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

Nội dung text: Bài giảng Vật lí 11 - Bài học số 14: Dòng điện trong chất điện phân

1. Nhóm 2: - Kiều Oanh - Bích Huyền - Huy Hoàng - Anh Đức - Minh Thảo
2. BÀI 14:
3. • Chất điện phân là các chất tự phân li ra điện tích là các ion dương và ion âm chuyễn động tự do trong dung dịch, và trở thành các hạt tải điện chính. • Ví dụ như dung dịch: Axit: H2SO4 Bazo: NaOH Muối: NaCl Thuyết điện li: Trong dung dịch,các hợp chất hóa học như axit, bazo 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 chuyên động tự do trong dung dịch và trở thành hạt tải điện.
4. Bài 14: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN 1. MÔ PHỎNG THÍ NGHIỆM: Nguồn điện A K dd CuSO4 2+ 2- Cu SO4 Cu2+ 2- 2+ SO4 Cu CATION 2- SO4 Cu2+ 2- 2- SO4 SO4 Cu2+ ANION
5. 2. KẾT LUẬN Nguồn điện a. Khi chưa có điện trường ngoài tác Anốt Catốt dụng, các ion chuyển động nhiệt hỗn - + E F loạn. ® SO 2- FF®2+® 2- 4 Cu SO4 F®2+ F® 2- Cu b. Khi có điện trường ngoài tác dụng, SO4 F 2- F ® F SO4 ®2+ các ion chuyển động có hướng hai F Cu®2+ Cu ® F2- SO4 ® 2- chiều ngược nhau; ion dương chuyển SO4 2+ động cùng chiều điện trường, ion âm dd CuSO4 Cu ngược chiều điện trường.
6. 3. BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN - Dòng điện trong lòng chất điện phân là dòng ion dương và ion âm chuyển động có hướng theo hai chiều ngược nhau. - Cụ thể: dòng ion dương chuyển động cùng chiều điện trường, và dòng ion âm chuyển động ngược chiều điện trường.
7. 1. Thí nghiệm mô phỏng: • Mô tả thí nghiệm: Hai điện cực làm bằng đồng Cu • Dung dịch điện phân là axit CuSO4 • Nguồn điện một chiều và khóa K. 2. Kết quả: Sau một thời gian dòng điện qua bình điện phân, thấy cực dương bị tan và đồng thời cực âm được bồi đắp dày thêm.
8. 1.Hiện tượng dương cực tan a. Thí nghiệm mô phỏng: b. Kết quả: - Sau một thời gian dòng điện qua bình điện phân thì cực dương bị tan. Vì sao? * Giải thích: - Vì cực dương làm bằng Cu có sự trao đổi điện tích với ion -2 2+ S04 cho 2e thành Cu (tan) -> Hiện tượng dương cực tan 0 2+ - 2- PT: Cu → Cu (tan) + 2e (SO4 nhận) 2- SO4 Cu2+
9. a. Thí nghiệm mô phỏng: b. Kết quả: Sau một thời gian dòng điện qua bình điện phân thì cực dương bị tan, đồng thời cực âm được bồi dày thêm. * Giải thích: Tại cực âm ion Cu+2 nhận 2e- biến thành Cu0 bám vào cực âm PT: Cu+2 + 2e- →Cu0(bám). 2- SO4 Cu2+
10. Bình điện phân với các điện cực trơ: -Thí nghiệm mô phỏng: Chất điện phân là dung dich H2SO4 Các điện cực làm bằng graphit (hoặc inox) A K + - DD H2SO4 H+ OH- H+ OH- H+ OH- + -
11. Giải thích : Do sự trao đổi điện tích của các ion chất điện phân gốc axit với hai điện cực tạo chất khí thoát ra ở điện cực. -Quanh catôt (cực dương), các ion H+ sẽ A K nhận electron ở cực dương theo phản ứng: - - - 4(OH )→ H20 + 02 + 4e + DD H2SO4 + - -Quanh anôt (cực âm),nước phân li thành H+ H OH và OH-. Các ion OH- sẽ nhường electron theo H+ OH- x phản ứng: + - H+ OH- 4H + 4e → H2 + - - Ứng dụng để điện phân nước điều chế O2 và H2
12. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN CÁC HIỆN TƯỢNG DIỄN RA Ở TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN ĐIỆN CỰC. HIỆN TƯỢNG DƯƠNG CỰC TAN Dòng điện trong lòng chất điện phân là dòng ion dương và ion âm chuyển Hiện tượng dương cực tan xảy ra khi động có hướng theo hai chiều ngược điện phân một dung dịch muối kim nhau loại mà anốt làm bằng chính kim loại ấy
13. III. Các định luật Faraday
14. Vì dòng điện trong chất điện phân tải điện lượng cùng với vật chất( theo nghĩa hẹp)nên khối lượng chất đi đến điện cực : ➢Tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình điện phân; ➢Tỉ lệ thuận với khối lượng của ion (hay khối lượng mol nguyên tử A của nguyên tố tạo nên ion ấy); ➢Tỉ lệ nghịch với điện tích của ion (hay hóa trị n của nguyên tố tạo ra ion ấy). Faraday đã tổng quát hóa các nhận xét trên, và mở rộng cho cả trường hợp các chất được giải phóng ở điện cực là do các phản ứng sinh ra, thành hai định luật Faraday dưới đây.
15. ĐỊNH LUẬT FARADAY THỨ NHẤT Khối lượng vật chất được giải phóng ở điện cực của bìnhm điện= phânkq tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình đó. Trong đó: m : Khối lượng vật chất được giải phóng k : Đương lượng điện hóa (kg/C) q : Điện lượng chạy qua bình (C)
16. ĐỊNH LUẬT FARADAY THỨ HAI 1 Đươngk = lượng . điện hóa k của một nguyên퐹 tố푛tỉ lệ với đương lượng gam của nguyên tố đó. Trong đó: 푛 Hệ số tỉ lệ là 1, trong đó F gọi là k : Đương lượng điện hóa (kg/C)퐹 số Faraday F: số Fa-ra-day, f = 96500 C/mol A : Khối lượng mol nguyên tử của nguyên tố (g/mol) n : hóa trị của nguyên tố
17. Từ hai định luật Faraday ta được công thức Faraday: 1 m = . 푡 퐹 푛 Trong đó: m : khối lượng của chất được giải phóng ở điện cực (g) F : hằng số Faraday = 96500 (C/mol) A : nguyên tử khối của chất điện phân n : hóa trị chất điện phân I : cường độ dòng điện (A) t : thời gian (s)
18. 1. Luyện nhôm
19. 2. Mạ điện
20. TỔNG KẾT BÀI HỌC
21. ▪ Thuyết điện li: Trong dung dịch,các hợp chất hóa học như axit, bazo 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 chuyên động tự do trong dung dịch và trở thành hạt tải điện. ▪ Bản chất dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của các ion trong điện trường ▪ Hiện tượng dương cực tan xảy ra khi các anion kéo các ion kim loại của điện cực vào trong dung dịch ▪ Công thức Fa-ra-đây ▪ Hiện tượng điện phân được áp dụng trong các công nghệ luyện kim, hóa chất, mạ điện,