Công thức của định luật Faraday là
|
Định luật điện phân Faraday là một định luật điện phân cơ bản do Michael Faraday đưa ra năm 1833 được VnDoc sưu tầm và đăng tải. Tài liệu giúp các bạn nắm chắc một số kiến thức về định luật Faraday, mời các bạn cùng tìm hiểu thông qua tài liệu dưới đây nhé Show Ngoài ra, VnDoc.com đã thành lập group chia sẻ tài liệu học tập THPT miễn phí trên Facebook: Tài liệu học tập lớp 11. Mời các bạn học sinh tham gia nhóm, để có thể nhận được những tài liệu mới nhất. Định luật Faraday
1. Phát biểu định luật FaradayKhối lượng chất giải phóng ở mỗi điện cực tỉ lệ với điện lượng đi qua dung dịch và đương lượng của chất. 2. Công thức định luật FaradayTrong đó: m: khối lượng chất giải phóng ở điện cực (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 dòng điện (A) t: thời gian điện phân (s) F: hằng số Faraday là điện tích của 1 mol electron hay điện lượng cần thiết để 1 mol electron chuyển dời trong mạch ở catot hoặc ở anot (F = 1,602.10-19.6,022.1023 96500 C.mol-1) 3. Biểu thức liên hệQ = I.t = 96500.ne => (ne là số mol electron trao đổi ở điện cực) 4. Bài tập ví dụ về điện phânVí dụ 1: Điện phân 100 ml dung dịch NaCl với điện cực trơ có màng ngăn với cường độ dòng điện I = 1,93A. Dung dịch thu được sau khi điện phân có pH = 12. Biết thể tích dung dịch không đổi, clo không hòa tan trong nước và hiệu suất điện phân 100%. Thời gian tiến hành điện phân là: A. 50 s B. 60 s C. 100 s D. 200 s Hướng dẫn giải pH = 12 [OH-] = 10-2 nOH- = 10-3 M Tại catot () xảy ra phản ứng: 2H2O + 2e H2 + 2OH- ne = 10-3 mol t = 50 s hoặc mH2 = 10-3 gam t = 50 s Đáp án A Ví dụ 2: Điện phân dung dịch CuSO4 với cường độ dòng điện I = 3,574 A trong thời gian t = 5400s. Hãy tính thể tích khí thu được ở catot. A. 1,12 lít B. 2,24 lít C. 3,36 lít D. 4,48 lít Hướng dẫn giải Sơ đồ biểu diễn quá trình điện phân dung dịch CuSO4 Anot (+) SO42-, H2O 2H2O 4H+ + O2- + 4e 0,05 0,2 Cu2+, H2O Cu2+ + 2e Cu 0,2 0,1 mCu = Alt/nF = 64.3,574.5400/2.96500 = 6,4 gam nCu = 0,1 mol => VO2= 0,05.22,4 = 1,12 lít 5. Ứng dụng của điện phânSự điện phân có nhiều ứng dụng trong công nghiệp 1. Điều chế các kim loại (xem bài điều chế các kim loại) 2. Điều chế một số phi kim như H2, O2, F2, Cl2 3. Điều chế một số hợp chất như NaOH, H2O2, nước Gia ven 4. Tinh chế một số kim loại như Cu, Pb, Zn, Fe, Ag, Au 5. Mạ điện Điện phân với anot tan cũng được dùng trong mạ điện, nhằm bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn và tạo vẻ đẹp cho vật mạ. Anot là kim loại dùng để mạ (như hình vẽ là vàng) còn catot là vật cần mạ (cái thìa). Lớp mạ thường rất mỏng, có độ dày từ 5.10-5 ÷ 1.10-3 cm. 6. Các bước giải bài điện phân+ Bước 1: Viết phương trình điện li của tất cả các chất điện phân; xác định các ion ở mỗi + Bước 2: Viết các phương trình hóa học của các bán phản ứng (viết phương trình cho, + Bước 3: Biểu diễn các đại lượng theo các bán phản ứng hoặc theo phương trình điện + Bước 4: Tính theo yêu cầu của bài toán. + Trong nhiều trường hợp, có thể dùng định luật bảo toàn mol electron (số mol electron 7. Bài tập vận dụng định luật FaradayCâu 1. Điện phân 100ml dung dịch chứa NaCl với điện cực trơ ,có màng ngăn, cường A. 50s B. 100s C. 150s D . 200sXem đáp ánĐáp án A Vì dung dịch có pH = 12 Môi trường kiềm . pH = 12 [H+] = 10-12 [OH-] = 0,01 M nOH- = 0,001 mol NaCl Na+ + Cl Catot (-) Na+ không bị điện phân 2H2O + 2e H2 + 2OH- Anot (+) Cl- Cl2 + 2e 0,001 0,001 ne trao đổi = 0,001 mol = It/F => t = 50s Câu 2. Điện phân Al2O3 nóng chảy với dòng điện cường độ 9,65 A trong thời gian 3000 giây. Khối lượng nhôm thu được là: A. 2,16g B. 1,62g C. 2,7g D. 1,08gXem đáp ánĐáp án Theo đinh luật Faraday khối lượng nhôm thu được là Câu 3. Điện phân nóng chảy 2,34 gam NaCl với cường độ dòng điện một chiều I = 9,65A. Tính khối lượng Na bám vào catot khi thời gian điện phân là 200 giây. A. 0,23 gam B. 0,276 gam C. 0,345 gam D. 0,46 gam Câu 4. Điện phân 100ml dung dịch CuSO4 0,2M với cường độ I = 9,65A. Tính khối lượng Cu bám bên catot khi thời gian điện phân t1 = 200s và t2 = 500s (với hiệu suất là 100%) A. 0,32g; 0,64g B. 0,64g; 1,28g C. 0,64g; 1,32g D. 0,32g; 1,28gXem đáp ánĐáp án B Ta có: nCuSO4 ban đầu = 0,02 mol Với t1 = 200s, ta có: ne trao đổi = It/F = 9,65.200 : 96500 = 0,02 mol Cu2++ 2e Cu 0,01 0,02 0,01 mol Vậy mCu = 0,01.64 = 0,64 gam Với t2 = 500s, ta có: ne trao đổi = It/F = 9,65.500 : 96500 = 0,05 mol Cu2++ 2e Cu 0,02 0,04 0,02 mol Ta có số mol e do Cu2+ tối đa nhận là 0,04 < 0,05 mol nên ở đây có xảy ra sự điện phân của nước: 2H2O + 2e H2 + 2OH- Vậy mCu = 0,02.64 = 1,28 gam Câu 5. Điện phân dung dịch CuSO4 bằng điện cực trơ với dòng điện có cường độ I = 0,5A trong thời gian 1930 giây thì khối lượng đồng và thể tích khí O2 sinh ra là A. 0,64g và 0,112 lit B. 0,32g và 0,056 lít C. 0,96g và 0,168 lít D. 1,28g và 0,224 lítXem đáp ánĐáp án B ne trao đổi = I.t / F = 0,01 mol Ở catot: Cu2+ + 2e Cu => nCu = 0,01 :2 = 0,005 (mol) => mCu = 0,32 (g) Ở anot: 2H2O 4H+ + O2 + 4e => nO2 = 0,01:4 = 0,0025 (mol) => VO2 = 0,056 (l) Câu 6. Điện phân 500 ml dung dịch CuSO4 với cường độ dòng điện không đổi thì sau 600s, nước bắt đầu bị điện phân ở cả 2 điện cực.nếu thời gian điện phân là 300s thì khối lượng Cu thu được bên catot là 3,2g. Tính nồng độ mol của CuSO4 trong dung dịch ban đầu và cường độ dòng điện. A. 0,1M; 16,08A B. 0,25M; 16,08A C. 0,20 M; 32,17A D. 0,12M; 32,17AXem đáp ánĐáp án C nCu =3.2/64 = 0.05 mol nCu sau 600 giây = 0.05x2 = 0.1 mol CMCuSO4 = 0.1/0.5 = 0.2 M Ta có công thức: ne = It/A I =nexA/t =0.05x2x96500/300 = 32.17 A Câu 7. Điện phân 100 ml dung dịch CuSO4 0,12M thu được 0,384g Cu bên catot lúc t1= 200s; nếu tiếp tục điện phân với cường độ I2 bằng 2 lần cường độ I1 của giai độan trên thì phải tiếp tục điện phân trong bao lâu để bắt đầu sủi bọt bên catot? Cho Cu = 64. A.150s B. 200s C.180s D.100s Câu 8. Điện phân 200 ml dung dịch CuSO4 với điện cực trơ bằng dòng điện một chiều I = 9,65 A. Khi thể tích khí thoát ra ở cả hai đện cực đều là 1,12 lít (đktc) thì dừng điện phân. Khối lượng kim loại sinh ra ở catốt và thời gian điện phân là: A. 3,2g và 1000s B. 2,2g và 800s C. 6,4g và 3600s D. 5,4g và 1800sXem đáp ánĐáp án Ta có nH2 = nO2 = 0,05 mol ne = 2nCu + 2nH2 = 4nO2 = 4.0,05 = 0,2 => nCu = (0,2-2.0,05)/2 = 0,05 => mCu = 0,05.32 = 3,2 gam t = (0,2.96500)/9,65 = 2000 (s) Chọn A Câu 9. Điện phân dùng điện cực trơ dung dịch muối sunfat kim loại hoá trị II với cường độ dòng điện 3A. Sau 1930 giây thấy khối lượng catot tăng 1,92 gam. Cho biết tên kim loại trong muối sunfat A. Fe B. Ca C. Cu D. MgXem đáp ánĐáp án C Quá trình điện phân: M2+ + 2e M Có: ne = I.t/F = 3.1930/96500 = 0,06 mol => nM = 1/2 ne = 0,03 mol => MM = 1,92 : 0,03 = 64 (g/mol) => Cu Câu 10. Điện phân dung dịch một muối nitrat kim loại với hiệu suất dòng điện là 100%, cường độ dòng điện không đổi là 7,72A trong thời gian 9 phút 22,5 giây. Sau khi kết thúc khối lượng catot tăng lên 4,86 gam do kim loại bám vào. Kim loại đó là A. Cu B. Ag C. Hg D. PbXem đáp ánĐáp án B Khối lượng catot tăng chính là khối lượng kim loại sinh ra bám vào Áp dụng định luật Faraday: mKL = AIt/Fn => 4,86 = (A.7,72.562,5)/(96500.2) => A = 108n Cặp nghiệm phù hơp là: n = 1 và A = 108 (Ag) Câu 11. Tiến hành điện phân (với điện cực Pt) 200 gam dung dịch NaOH 10% đến khi dung dịch NaOH trong bình có nồng độ 25% thì ngừng điện phân. Thể tích khí (ở đktc) thoát ra ở anot và catot lần lượt là: A. 149,3 lít và 74,7 lít B. 156,8 lít và 78,4 lít C. 78,4 lít và 156,8 lít D. 74,7 lít và 149,3 lítXem đáp án Đáp án D mNaOH trước điện phân = 200.10/100 = 20 gam. Điện phân dung dịch NaOH thực chất là điện phân nước: 2H2O O2 + 2H2. Gọi số mol bị điện phân là x mol: Sau khi điện phân khối lượng dung dịch còn lại là 200 - 18x. Nồng độ NaOH sau điện phân là 25% => 200.0,1/(200 - 18x).100% = 25% => x = 20/3 mol Thể tích khí (ở đktc) thoát ra ở anot là VO2 = 0,5.22,4.20/3 = 7467 lít. Thể tích khí (ở đktc) thoát ra ở catot là VH2 = 22,4.20/3 = 149,3 lít .................................... Mời các bạn tham khảo thêm một số tài liệu liên quan:
Định luật điện phân Faraday được VnDoc sưu tầm và đăng tải sẽ là tài liệu hữu ích cho các bạn tham khảo và tìm hiểu về định luật Faraday. Ngoài ra các bạn vận dụng vào giải bài tập bên dưới. Chúc các bạn học tốt, mời các bạn tải về tham khảo .................................. Trên đây VnDoc đã giới thiệu tới các bạn Định luật điện phân Faraday. Để có thể nâng cao kết quả trong học tập, VnDoc xin giới thiệu tới các bạn học sinh tài liệu Giải bài tập Toán 11, Chuyên đề Hóa học 11, Giải bài tập Hoá học 11. Tài liệu học tập lớp 11 mà VnDoc tổng hợp và đăng tải Video liên quan |
