Bài giảng Vật lí Lớp 11 - Bài 14: Dòng điện trong chất điện phân - Nguyễn Hữu Nghĩa

TỔ: VẬT LÝ – CÔNG NGHỆ 
TRƯỜNG THPT LỤC NGẠN 4 
Giáo viên : Nguyễn Hữu Nghĩa 
Kiểm tra bài cũ 
Hạt tải điện trong kim loại là 
A. các ion dương . 
 B. các ion âm . 
 C. các electron tự do. 
 D. các electron ở lớp trong cùng của nguyên tử . 
Kiểm tra bài cũ 
D òng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của 
A. Các ion dương cùng chiều điện trường . 
 B. Các ion dương ngược chiều điện trường . 
 C. Các electron tự do cùng chiều điện trường . 
 D. Các electron tự do ngược chiều điện trường . 
Bài 14: Dòng điện trong chất điện phân – định luật Farađây 
I. Thí nghiệm 
II. Thuyết điện li : 
Trong dung dịch , các hợp chất hoá học như axit , bazơ và muối bị phân li ( một phần hoặc tòan bộ ) thành các nguyên tử ( hoặc nhóm nguyên tử ) tích điện gọi là ion; ion có thể chuyển động tự do trong dung dịch và trở thành hạt tải điện . 
+ 
+ 
Quan saùt thí nghieäm 
DD NaCl 
 Nöôùc caát 
+ 
Trường hợp nào có dòng điện chạy qua? Giải thích ? 
Nếu thay dd NaCl bằng các dd axit , bazơ thì có dòng điện chạy qua hay không ? 
. Axit → H + + ( gốc axit ) - 
	 HCl → H + + Cl - 
. Bazơ → ( kim loại ) + + (OH) - 
	 NaOH → Na + + OH - 
. Muối → ( kim loại ) + + ( gốc axit ) – 
	 NaCl → Na + + Cl - 
. Muối amoni → (NH 4 ) + + ( gốc axit ) – 
	 (NH 4 )OH → (NH 4 ) + + OH - 
Những dung dịch axit , muối , bazơ hay muối , bazơ nóng chảy phân li thành các ion gọi là chất điện phân . 
+ 
DD NaCl 
Cl 
Na 
+ 
+ 
Na + 
Cl - 
Na + 
Cl - 
Na + 
Cl - 
Cl - 
Na + 
E 
Khi không có điện trường ngoài các ion chuyển động như thế nào ? 
Khi có điện trường ngòai các ion chuyển động như thế nào ? 
II. Bản chất dòng điện trong chất điện phân 
Dòng điện trong lòng chất điện phân là dòng ion âm và ion dương chuyển dời có hướng theo hai chiều ngược nhau . 
Ion (+) chạy về catốt ( cùng chiều điện trường ) gọi là cation . 
Ion (-) chạy về anốt ( ngược chiều điện trường ) gọi là anion. 
Chất điện phân không dẫn điện tốt bằng kim loại . 
+ 
DD NaCl 
+ 
Na + 
Na + 
Cl - 
Na + 
Cl - 
Cl - 
+ 
E 
Anốt (A) 
Catốt (K) 
- 
E 
dd muối CuSO 4 
Hiện tượng này gọi là hiện tượng dương cực tan. 
Cu 2+ +2e - Cu: bám vào K 
A 
K 
Cu Cu 2+ + 2e - 
Cu 2+ bị SO 4 2- kéo vào dd ; cực A bị tan ra 
III. C¸c hiÖn t­îng diÔn ra ë ® iÖn cùc . Hiện tượng dương cực tan: 
E 
Cu 
Dd AgNO 3 
Cực A không tan. 
Ag bám vào K 
A 
K 
Quan sát hiện tượng với dung dịch là AgNO 3 ( anốt là Cu) 
Hiện tượng dương cực tan xảy ra khi điện phân một dung dịch muối kim lọai mà anốt làm bằng chính kim loại ấy . 
Vậy hiện tượng dương cực tan xảy ra khi nào ? 
IV. Các định luật Farađây 
1. Định luật Farađây thứ nhất : 
- Phát biểu : khối lượng m của chất giải phóng ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình đó . 
- Biểu thức : 	 m = kq (1) 
Trong đó : k gọi là đương lượng điện hóa của chất giải phóng ở điện cực (g/C) 
Micheal Faraday 
(1791 – 1867) 
IV. Các định luật Farađây 
2. Định luật Farađây thứ hai : 
- Phát biểu : đương lượng điện hóa k của một nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam của nguyên tố đó 
A 
n 
- BiÓu thøc : 
Trong đó : hệ số tỉ lệ 
	 F = 96494 C/mol = hằng số Farađây 
1 
F 
IV. Các định luật Farađây 
3. Công thức Farađây 
m = 
1 
F 
A 
n 
.q 
. 
m = 
1 
F 
A 
n 
.It 
. 
hay 
Trong đó : 
 . I là cường độ dòng điện không đổi (A) 
 . t là thời gian dòng điện chạy qua chất điện phân (s) 
 . m là khối lượng của chất được giải phóng ở điện cực (g) 
Bài tập áp dụng 
Điện lượng q = 16C chạy qua dd H 2 SO 4 hòa tan trong nước . Tính lượng oxi được giải phóng ở cực dương . Cho F = 96494(C/mol). 
Giải : 
Khối lượng oxi được giải phóng ở cực dương 	 
m = 
1 
F 
A 
n 
.q = 
1 
16 
96494 
2 
.16 = 1,33 . 10 -3 g 
. 
. 
V. Ứng dụng của hiện tượng điện phân : 
 Luyện kim : ứng dụng hiện tượng điện phân nóng chảy để tinh chế kim loại 
 Đúc điện : ứng dụng hiện tượng điện phân nóng chảy để tạo ra các đồ vật bằng kim loại theo khuôn mẫu 
 Mạ điện : ứng dụng hiện tượng dương cực tan để phủ một lớp kim lọai lên đồ vật 
Tổng kết 
m = 
1 
F 
A 
n 
.q 
. 
m = 
1 
F 
A 
n 
.It 
. 
hay 
- Trong dung dịch các axit , bazơ , muối bị phân li thành các ion. 
- Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của các ion trong điện trường . 
- Hiện tượng dương cực tan khi điện phân muối của một kim lọai mà anôt làm bằng chính kim loại đó . 
- Khối lượng của chất giải phóng ra khỏi điện cực khi điện phân cho bởi công thức :