Bài giảng Vật lí 11 - Bài học 14: Dòng điện trong chất điện phân

BÀI 14: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂNBÀI 14: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂNBÀI 14: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂNI. THUYẾT ĐIỆN LI1. Chất điện phâna. Thí nghiệmBÀI 14: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂNI. THUYẾT ĐIỆN LI1. Chất điện phâna. Thí nghiệmb. Kết luậnNước tinh khiết không dẫn điện Dung dịch muối là các chất dẫn điện có ít hạt tải điện hạt tải điện tăng lênBÀI 14: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂNI. THUYẾT ĐIỆN LI2. Thuyết điện liTrong dung dịch, các hợp chất hóa học như axit, bazơ và muối bị phân li (một phần hoặc toàn bộ) thành các nguyên tử (hoặc nhóm nguyên tử) tích điện gọi là ion; ion có thể huyển động tự do trong dung dịch và trở thành hạt tải điện.Sự phân li của một số chất điện phânAxit H + + (gốc axit) - Bazơ ion (kim loại) + + OH – Muối (gốc axit) - + ion (kim loại) +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 lẻo. Một số phân tử bị chuyển động nhiệt tách thành các ion tự do. Các dung dịch Axít, muối, bazơ và chất nóng chảy gọi là chất điện phân.Tại sao các dung dịch khi tan vào nước hoặc dung môi khác lại xuất hiện các ion?OHHHOHHHOHHHOHHHOHHHOHHHOHHHOHHHOHHHOHHHH+Cl-H+Cl-H+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-BÀI 14: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂNII. BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂNHạt tải điện trong chất điện phân là ion âm và ion dươngCu2+SO42-SO42-Nguồn điệnĐèn KCu2+SO42-Cu2+Cu2+SO42-SO42-dd CuSO4A KANIONCATIONBÀI 14: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂNII. BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN1. Thí nghiệm Cu2+SO42-Cu2+Cu2+Cu2+SO42-SO42-SO42-SO42-dd CuSO4Khi chưa có điện trường: các ion chuyển động hỗn loạn trong dung dịch.Nguồn điệnĐèn K+-AnốtCatốtESO42-F®Cu2+F®Cu2+F®SO42-F®SO42-F®SO42-F®Cu2+F®SO42-F®dd CuSO4Khi có điện trường: các ion chuyển động có hướng hai chiều ngược nhau; ion dương chuyển động cùng chiều điện trường, ion âm ngược chiều điện trường.BÀI 14: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂNII. BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN1. Thí nghiệm 2. Kết luậnDòng điện trong lòng chất điện phân là dòng các ion dương và ion âm chuyển động có hướng theo hai chiều ngược nhau. Ion dương chạy về phía catôt gọi là cation.ion âm chạy về phía anôt gọi là anion.BÀI 14: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂNII. BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂNChất điện phân thường dẫn điện tốt hơn hay kém hơn kim loại?Chaát ñieän phaân daãn ñieän keùm hôn kim loaïi.Dßng ®iÖn trong chÊt ®iÖn ph©n kh«ng chØ t¶i ®iÖn lượng mµ cßn t¶i c¶ vËt chÊt (theo nghÜa hÑp) ®i theo. Tíi ®iÖn cùc chØ cã electron ®i tiÕp cßn l­uîng vËt chÊt ®äng l¹i ë ®iÖn cùc, g©y ra hiÖn t­uîng ®iÖn ph©n.BÀI 14: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂNII. BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN1. Thí nghiệm 2. Kết luậnChất điện phân dẫn điện kém hơn kim loại:Mật độ các electron tự do trong kim loại lớn hơn mật độ các ion trong chất điện phân.Khối lượng và kích thước của ion lớn hơn và khối lượng và kích thước của electron Tốc độ chuyển động có hướng của ion nhỏ hơn.Môi trường dung dịch rất mất trật tự Cản trở chuyển động của các ion.BÀI 14: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂNII. BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂNHiện tượng điện phân thường kèm các phản ứng phụBÀI 14: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂNIII. CÁC HIỆN TƯỢNG DIỄN RA Ở ĐIỆN CỰC. HIỆN TƯỢNG DƯƠNG CỰC TAN1. Thí nghiệm và hiện tượng BÀI 14: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂNIII. CÁC HIỆN TƯỢNG DIỄN RA Ở ĐIỆN CỰC. HIỆN TƯỢNG DƯƠNG CỰC TAN1. Thí nghiệm và hiện tượng 2. Nhận xétCu ở cực dương tan dần vào trong dung dịch còn cực âm có 1 lớp Cu bám vào Gọi là hiện tượng dương cực tan.3. Điều kiệnHiện tượng dương cực tan xảy ra khi kim loại dung làm anôt có trong gốc muối của dung dịch điện phân (anốt tân dần vào trong dung dịch (cực dương tan) còn catôt có kim loại đó bám vào).Khi có hiện tượng dương cực tan thì bình điện phân như 1 điện trở.BÀI 14: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂNIV. CÁC ĐỊNH LUẬT FARADAYm đến chất điện cựcTLT với điện lượng qTLN với điện tích các ionTLT với A (A=M)BÀI 14: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂNIV. CÁC ĐỊNH LUẬT FARADAY1. Định luật I FaradayKhối lượng vật chất được giải phóng ở điện cực của bình điện phân TLT với điện lượng chạy qua bình đó.m = kqTrong đó:k: đương lượng điện hóa (kg/C)q: điện lượng chạy qua bình điện phân (C)m: khối lượng của chất giải phóng ở bình điện phân (g)2. Định luật II FaradayĐương lượng điện hóa k của một nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam của nguyên tố đó.k = Trong đó:A: khối lượng mol của chất giải phóng ở bình điện phân F: hằng số Faraday (= 96 500 C/mol)n: hóa trị của chất giải phóng ở bình điện phân BÀI 14: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂNIV. CÁC ĐỊNH LUẬT FARADAYTrong đó:I: cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân (A)t: thời gian dòng điện chạy qua bình điện phân (C)m: khối lượng của chất giải phóng ở bình điện phân (g)A: khối lượng mol của chất giải phóng ở bình điện phân F: hằng số Faraday (= 96 500 C/mol)3. Định luật Faradaym = haym = n: hóa trị của chất giải phóng ở bình điện phân BÀI 14: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂNV. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG ĐIỆN PHÂN1. Luyện nhômBÀI 14: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂNV. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG ĐIỆN PHÂN2. Mạ điệnTÓM TẮT BÀI HỌCThuyết điện li: Trong dung dịch, các hợp chất hóa học như axit, bazơ và muối bị phân li (một phần hoặc toàn bộ) thành các nguyên tử (hoặc nhóm nguyên tử) tích điện gọi là ion; ion có thể huyển động tự do trong dung dịch và trở thành hạt tải điện.Bản chất dòng điện trong chất điện phân: là dòng các ion dương và ion âm chuyển động có hướng theo hai chiều ngược nhau. Hiện tượng dương cực tan: là hiện tượng anôt (cực dương) tan dần còn catôt (cực âm) có một lớp kim loại bám vàoĐiều kiện xảy ra dương cực tan: Anôt làm bằng chính kim loại của dung dịch muối điện phânCác định luật Faraday:Định luật I Faraday: m = kqĐịnh luật II Faraday: k = Định luật Faraday: m = = Ứng dụng của hiện tượng điện phân: Trong các công nghệ luyện kim, hoa chất, mạ điện,