Bài giảng Vật lí Lớp 11 - Bài 14: Dòng điện trong chất điện phân - Trường THPT Lê Duẩn

SễÛ GIAÙO DUẽC VAỉ ẹAỉO TAẽO ẹAấKLAấK 
TRệễỉNG THPT LEÂ DUAÅN 
Boọ moõn: Vaọt lyự 
Nờu bản chất của dũng điện trong kim loại và sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ? 
KIỂM TRA BÀI CŨ 
+ Điện trở suất ρ của kim loại tăng theo nhiệt độ gần đỳng theo hàm bậc nhất: 
ρ = ρ 0 [1 + α (t – t 0 )] 
Trả lời : 
+ Dũng điện trong kim loại là dũng chuyển dời cú hướng của cỏc electron tự do dưới tỏc dụng của điện trường. 
+ 
 O 
 G 
Hiện tượng xảy ra như thế nào khi đóng khoá K? 
Quan sát kim điện kế! 
Từ thí nghiệm, có nhận xét gì về sự dẫn điện của muối khan? 
K 
M uối khan CuSO 4 
+ 
 O 
 G 
Nước cất 
 H 2 O 
Hiện tượng xảy ra như thế nào khi đóng khoá K? 
Quan sát kim điện kế! 
Từ thí nghiệm, có nhận xét gì về sự dẫn điện của nước cất? 
K 
Nếu hoà thêm muối vào nước cất thì hiện tượng xảy ra như thế nào? 
+ 
 O 
 G 
Hiện tượng xảy ra như thế nào khi đóng khoá K? 
Quan sát kim điện kế! 
Hiện tượng cũng xảy ra tương tự với các dung dịch axit, bazơ, muối khác. Nhận xét về sự dẫn điện của các dung dịch axít, bazơ và muối; trong các dung dịch đó chứa hạt tải điện nào ? 
K 
Dung dịch CuSO 4 
I. Thuyết điện ly 
Trong dung dịch các hợp chất hoá học như axit, bazơ 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 chuyển động tự do trong dung dịch và trở thành hạt tải điện. 
 * Axít → ion dương H + + ion âm gốc axit 
Ví dụ: 
H 2 SO 4 
H + + SO 4 2- 
 * Bazơ → ion dương kim loại + i on âm OH - 
 * Muối → ion dương kim loại+ion âm gốc axit 
Ví dụ: 
NaOH 
Na + + OH - 
Ví dụ: 
CuSO 4 
Cu 2+ + SO 4 2- 
* Một số bazơ như nước amôniac (NH 4 )OH hoặc muối như phân đạm amôni clorua (NH 4 )Cl không chứa ion kim loại. Trong dung dịch, cũng bị phân li thành các ion (OH) - , Cl - và (NH 4 ) + . 
Vì sao axít, bazơ và muối khi tan vào nước lại bị phân li thành các ion dương và ion âm ? 
Các ion dương và âm vốn đã có sẵn trong các phân tử axít, bazơ và muối. Chúng liên kết chặt chẽ với nhau bằng lực hút Cu-lông. Khi tan vào nước hoặc một dung môi khác, lực hút Cu-lông yếu đi , liên kết trở nên lỏng lẻo. Một số phân tử chuyển động nhiệt tách thành các ion tự do. 
Phải chăng chỉ có dung dịch axit, bazơ và muối mới có thể phân li thành các ion? 
Chuyển động nhiệt mạnh trong muối hoặc bazơ nóng chảy cũng làm các phân tử này phân li thành các ion tự do như các dung dịch. 
Dung dịch và các chất nóng chảy như trên gọi là chất điện phân. Vậy chất điện phân là gì ? 
Các dung dịch muối, axít và bazơ hoặc muối, bazơ nóng chảy được gọi là chất điện phân. 
Quan sát thí nghiệm với dung dịch CuSO 4 
+ 
 O 
 G 
 Dung dịch CuSO 4 
K 
A 
K 
Vậy bản chất sự dẫn điện đó là gì? 
II. Bản chất dòng điện trong chất điện phân 
Cu 2+ 
SO 4 2- 
Cu 2+ 
Cu 2+ 
Cu 2+ 
SO 4 2- 
SO 4 2- 
SO 4 2- 
 Khi không có điện trường 
Cu 2+ 
Cu 2+ 
SO 4 2- 
SO 4 2- 
A 
 + 
K 
- 
Khi có điện trường 
Cu 2+ 
Cu 2+ 
SO 4 2- 
SO 4 2- 
Dòng điện trong chất điện phân là dòng ion dương và ion âm chuyển động có hướng theo hai chiều ngược nhau dưới tác dụng của điện trường. 
* Ion dương chuyển động cùng chiều điện trường chạy về phía catôt (cực âm) nên gọi là cation . 
* Ion âm chuyển động ngược chiều điện trường chạy về phía anôt (cực dương) nên gọi là anion 
Vì sao chất điện phân dẫn điện không tốt bằng kim loại ? 
Mật độ các ion trong chất điện phân thường nhỏ hơn mật độ electron tự do trong kim loại. Khối lượng và kích thước của ion lớn hơn khối lượng và kích thước của electron nên tốc độ chuyển dời có hướng của chúng nhỏ hơn. Môi trường dung dịch lại rất mất trật tự nên cản trở mạnh chuyển động của các ion. Vì thế, chất điện phân không dẫn điện tốt bằng kim loại. 
Dòng điện trong chất điện phân không chỉ tải điện lượng mà còn tải cả vật chất (theo nghĩa hẹp) đi theo. Tới điện cực chỉ có electron đi tiếp còn lượng vật chất đọng lại ở điện cực, gây ra hiện tượng điện phân. 
Trong qúa trình tải điện lượng đi theo và đi đến điện cực, thì trên hai điện cực có sự biến đổi gì không? 
 III. Các hiện tượng diễn ra ở điện cực. Hiện tượng cực dương tan 
 Xét dung dịch điện phân là đồng sunphát CuSO 4 , anốt bằng đồng Cu, catôt là một kim loại nào đó(Ví dụ: Pb). 
 + - 
K 
Vì sao cực dương lại bị ăn mòn còn cực âm lại được bao quanh bởi nguyên tử đồng? 
A 
 B 
Cu 
Pb 
Dung dịch 
CuSO 4 
G 
* Tại catôt : 
, Đồng bám vào catôt 
* Tại anôt : 
 , SO 4 tác dụng với một nguyên tử đồng từ anôt tạo thành CuSO 4 tan vào dung dịch . 
 * Kết quả: Anốt bị mòn dần, ở catôt lại có đồng bám vào. Đó chính là hiện tượng dương cực tan. 
Khi có dòng điện chạy qua 
Cỏc ion chuyển động về cỏc điện cực cú thể tỏc dụng với chất làm điện cực hoặc với dung mụi tạo nờn cỏc phản ứng húa học gọi là phản ứng phụ trong hiện tượng điện phõn. 
Hiện tượng dương cực tan xảy ra khi cỏc anion đi tới anụt kộo cỏc ion kim loại của điện cực tan dần vào trong dung dịch khi điện phân dung dịch muối của kim loại dùng làm catôt. 
Vậy tại catốt, anốt trong bình điện phân này là cùng một phản ứng cân bằng nhưng xảy ra hai chiều ngược nhau: 
	Cu + + 2e - Cu 
Trong trường hợp này bình điện phân có tiêu thụ năng lượng hay không? 
Nếu phản ứng diễn ra theo chiều này thu năng lượng, thì phản ứng diễn ra theo chiều ngược lại toả năng lượng, nên tổng cộng lại điện năng không bị tiêu hao trong quá trình phân tích các chất mà chỉ tiêu hao dưới dạng nhiệt. Bình điện phân được coi là một điện trở. 
Xét trường hợp khi chất điện phân là dung dịch axít H 2 SO 4 , hai điện cực đều bằng Graphit (than chì). 
Trong trường hợp này cực dương có bị tan không? 
+ - 
K 
A 
K 
C 
C 
O 2 
H 2 
Vì sao ở hai điện cực lại xuất hiện khí oxi và khí hiđrô? 
 Dung dịch H 2 SO 4 
G 
Năng lượng để tách phân tử nước thành ion dương H + và ion âm (OH) - tỷ lệ thế nào so với điện lượng qua bình điện phân? 
Ta có thể viết: 
 Trong đó gọi là suất phản điện của bình điện phân; đơn vị vôn (V) 
Năng lượng W dùng để phân tách nước thành ion dương H + và ion âm (OH) - tỷ lệ thuận với điện lượng qua bình điện phân. 
I. Hieọn tửụùng ủieọn phaõn baỷn chaỏt doứng ủieọn trong chaỏt ủieọn phaõn : 
 1. Hieọn tửụùng ủieọn phaõn : 
2. Baỷn chaỏt doứng ủieọn trong chaỏt ủieọn phaõn : 
3. Phaỷn ửựng phuù trong hieọn tửụùng ủieọn phaõn : 
 Khoỏi lửụùng m cuỷa chaỏt ủửụùc giaỷi phoựng ra ụỷ ủieọn cửùc tổ leọ vụựi ủửụng lửụùng hoaự hoùc A/n cuỷa chaỏt ủoự vaứ ủieọn lửụùng q ủi qua dung dũch ủieọn phaõn. 
Haống soỏ Faraday F = 9.65.10 4 (C/mol) 
ẹaởt 
, vỡ q = It neõn 
Khoỏi lửụùng chaỏt ủửụùc giaỷi phoựng (g) 
Khoỏi lửụùng mol (g) 
Hoaự trũ 
Cửụứng ủoọ doứng ủieọn (A) 
Thụứi gian ủieọn phaõn (s) 
 4. Hieọn tửụùng cửùc dửụng tan : 
II. ẹũnh luaọt Faraday : 
1. ẹũnh luaọt: 
Michael Faraday Nhaứ baực hoùc Anh1791 - 1867 
I. Hieọn tửụùng ủieọn phaõn baỷn chaỏt doứng ủieọn trong chaỏt ủieọn phaõn : 
 1. Hieọn tửụùng ủieọn phaõn : 
2. Baỷn chaỏt doứng ủieọn trong chaỏt ủieọn phaõn : 
3. Phaỷn ửựng phuù trong hieọn tửụùng ủieọn phaõn : 
 4. Hieọn tửụùng cửùc dửụng tan : 
II. ẹũnh luaọt Faraday : 
1. ẹũnh luaọt: 
2. ẹieọn tớch cuỷa ioõn: 
ẹieọn tớch moói ion : 
q = nq o = n.1,6.10 -19 (C) 
Vụựi ion hoaự trũ I: 
q o = 1,6.10 -19 (C) : ủieọn tớch nguyeõn toỏ 
Ta coự : 
 q = nF = n.9,65.10 7 (C) 
 N = N A = 6,023.10 26 (Nguyeõn tửỷ) 
ẹieọn tớch cuỷa moọt ion ? 
m=A (Kg) 
Đ 38 – 39. DOỉNG ẹIEÄN TRONG CHAÁT ẹIEÄN PHAÂN 
I. Hieọn tửụùng ủieọn phaõn baỷn chaỏt doứng ủieọn trong chaỏt ủieọn phaõn : 
 1. Hieọn tửụùng ủieọn phaõn : 
2. Baỷn chaỏt doứng ủieọn trong chaỏt ủieọn phaõn : 
3. Phaỷn ửựng phuù trong hieọn tửụùng ủieọn phaõn : 
 4. Hieọn tửụùng cửùc dửụng tan : 
II. ẹũnh luaọt Faraday : 
1. ẹũnh luaọt: 
2. ẹieọn tớch cuỷa ioõn: 
3. Baứi taọp aựp duùng : 
Traỷ lụứi : 
Khoỏi lửụùng Ag baựm vaứo cửùc aõm laứ : 
Đ 38 – 39. DOỉNG ẹIEÄN TRONG CHAÁT ẹIEÄN PHAÂN 
3. Baứi taọp aựp duùng : 
III. ệÙng duùng cuỷa hieọn tửụùng ủieọn phaõn : 
 Maù ủieọn : ửựng duùng hieọn tửụùng ủieọn phaõn ủeồ phuỷ moọt lụựp kim loaùi leõn ủoà vaọt. 
I. Hieọn tửụùng ủieọn phaõn baỷn chaỏt doứng ủieọn trong chaỏt ủieọn phaõn : 
 1. Hieọn tửụùng ủieọn phaõn : 
2. Baỷn chaỏt doứng ủieọn trong chaỏt ủieọn phaõn : 
 4. Hieọn tửụùng cửùc dửụng tan : 
1. ẹũnh luaọt: 
3. Phaỷn ửựng phuù trong hieọn tửụùng ủieọn phaõn : 
II. ẹũnh luaọt Faraday : 
2. ẹieọn tớch cuỷa ioõn : 
Đ 38 – 39. DOỉNG ẹIEÄN TRONG CHAÁT ẹIEÄN PHAÂN 
 Luyeọn kim : ửựng duùng hieọn tửụùng dửụng cửùc tan trong luyeọn kim ủeồ tinh cheỏ kim loaùi 
3. Baứi taọp aựp duùng : 
III. ệÙng duùng cuỷa hieọn tửụùng ủieọn phaõn : 
I. Hieọn tửụùng ủieọn phaõn baỷn chaỏt doứng ủieọn trong chaỏt ủieọn phaõn : 
 1. Hieọn tửụùng ủieọn phaõn : 
2. Baỷn chaỏt doứng ủieọn trong chaỏt ủieọn phaõn : 
1. ẹũnh luaọt: 
3. Phaỷn ửựng phuù trong hieọn tửụùng ủieọn phaõn : 
II. ẹũnh luaọt Faraday : 
2. ẹieọn tớch cuỷa ioõn : 
 4. Hieọn tửụùng cửùc dửụng tan : 
 ẹuực ủieọn : ửựng duùng hieọn tửụùng ủieọn phaõn ủeồ taùo ra caực ủoà vaọt baống kim loaùi theo khuoõn maóu. 
HEÁT