Điện phân nóng chảy

Điện phân chất điện li nóng chảy

Ví dụ 1: Điện phân NaCl nóng chảy có thể biểu diễn bằng sơ đồ:

Catot (–)     ←    NaCl    →    Anot (+)

Na+ + 1e → Na                     2Cl- → Cl2 + 2e

Phương trình điện phân: 2NaCl → 2Na + Cl2

Ví dụ 2: Điện phân Al2O3 nóng chảy pha thêm criolit (Na3AlF6) có thể biểu diễn bằng sơ đồ:

Catot (–)      ←      Al2O3    →  Anot (+)

4| Al3+ + 3e → Al                    3| 2O2- → O2 + 4e

Phương trình điện phân là: 2Al2O3 → 4Al + 3O2

Điện phân dung dịch

Tại Cathode

- Tại catot xảy ra quá trình khử cation (sau Al):  Mn+ + ne → M

- Nếu điện phân dung dịch có các cation K+, Na+, Ca2+, Ba2+, Mg2+, Al3+ thì H2O sẽ tham gia điện phân theo PT: 2H2O + 2e → H2 + 2OH-

- Nếu trong dung  dịch có nhiều cation thì cation nào có tính oxi hóa mạnh hơn sẽ bị điện phân trước.

Tại Anode

Tại anot xảy ra quá trình oxi hóa anion:  Xn- → X + ne  

* Gốc axit không chứa oxi như Cl-, S2-... hoặc ion OH- của bazơ kiềm hoặc nước thì tham gia điện phân.

Thứ tự anion bị oxi hóa: S2– > I– > Br– > Cl– > RCOO– > OH– > H2O

Gốc axit có chứa oxi NO3–, SO42–, PO43–, CO32–, ClO4–… thì nước tham gia điện phân:  2H2O → O2 + 4H+ + 4e

Nếu Anode không tan:

Nếu anode là chất trơ (không tan, như Bạch kim (Pt), than chì (có thể dùng lõi pin)), các anion không chứa oxi sẽ bị oxi hóa ở anode, khi không còn anion không chứa oxi, nước sẽ bị oxi hóa, khi hết nước, quá trình điện phân sẽ ngừng.

Nếu Anode tan:

Nếu anode không trơ thì anode sẽ bị tan và có thể phản ứng với dung dịch điện phân.

Nếu không có vách ngăn giữa hai cực:

Thường thì bình điện phân có vách ngăn xốp ngăn thành hai phần, một phần chứa cathode, một phần chứa anode, nhưng nếu bỏ vách ngăn này, các chất tạo thành do điện phân sẽ phản ứng với dung dịch.

Ví dụ:

Điện phân dung dịch NaCl không có vách ngăn, ta được nước Javel do Cl2 sinh ra phản ứng với NaOH tạo thành do điện phân:

2NaCl + 2H2O đp=> H2 + NaOH + Cl2

2NaOH + Cl2 = NaCl + NaClO + H2O (hỗn hợp này gọi là nước Javel)

Ví Dụ phản ứng điện phân

Ví dụ 1: Điện phân NaCl nóng chảy có thể biểu diễn bằng sơ đồ:

Catot (–)     ←    NaCl    →    Anot (+)

Na+ + 1e → Na                     2Cl- → Cl2 + 2e

Phương trình điện phân: 2NaCl → 2Na + Cl2

Ví dụ 2: Điện phân Al2O3 nóng chảy pha thêm criolit (Na3AlF6) có thể biểu diễn bằng sơ đồ:

Catot (–)      ←      Al2O3    →  Anot (+)

4| Al3+ + 3e → Al                    3| 2O2- → O2 + 4e

Phương trình điện phân là: 2Al2O3 → 4Al + 3O2

Ví dụ 3: Điện phân dung dịch CuCl2 với anot trơ có thể biểu diễn bằng sơ đồ:

Catot (–)     ←     CuCl2      →      Anot (+)

Cu2+ + 2e → Cu                            2Cl- → Cl2 + 2e

Phương trình điện phân: CuCl2 → Cu + Cl2

Ví dụ 4: Điện phân dung dịch NaCl bão hòa với điện cực trơ có màng ngăn có thể biểu diễn bằng sơ đồ:

Catot (–)       ←     NaCl       →       Anot (+)

H2O, Na+               (H2O)                 Cl-, H2O

2H2O + 2e → H2 + 2OH-                 2Cl-  → Cl2 + 2e

Phương trình điện phân: 2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2 + Cl2

Nếu không có màng ngăn thì: Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O

=> phương trình điện phân: NaCl + H2O → NaClO + H2

Ví dụ 5: Điện phân dung dịch NiSO4 với anot trơ có thể biểu diễn bằng sơ đồ:

Catot (–)      ←      NiSO4    →    Anot (+)

Ni2+, H2O               (H2O)            H2O, SO42-  

Ni2+ + 2e → Ni                            2H2O → O2 + 4H+ + 4e

Phương trình điện phân là: 2NiSO4 + 2H2O → 2Ni + 2H2SO4 + O2

Ví dụ 6: Điện phân dung dịch NiSO4 với anot bằng Cu có thể biểu diễn bằng sơ đồ:

Catot (–)       ←         NiSO4      →      Cu (+)

Ni2+, H2O                  (H2O)                H2O, SO42-

Ni2+ + 2e → Ni                                   Cu → Cu2+ + 2e

Phương trình điện phân là: NiSO4 + Cu → CuSO4 + Ni

Ví dụ 7: Điện phân dung dịch hỗn hợp chứa FeCl3, CuCl2 và HCl với anot trơ có thể biểu diễn bằng sơ đồ: