxit nóng chảy
2M2On

đpnc

4M + nO2

Phương pháp này dùng để điều chế nhôm
2Al2O3

đpnc

4Al +3O2

criolit

III - ĐIỆN PHÂN DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI TRONG NƯỚC
1) Ở catot (cực âm): Ion dương nào dễ nhận electron thì điện phân trước, thứ
tự điện phân ở catot như sau:
- Các cation kim loại đứng sau Al3+ trong dãy điện hoá điện phân trước (kể cả
ion H+ của dung dịch axit).
- Sau đó đến ion H+ của H2O điện phân:
2


2H2O + 2e

H2 + 2OH-

- Các cation Al3+ về trước trong dãy điện hố khơng bị điện phân trong dung
dịch.
Câu hỏi đặt ra ở đây là: Tại sao ion H+ của H2O lại điện phân sau các ion từ Zn2+
đến Pb2+ trong dãy điện hố? Lí do là: tuy rằng ion H+ có tính oxi hố mạnh hơn
các ion kim loại này nhưng số lượng của nó quá nhỏ so với số lượng các ion kim
loại trong dung dịch muối (thực nghiệm cho biết cứ 555 triệu phân tử nước thì
chỉ có 1 phân tử phân li thành ion H+ ở nhiệt độ 250C).
2) Ở anot (cực dương): Ion âm nào dễ nhường electron thì điện phân trước. Nếu
anot trơ như graphit, Pt,…..thì thứ tự điện phân ở anot như sau:
- Các anion gốc axit không chứa oxi điện phân trước theo thứ tự:
S2- > I- > Br- > Cl- Sau đó đến anion OH- của dung dịch kiềm và của nước điện phân:
4OH-

O2 + 2H2O + 4e

2H2O

O2 + 4H+ + 4e

- Các anion gốc axit chứa oxi như NO3-, CO32-, SO42-,… và F- không bị điện
phân trong dung dịch.
Riêng anion gốc axit hữu cơ bị điện phân trong dung dịch:
2RCOO-

R – R + 2CO2 + 2e

3) Điện phân với anot tan:
Trường hợp anot khơng trơ thì trước hết ở anot kim loại làm điện cực bị tan ra
Thí dụ: Điện phân dung dịch CuSO4 với anot bằng đồng.
ở anot:

Cu

ở catot:

Cu2+ + 2e

Cu2+ + 2e
Cu

Phương trình điện phân:
Cu + Cu2+
Anot

Cu2+ + Cu
Catot

Điện phân với anot tan được dùng để tinh chế kim loại. Thí dụ: để có vàng tinh
khiết, người ta dùng anot tan là vàng thô, ở catot thu được vàng rịng có độ tinh
khiết 99,99%.
Điện phân với anot tan cũng được dùng trong kĩ thuật mạ điện, nhằm bảo vệ kim
loại khỏi bị ăn mòn và tạo vẻ đẹp cho vật mạ. Trong mạ điện, anot là kim loại
3


dùng để mạ như Cu, Ag, Au, Cr, Ni,…….., catot là vật cần mạ. Lớp mạ thường
rất mỏng, có độ dày từ 5.10-5 đền 1.10-3 cm. Thí dụ: mạ kẽm, thiếc, niken, bạc,
vàng,…
4) Điện phân dung dịch chứa một muối trung hoà trong nước với điện cực
trơ
Khi điện phân dung dịch hỗn hợp thì dùng kiến thức như đã nêu ở trên. Khi điện
phân dung dịch chứa một muối trung hồ trong nước với điện cực trơ thì xảy ra 4
trường hợp sau đây:
Trường hợp 1: Điện phân dung dịch muối trung hồ của axit khơng chứa oxi
của kim loại từ Al về trước trong dãy điện hố thì xảy ra phản ứng:
Muối + H2O

Hiđroxit kim loại + H2 + phi kim

đp

Thí dụ: Điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn xốp giữa 2 điện cực
2NaCl + 2H2O

2NaOH + H2 + Cl2

đp
có màng ngăn

Trường hợp 2: Điện phân dung dịch muối trung hồ của axit khơng chứa oxi
của kim loại đứng sau Al trong dãy điện hố thì xảy ra phản ứng:
Muối
Thí dụ:

kim loại + Phi kim

đp

Điện phân dung dịch CuCl2
CuCl2

Cu + Cl2

đp

Trường hợp 3: Điện phân dung dịch muối trung hoà của axit chứa oxi của kim
loại từ Al về trước trong dãy điện hố thì thực chất là nước điện phân.
Thí dụ: Điện phân dung dịch Na2SO4
2H2O

đp

2H2 + O2

Na2SO4

Na2SO4 đóng vai trị dẫn điện, khơng tham gia điện phân.
Trường hợp 4: Điện phân dung dịch muối trung hoà của axit chứa oxi của kim
loại đứng sau Al trong dãy điện hố thì xảy ra phản ứng:
Muối + H2O

Kim loại + O2 + Axit tương ứng.

đp

Thí dụ: Điện phân dung dịch CuSO4
2CuSO4 + 2H2O

đp

2Cu + O2 + 2H2SO4

IV - ĐỊNH LUẬT FARADAY

4


Dựa vào công thức biểu diễn định luật Faraday ta có thể xác định được khối
lượng các chất thu được ở các điện cực:

m

AIt
nF

Trong đó m : Khối lượng chất thu được ở điện cực, tính bằng 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 dịng điện tính bằng ampe (A).
t : Thời gian điện phân, tính bằng giây (s).
F: Hằng số Faraday ( F = 96500 culông/mol ).
F là điện lượng cần thiết để tạo ra
điện lượng của 1 mol electron.
Hệ quả:

A
gam chất thoát ra ở điện cực. F chính là
n

Số mol chất thốt ra ở điện cực 

It
nF

V – HIỆU SUẤT ĐIỆN PHÂN HOẶC HIỆU SUẤT DÒNG
Trong q trình điện phân, khơng phải tất cả các electron đều tham gia quá trình
khử ở catot và quá trình oxi hố ở anot với chất chính, nó cịn tham gia các q
trình phụ khác ( thí dụ điện phân các tạp chất có mặt, điện phân thành sản phẩm
phụ khác,…), do đó lượng chất thực tế thốt ra ở điện cực (mtt) nhỏ hơn lượng
chất tính theo định luật Faraday (mlt). Hiệu suất điện phân được tính theo cơng
thức.

H% 

mtt
�

100%
mlt

Hiệu suất điện phân phụ thuộc vào nhiều yếu tố: bản chất phản ứng điện phân,
môi trường (pH), mật độ dịng,….
VI – MẬT ĐỘ DỊNG d
Mật độ dịng là cường độ dịng điện trên một đơn vị diện tích điện cực

d
Trong đó:

I
S

I : có thể tính theo ampe, miliampe
5


S : có thể tính theo m2, dm2, cm2, mm2
Mật độ dịng có ý nghĩa rất lớn trong thực tế, nó ảnh hưởng tới hiệu suất điện
phân, tới màu sắc của kim loại thoát ra ở điện cực, và đặc biệt trong mạ điện, thì
ảnh hưởng tới độ bám dính của kim loại lên bề mặt vật mạ.
VII – ỨNG DỤNG CỦA SỰ ĐIỆN PHÂN
Sự điện phân có nhiều ứng dụng trong công nghiệp như luyện kim ( điều chế và
tinh luyện các kim loại kiềm, kiềm thổ, Mg, Al, Cu, Ag, Au, …..); điều chế các
phi kim như H2, O2, F2, Cl2,…….; điều chế một số hợp chất như KMnO4, NaOH,
H2O2, nước Gia-ven,….. mạ điện ( mạ Cu, Ni, Cr, Ag, Au,……).
VIII – BÀI TẬP VẬN DỤNG
Bài 1: Dung dich X có chất tan là muối M(NO3)2. Người ta dùng 200ml dung
dịch K3PO4 vừa đủ phản ứng với 200ml dung dịch X, thu được kết tủa M3(PO4)2

và dung dịch Y. Khối lượng kết tủa đó (đã được sấy khơ) khác khối lượng
M(NO3)2 ban đầu là 6,825 gam.
Điện phân 400 ml dung dịch X bằng dòng điện I = 2 ampe tới khi thấy khối
lượng catot không tăng thêm nữa thì dừng, được dung dịch Z. Giả thiết sự điện
phân có hiệu suất 100%.
a) Hãy tìm nồng độ ion của dung dịch X, dung dịch Y, dung dịch Z. Cho biết
các gần đúng phải chấp nhận khi tính nồng độ dung dịch Y, dung dịch Z.
b) Tính thời gian (theo giây) đã điện phân.
c) Tính thể tích khí thu được ở 27,3oC, 1atm trong sự điện phân.
Lời giải:
. a) Phương trình phản ứng:
3 M(NO3)2 + 2 K3PO4
Dung dịch Y:

KNO3

M3(PO4)2 
K+ + NO3–

+

6 KNO3 (1)
(2)

Theo (1), 6mol NO3- phản ứng tạo ra 2mol (PO4 )3– làm thay đổi khối lượng
372  190 = 182 (g)

x mol NO3- phản ứng tạo ra x/3mol PO43- làm thay đổi khối lượng
6,825 (g)

x

3.6,825
 0,1125
182

�

CddX 

0,1125
 0,5625M
0,2

Theo (1): nK+ = nNO3- = nKNO3 = 2 nM (NO3)2 = 2  0,1125 = 0,225 (mol).
6
m

AIt
96500n

t

m 96500n

A
I

(7 )

Coi Vdd Y  Vdd X + Vdd K3PO4  400 (ml)
Vậy C K+ = C NO3- =

0,225  1000
400

(3)

= 0,5625 (mol/l)

Dung dịch Y có nồng độ: C K+ = C NO3- = 0,5625 (mol/l)
Các gần đúng đã chấp nhận khi tính nồng độ dung dịch Y:
- Bỏ qua sự thay đổi thể tích khi tính (3) và sự có mặt M3(PO4)2 
- Bỏ qua sự tan M3(PO4)2 � 3M2+ + 2PO43(4)
+
–
�
- Bỏ qua sự phân li
H2 O
H + OH
Xét sự điện phân, sơ đồ điện phân:
K
M(NO3)2
A
H2O
M2+ + 2 e � M
2 H2O � 1/2 O2 + 2H+ + 2e
Phương trình điện phân:
M(NO3)2 + H2O

M + 1/2 O2 + 2 HNO3
(5)
Dung dịch Z có chất tan HNO3 .
Coi Vdd Z  Vdd X

 400 (ml)

Theo (5) n HNO3 = 2 n M(NO3)2 = 2 
Vậy C H+ = C NO3- =
(hoặc theo(6) và (5) :

0,5625  400
1000

(6)

n HNO3  1000

= 1,125 (mol/l)
400
nH+ = nNO3- = 2 C dd x = 1,125)

Các gần đúng đã chấp nhận khi tính nồng độ dung dịch Z:
- Coi Vdd Z  Vdd X, bỏ qua sự thay đổi thể tích do sự điện phân gây ra.
- Bỏ qua sự phân li: H2O � H+ + OH– vì dd Z là dd HNO3
- Nồng độ ion dd X: CM+ = 0,5625 M ;
CNO3- = 1,125 M
dd Y: CK+ = CNO3- = 0,5625 M
dd Z: CH+ = CNO3- = 1,125 M.
b) Tính thời gian đã điện phân:

m
Thay số vào (7) là
= nM(NO3)2 = 0,5625  0,4 = 0,225 (mol)
A
n=2 ; I=2

7


Vậy t = 0,225  96500 = 21712,5 (giây)
c) Tính thể tích khí thu được ở 27,3 oC , 1atm trong sự điện phân dung dịch
Y, Z.
Theo 5 :

Vo2 =

1
0,225
n O 2  n M ( NO 3 ) 2 
0,1125( mol)
2
2

22,4  0,1125  300,3  n
= 2,772 (lít)
273  1

Bài 2 : Điện phân 50 ml dung dịch HNO3 có pH = 5,0 với điện cực than chì
trong 30 giờ, dòng điện 1A.
a) Viết nửa phản ứng tại các điện cực và phương trình phản ứng chung.

b) Tính pH của dung dịch sau khi điện phân.
c) Tính thể tích dung dịch NaOH 0,0001 mol/l cần để trung hồ dung dịch
sau khi điện phân.
d) Hãy cho biết nên dùng chất chỉ thị nào để xác định điểm dừng của phản
ứng trung hoà.
Coi khối lượng riêng của dung dịch HNO3 lỗng là 1 g/ml.
Lời giải:
a) Nửa phản ứng oxi hố ở anot:

H 2O

 2 H+ +

Nửa phản ứng khử ở catot:

2 H+

+ 2e

H2O

1/2 O2 + 2e

 H2

 H2

+ 1/2 O2

b) Tính pH của dung dịch sau khi điện phân

q = 1 A  30 giờ  3600 s = 108000 (Culông) ; Số Farađây:
1,11917 F
 Hn2

=

1,11917 F
2 F/mol

108000 c
96500
C/F

=

= 0,559585  0,56 mol

Số mol nước bị điện phân là 0,56 mol.
Khối lượng nước bị điện phân: 0,56 mol  18 g/mol = 10,08 g
Khối lượng dung dịch trước khi điện phân là 50 g
Khối lượng dung dịch sau khi điện phân là 50  10,08 = 39,92 (g)  40 (g)
40 g
Thể tích dung dịch sau khi điện phân là: V = 1 g/ml

= 40 ml = 0,04 (l)

8


Số mol HNO3 = 0,05  105 = 5. 107 (mol)

HNO
C 3

= H  =
+

5. 107 mol

= 1,25.105 M

0,04 l

pH =  lg H+ =  lg (1,25.105) = 4,903  4,9
c) Phản ứng: NaOH + HNO3 � NaNO3 + H2O
nNaOH = nHNO3 = 5. 107 mol
5. 107
Vdd NaOH =
= 5. 103 l = 0,005 l = 5 ml
104 M

d) Phản ứng xảy ra giữa axit mạnh và bazơ mạnh nên có thể dùng chất chỉ thị là
phenolphtalein có khoảng chuyển màu (pH) 8  10.
Bài 3 : Một bình điện phân chứa dung dịch NaOH (pH=14) và một bình điện
phân khác chứa dung dịch H 2SO4 (pH=0) ở 298K. Khi tăng hiệu điện thế từ từ ở
hai cực mỗi bình người ta thấy có khí giống nhau thốt ra ở cả hai bình tại cùng
điện thế.
1) Giải thích hiện tượng trên. Viết các phương trình phản ứng xảy ra ở mỗi
bình (khơng xét sự tạo thành H2O2 và H2S2O8).
2) Tính hiệu điện thế tối thiểu phải đặt vào hai cực mỗi bình để cho quá trình
điện phân xảy ra.

3) Người ta muốn giảm pH của dung dịch NaOH xuống cịn 11. Có thể dùng
NH4Cl được khơng? Nếu được, hãy giải thích và tính khối lượng NH4Cl
phải dùng để giảm pH của 1 lít dung dịch NaOH từ 14 xuống còn 11.
4) Khi pH của dung dịch NaOH bằng 11, thì hiệu điện thế tối thiểu phải đặt
vào hai cực của bình điện phân để cho quá trình điện phân xảy ra là bao
nhiêu?
Cho biết: E0H2O. 1/2O2/2OH- = 0,4V; E02H+, 1/2O2/H2O=1,23V; pKb(NH3) = 4,75.
Lời giải:
1) Trong thí nghiệm này, nước bị điện phân ở cùng một điện thế.
a) Dung dịch NaOH:
Ở anot:
2 OH
H2O + 1/2 O2 + 2 e
Ở catot:
2 H2O + 2 e
H2 + 2 OH
H2O
b) Dung dịch H2SO4:
Ở anot:
H2O
Ở catot:
2 H+ + 2 e

H2 + 1/2 O2
1/2 O2 + 2 H+ + 2 e
H2
9


H2O

H2 + 1/2 O2

Khí thốt ra ở 2 bình đều là hiđro và oxi
2)
a) Dung dịch NaOH:
Eanot = 0,4 V
0,059
Ecatot = 0 +2
lg (1014)2 =  0,83 V
2
U min = E anot  E catot = 0,4 + 0,83 = 1,23 V
b) Dung dịch H2SO4:
Eanot = 1,23 V
Ecatot = 0 V
Umin = E anot  E catot = 1,23 V
(khi tính Umin khơng xét đến q thế).
3) Có thể dùng NH4Cl để giảm pH của dung dịch NaOH từ 14 xuống 11.
NH4+ + OH

NH3 + H2O

pOH của dung dịch NaOH đã thêm NH4Cl để giảm pH của dung dịch NaOH từ
14 xuống 11 được tính theo cơng thức:

+
pOH = pKb + lg [NH4 ]

[NH3]

+
3 = 4,75 + lg [NH4 ]

[NH3]

Suy ra [NH4+] = 0,0178  [NH3]
Khi pH của dung dịch NaOH giảm từ 14 xuống 11 thì [OH ] của dung
dịch giảm đi: 1  103 = 0,999 mol. Đây chính là số mol NH 3 hình thành. Vậy
[NH3] = 0,999 mol/l và:
[NH4+] = 0,0178  0,999  0,0178 (mol/l)
Số mol NH4Cl phải thêm vào 1 lít dung dịch:
n = nNH + + nNH
4

3

= 0,0178 + 0,999 = 1,0168 (mol)

Khối lượng NH4Cl phải thêm vào 1 lít dung dịch: 1,0168  53,5 = 54,4 (gam)
10


4) Khi pH = 11, dung dịch NaOH:
Eanot = 0,4 V + 0,0592 lg

1
(103)2

2
0,0592

Ecatot = 0 + 2
lg (1011)2

U min = E anot  E catot = 0,4 + 3  0,0592 + 0,0592  11 �1,23 V
Bài 4: Người ta mạ niken lên mẫu vật kim loại bằng phương pháp mạ điện
trong bể mạ chứa dung dịch niken sunfat. Điện áp được đặt lên các điện cực của
bể mạ là 2,5 V. Cần mạ 10 mẫu vật kim loại hình trụ; mỗi mẫu có bán kính
2,5cm, cao 20cm. Người ta phủ lên mỗi mẫu một lớp niken dày 0,4mm. Hãy:
a) Viết phương trình các phản ứng xảy ra trên các điện cực của bể mạ điện.
b) Tính điện năng (theo KWh) phải tiêu thụ.
Cho biết: Niken có khối lượng riêng D = 8,9 g/cm3; khối lượng mol
nguyên tử là 58,7(g/mol): hiệu suất dòng bằng 90% ; 1KWh = 3,6.106J.
Lời giải:
a) Phương trình các phản ứng xảy ra trên bề mặt các điện cực của bể mạ:
Anot (cực +):
Ni
Ni2+ + 2e
(sự oxi hoá)

Catot (cực -):

Ni2+ + 2 e

Ni

(sự khử)

b) Thể tích của 1 mẫu vật kim loại hình trụ là
V =  r2h = 3,14  (2,5)2  20 = 392,5 (cm3).
Lớp phủ niken ở mỗi mẫu vật có bề dày 0,4 mm nên ở mỗi mẫu vật này

bán kính tăng tới 2,5 + 0,04 = 2,54 (cm); chiều cao tăng tới 20,0 + (0,042) =
20,08 (cm).
Vậy thể tích của mỗi mẫu vật này tăng thêm là:
 V = V ' - V = [ 3,14. (2,54)2. 20,08] - 392,5
 V = 14,281(cm3)
Tổng số thể tích tăng thêm cuả cả 10 mẫu vật là:
V = 10 .  V = 10  14,281cm3 = 142,81 cm3. Đây cũng chính là thể tích
niken phải phủ lên 10 mẫu vật cần mạ; khối lượng tương ứng là:
m = V.D =142,81.8,9 = 1271,01 (gam) hay 1271,01/ 58,7 = 21,6526 (mol)
Từ biểu thức của định luật Farađay:
m = AIt/ 96500n
It = (m/A).96500n
(1)
Số điện năng tương ứng là:
w = ItU = (m/A).96500n.U (2)
Với Ni ta có n = 2; theo trên đã có (m/A) = 21,6526 (mol);
theo đề bài U = 2,5 V.
Thế các trị số này vào (2), ta có w = 21,6526.96500.2.2,5 = 10447379,5 (J)
Vì hiệu suất dịng điện là 90% và 1 kWh = 3,6.106J nên số điện năng thực tế
cần dùng là: W = (w/90).100.(1/3,6.106) = 10447379,5/90).100.(1/3,6.106)
11


W = 3,2245kWh.
Bài 5 : Muối KClO4 được điều chế bằng cách điện phân dung dịch KClO3. Thực
tế khi điện phân ở một điện cực, ngoài nửa phản ứng tạo ra sản phẩm chính là
KClO4 cịn đồng thời xảy ra nửa phản ứng phụ tạo thành một khí khơng màu. Ở
điện cực thứ hai chỉ xảy ra nửa phản ứng tạo ra một khí duy nhất. Hiệu suất tạo
thành sản phẩm chính chỉ đạt 60%.
1) Viết kí hiệu của tế bào điện phân và các nửa phản ứng ở anot và catot.

2) Tính điện lượng tiêu thụ và thể tích khí thốt ra ở điện cực (đo ở 250C và 1
atm) khi điều chế được 332,52g KClO4.
Lời giải:
1) Kí hiệu của tế bào điện phân:

Pt  KClO3 (dd) 

Pt

Phản ứng chính:

anot: ClO3- + H2O  ClO4 - + 2H+ + 2e
catot:
2H2O + 2e  H2 + 2OHClO3- + H2O  ClO4- + H2

Phản ứng phụ:

anot:

H2O  2H+ +

1
O2 + 2e
2

2H2O + 2e  H2 + 2OH-

catot:

H2O 

1
O2 + H2
2

2) M KClO  39,098 + 35,453 + 64,000 = 138,551
332,52
n KClO4 
2,4mol
138,551
4

q = 2,4 mol . 2F

c 100
8.F 8(96485 C) 771880 C
.
mol 60

q = 771880C
8F
4 mol
Khí ở catot là hiđro: n = 2F / mol
nRT 4.0,08205.298

97,80 lit
V H2 =
P
1
H2

Khí ở anot là oxi: nF tạo ra O2 = 8 . 0,4 = 3,2 F
n
VO =
2

O2

=

3,2 F
0,8 mol
4F / mol

nRT 0,8.0,08205.298

19,56 lit
P
1

12


KẾT QỦA NGHIÊN CỨU

Sau khi được mở rộng, đào sâu kiến thức về sự điện phân, các em học sinh lớp
12 trung học phổ thông ban khoa học tự nhiên, đặc biệt là các em học sinh lớp
chuyên hóa đã giải quyết thấu đáo các câu hỏi về sự điện phân, làm thành thạo
các bài toán về sự điện phân trong các đề thi tuyển sinh vào đại học, các đề thi
chọn học sinh giỏi cấp tỉnh, chọn học sinh giỏi quốc gia và quốc tế.

Thanh Hoá, tháng 5 năm 2011
Tác giả

Lê Văn Đậu

13