Điện phân dung dịch NaOH 10A: cách giải chi tiết

Trả lời nhanh

Với đề thường gặp: điện phân dung dịch NaOH, I = 10A, t = 268 giờ, sau điện phân còn 100 gam dung dịch NaOH 24%, thì nồng độ trước điện phân là 2,4%. Lý do: chỉ nước bị điện phân (mất khoảng 900 g), còn khối lượng NaOH (24 g) không đổi, nên dung dịch ban đầu nặng 1000 g.

Lưu ý: tiêu đề câu hỏi bị cắt ở phần thời gian nên bài này giải theo bộ số liệu quen thuộc nêu trên. Nếu đề của em có số khác, em vẫn áp dụng đúng các bước ở dưới.

Bản chất: điện phân dung dịch NaOH là điện phân nước

Ion Na⁺ có tính oxi hoá rất yếu nên không bị khử ở catot trong dung dịch nước. Ion OH^– bị oxi hoá ở anot. Vì vậy NaOH chỉ đóng vai trò chất dẫn điện, không bị tiêu hao.

Catot (–): 2H₂O + 2e → H₂ + 2OH^– (có khí H₂ thoát ra)
Anot (+): 4OH^– → O₂ + 2H₂O + 4e (có khí O₂ thoát ra)
Phương trình chung: 2H₂O → 2H₂ + O₂ (điện phân, có mặt NaOH)

Hệ quả: khối lượng NaOH không đổi, khối lượng dung dịch giảm đúng bằng khối lượng nước bị điện phân, nên nồng độ % tăng dần.

Các bước giải

Tính số mol electron trao đổi: n_e = It/F (F ≈ 96500 C/mol, t đổi ra giây).
Từ phương trình chung, mỗi mol H₂O bị điện phân ứng với 2 mol electron, nên n_H₂O = n_e/2.
Khối lượng dung dịch ban đầu = khối lượng dung dịch sau + khối lượng nước mất.
Khối lượng NaOH không đổi, tính C% trước điện phân.

Lời giải chi tiết

Thời gian t = 268 giờ = 268 × 3600 = 964 800 giây.

n_e = (10 × 964 800) / 96 500 ≈ 100 mol.

n_{H₂O điện phân} = 100/2 = 50 mol, tức m = 50 × 18 = 900 gam.

Dung dịch sau điện phân: 100 g, C% = 24%, nên m_NaOH = 24 g.

Dung dịch trước điện phân: 100 + 900 = 1000 g.

C% trước = 24/1000 × 100% = 2,4%.

Kiểm tra bằng khí thoát ra

n_H₂ = 50 mol, n_O₂ = 25 mol. Tổng khối lượng khí = 50 × 2 + 25 × 32 = 900 g, đúng bằng khối lượng nước mất. Đây là cách tự kiểm tra nhanh kết quả.

Lỗi sai thường gặp

Cho rằng NaOH bị điện phân thành Na và khí. Thực tế Na⁺ không bị khử trong dung dịch nước.
Quên đổi giờ ra giây (hoặc dùng F = 96500 với t tính bằng giờ).
Lấy n_H₂O = n_e thay vì n_e/2.
Lấy 100 g làm khối lượng dung dịch ban đầu, quên cộng phần nước đã mất.

Mẹo nhớ: điện phân dung dịch NaOH, H₂SO₄, KNO₃, Na₂SO₄… đều là “điện phân nước”: chất tan giữ nguyên, nước giảm, nồng độ tăng.

Bài luyện tập

Bài 1. Điện phân 200 g dung dịch NaOH 10% với dòng điện 5A trong 9650 giây. Tính nồng độ % NaOH sau điện phân.

Đáp án: n_e = 5 × 9650/96500 = 0,5 mol; n_H₂O = 0,25 mol = 4,5 g. Dung dịch sau nặng 195,5 g, chứa 20 g NaOH nên C% ≈ 10,23%.

Bài 2. Điện phân 500 g dung dịch NaOH 4% đến khi nồng độ đạt 5%. Tính thể tích khí H₂ và O₂ (đktc) thoát ra.

Đáp án: m_NaOH = 20 g; dung dịch sau = 20/0,05 = 400 g; nước mất 100 g ≈ 5,556 mol. V_H₂ = 5,556 × 22,4 ≈ 124,4 lít; V_O₂ = 2,778 × 22,4 ≈ 62,2 lít.

Câu hỏi thường gặp

Điện phân dung dịch NaOH thu được sản phẩm gì?

Thu được khí H2 ở catot và khí O2 ở anot. Thực chất là điện phân nước, NaOH không bị tiêu hao.

Vì sao nồng độ NaOH tăng dần khi điện phân?

Vì khối lượng NaOH không đổi trong khi nước bị điện phân làm khối lượng dung dịch giảm, nên nồng độ phần trăm tăng.

Công thức tính số mol electron khi điện phân là gì?

ne = It/F, trong đó I là cường độ dòng điện (A), t là thời gian (giây), F ≈ 96500 C/mol.

Điện phân nóng chảy NaOH khác gì điện phân dung dịch?

Điện phân NaOH nóng chảy tạo Na ở catot, O2 và H2O ở anot. Điện phân dung dịch chỉ cho H2 và O2 do nước bị điện phân.