MgCl2 ra Mg: điện phân nóng chảy MgCl2 và cách viết

Trả lời nhanh

MgCl₂ ra Mg bằng phản ứng điện phân nóng chảy: MgCl₂ → Mg + Cl₂ (điều kiện: nhiệt độ cao, dòng điện một chiều). Mg²⁺ nhận electron tạo Mg ở catot, Cl^– nhường electron tạo khí Cl₂ ở anot. Không điện phân dung dịch MgCl₂ vì khi đó nước bị điện phân thay cho Mg²⁺, không thu được Mg.

Phương trình điện phân MgCl₂ nóng chảy

Phương trình tổng quát:

MgCl₂ (nóng chảy) → Mg (lỏng) + Cl₂↑ (điều kiện: điện phân nóng chảy, kí hiệu đpnc)

Chất tham gia: magie clorua MgCl₂ ở trạng thái lỏng (nóng chảy).
Sản phẩm: kim loại magie và khí clo màu vàng lục, mùi xốc, độc.
Hiện tượng: ở catot xuất hiện kim loại Mg màu trắng bạc; ở anot có khí màu vàng lục thoát ra.

Quá trình xảy ra ở từng điện cực

Khi nóng chảy, MgCl₂ phân li hoàn toàn: MgCl₂ → Mg²⁺ + 2Cl^–. Dưới tác dụng của dòng điện một chiều, các ion chuyển động có hướng về hai điện cực.

Điện cực	Ion hướng về	Bán phản ứng	Loại quá trình
Catot (–)	Mg²⁺	Mg²⁺ + 2e → Mg	Khử
Anot (+)	Cl^–	2Cl^– → Cl₂ + 2e	Oxi hoá

Cộng hai bán phản ứng (số electron hai bên bằng nhau) ta được phương trình tổng ở trên.

Mẹo nhớ: “Catot – Cation – Khử” (cation đến catot và bị khử); “Anot – Anion – Oxi hoá”.

Vì sao phải điện phân nóng chảy, không điện phân dung dịch?

Mg là kim loại hoạt động mạnh, ion Mg²⁺ có tính oxi hoá rất yếu. Trong dung dịch, ở catot nước bị khử dễ hơn Mg²⁺:

2H₂O + 2e → H₂ + 2OH^–

Ion OH^– sinh ra kết hợp với Mg²⁺ tạo kết tủa Mg(OH)₂. Phương trình điện phân dung dịch (có màng ngăn):

MgCl₂ + 2H₂O → Mg(OH)₂↓ + H₂↑ + Cl₂↑

Tiêu chí	Điện phân nóng chảy	Điện phân dung dịch
Catot	Mg²⁺ + 2e → Mg	2H₂O + 2e → H₂ + 2OH^–
Anot	2Cl^– → Cl₂ + 2e	2Cl^– → Cl₂ + 2e
Sản phẩm	Mg, Cl₂	Mg(OH)₂, H₂, Cl₂
Có điều chế được Mg?	Có	Không

Quy tắc chung: các kim loại từ Al trở về trước trong dãy hoạt động (K, Na, Ca, Mg, Al) được điều chế bằng cách điện phân nóng chảy hợp chất của chúng (muối clorua, hoặc Al₂O₃ đối với Al).

Điều kiện thực hiện

MgCl₂ khan, phải nóng chảy hoàn toàn (nhiệt độ nóng chảy khoảng 714 °C).
Dùng dòng điện một chiều, điện cực trơ (than chì).
Trong sản xuất, người ta thường trộn thêm một số muối clorua khác như NaCl, CaCl₂ để hạ nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp, tiết kiệm năng lượng.
Cần tránh nước và không khí vì Mg nóng dễ bị oxi hoá, còn MgCl₂ ngậm nước sẽ bị thuỷ phân.

Lỗi sai thường gặp

Viết “MgCl₂ + H₂O → Mg + Cl₂” cho điện phân dung dịch – sai, phải ra Mg(OH)₂ và H₂.
Nhầm điện cực: Mg tạo ở catot, Cl₂ thoát ra ở anot.
Quên ghi điều kiện “điện phân nóng chảy” (đpnc) – đây là chỗ hay bị trừ điểm.
Nhầm chiều với phản ứng hoá hợp Mg + Cl₂ → MgCl₂ (đốt Mg trong khí clo, không cần điện).

Bài tập vận dụng

Bài 1. Điện phân nóng chảy hoàn toàn 19 gam MgCl₂ (M = 95). Tính khối lượng Mg ở catot và thể tích Cl₂ ở đktc (hiệu suất 100%).

Giải: n(MgCl₂) = 19 : 95 = 0,2 mol. Theo phương trình, n(Mg) = n(Cl₂) = 0,2 mol. Vậy m(Mg) = 0,2 × 24 = 4,8 gam; V(Cl₂) = 0,2 × 22,4 = 4,48 lít.

Bài 2. Điện phân nóng chảy MgCl₂ với cường độ dòng điện 10 A trong 9650 giây. Tính khối lượng Mg thu được (F = 96500 C/mol, hiệu suất 100%).

Giải: Điện lượng Q = 10 × 9650 = 96500 C, tương ứng n(e) = 1 mol. Vì Mg²⁺ + 2e → Mg nên n(Mg) = 0,5 mol, m(Mg) = 0,5 × 24 = 12 gam. Khí Cl₂ thu được 0,5 mol, tức 11,2 lít (đktc).

Bài 3. Trong các chất sau, chất nào không thể điều chế Mg khi điện phân dung dịch của nó: MgCl₂, Mg(NO₃)₂, MgSO₄?

Giải: Cả ba. Với dung dịch, Mg²⁺ không bị khử ở catot mà nước bị khử, chỉ điện phân nóng chảy MgCl₂ mới thu được Mg.

Ứng dụng

Magie điều chế bằng cách này dùng để chế tạo hợp kim nhẹ, bền (ví dụ hợp kim Mg–Al dùng trong công nghiệp hàng không, ô tô) và làm chất khử trong luyện một số kim loại khác. Khí Cl₂ thu được ở anot là nguyên liệu cho công nghiệp hoá chất.

Câu hỏi thường gặp

MgCl2 ra Mg bằng phản ứng nào?

Bằng điện phân nóng chảy: MgCl2 → Mg + Cl2. Mg tạo ra ở catot, khí Cl2 thoát ra ở anot.

Điện phân dung dịch MgCl2 có ra Mg không?

Không. Nước bị khử ở catot thay cho Mg2+, sản phẩm là H2, Cl2 và kết tủa Mg(OH)2: MgCl2 + 2H2O → Mg(OH)2 + H2 + Cl2.

Vì sao thêm NaCl hoặc CaCl2 khi điện phân MgCl2 nóng chảy?

Để hạ nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp muối, giúp tiết kiệm năng lượng và dễ vận hành hơn so với điện phân MgCl2 nguyên chất.

Muốn điều chế Mg từ MgO hoặc MgCO3 thì làm thế nào?

Hoà tan oxit hoặc muối cacbonat vào dung dịch HCl để tạo MgCl2, cô cạn lấy muối khan rồi điện phân nóng chảy thu Mg.