Với giải Hoạt động thí nghiệm trang 80 Hóa học 12 Kết nối tri thức chi tiết trong Bài 16: Điện phân giúp học sinh dễ dàng xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập Hóa học 12. Mời các bạn đón xem:

Giải bài tập Hóa học 12 Bài 16: Điện phân

Hoạt động thí nghiệm trang 80 Hóa học 12: Điện phân dung dịch CuSO₄

Chuẩn bị:

Hoá chất: dung dịch CuSO₄ 0,5 M.

Dụng cụ: nguồn điện một chiều (3 – 6 vôn), ống thuỷ tinh hình chữ U, hai điện cực than chì, dây dẫn, kẹp kim loại.

Tiến hành:

- Lắp thiết bị thí nghiệm điện phân dung dịch CuSO₄ như Hình 16.2.

- Rót dung dịch CuSO₄ 0,5 M vào ống thuỷ tinh hình chữ U rồi nhúng hai điện cực than chì vào dung dịch.

- Nối hai điện cực than chỉ với hai cực của nguồn điện và tiến hành điện phân trong khoảng 5 phút.

Quan sát hiện tượng xảy ra ở mỗi điện cực và giải thích.

Lời giải:

- Hiện tượng: Ở cực dương (anode) có khí thoát ra; ở cực âm (cathode) có lớp kim loại màu đỏ bám trên cathode.

- Giải thích:

Trong thí nghiệm này, khi có dòng điện chạy qua dung dịch, ion sulfate $\left(S{O}_4^{2-}\right)$ di chuyển về phía anode, ion Cu²⁺ di chuyển về phía cathode.

+ Ở anode có thể xảy ra sự oxi hoá ion sulfate $\left(S{O}_4^{2-}\right)$ hoặc phân tử H₂O. Tuy nhiên, vì H₂O dễ bị oxi hoá hơn ion sulfate nên H₂O bị oxi hoá trước, tạo thành sản phẩm là khí O₂.

$2H_{2}O\to O_2+4H^{+}+4e$

+ Ở cathode có thể xảy ra sự khử ion Cu²⁺ hoặc phân tử H₂O. Vì ion Cu²⁺ dễ bị khử hơn H₂O nên ion Cu²⁺ bị khử trước, tạo thành ion kim loại Cu bám trên cathode.

$C{u}^{2+}+2e\to Cu$

(Lưu ý: ion $S{O}_4^{2-}$ coi như không bị điện phân)

Lý thuyết Hiện tượng điện phân

1. Khái niệm

- Điện phân là một quá trình oxi hóa – khử xảy ra tại các điện cực khi có dòng điện một chiều với hiệu điện thế đủ lớn đi qua chất điện li nóng chảy hoặc dung dịch chất điện li.

- Phản ứng oxi hóa – khử xảy ra trong quá trình điện phân là phản ứng không tự xảy ra mà phải nhờ tác động của điện năng để gây ra phản ứng đó.

- Các chất tham gia vào quá trình điện phân có thể ở trạng thái nóng chảy (điện phân nóng chảy) hoặc dung dịch (điện phân dung dịch). Trong quá trình điện phân, dưới tác dụng của điện phân, các ion âm sẽ di chuyển về điện cực dương, các ion dương sẽ di chuyển về điện cực âm

- Theo quy ước chung, đối với cả pin điện và bình điện phân, tại cathode xảy ra quá trình khử và tại anode xảy ra quá trình oxi hóa. Do vậy, trong điện phân cathode là cực âm, anode là cực dương.

2. Nguyên tắc điện phân

- Khi bình điện phân chứa nhiều chất oxi hóa và chất khử, các quá trình xảy ra tại anode và cathode tuân theo thứ tự sau:

+ Tại anode, chất khử mạnh hơn sẽ bị oxi hóa trước

+ Tại cathode, chất oxi hóa mạnh hơn sẽ bị khử trước

- Ở điều kiện chuẩn, độ mạnh yếu của các chất oxi hóa và chất khử được so sánh dựa vào giá trị thế điện cực chuẩn hoặc vị trí cặp oxi hóa – khử trong dãy điện hóa

Thứ tự điện phân tại cathode: Au³⁺ > Ag⁺ > Hg²⁺ > Cu²⁺ > H⁺> H₂O.