1. Các công thức thường sử dụng
– Công thức Faraday: $m = \frac{{A.I.t}}{{n.F}}$
– Nếu đề bài cho I và t thì trước hết tính số mol e trao đổi ở từng điện cực: ${n_{e\,\,trao\,\,doi}} = \frac{{I.t}}{F}$
=> Dựa vào thứ tự điện phân, so sánh tổng số mol electron nhường hoặc nhận với ne trao đổi để biết mức độ điện phân xảy ra. Ví dụ để dự đoán xem cation kim loại có bị khử hết không hay H2O bị điện phân ở điện cực nào.
=> Sử dụng bảo toàn e để giải bài toán.
– Khối lượng catot tăng chính là khối lượng kim loại tạo thành sau điện phân bám vào
mdung dịch sau điện phân = mdung dịch trước điện phân – (mkết tủa + mkhí)
– Độ giảm khối lượng của dung dịch: ∆m = mkết tủa + mkhí
– Nếu đề bào yêu cầu tính điện lượng cần cho quá trình điện phân thì áp dụng công thức:
Q = I.t = ne.F
2. Một số kinh nghiệm khi giải bài tập điện phân
– Khi điện phân các dung dịch dưới đây thì thực tế là điện phân H2O thu được H2 ở catot và O2 ở anot.
+ Hydroxide của kim loại hoạt động hóa học mạnh (KOH, NaOH, Ba(OH)2,…)
+ Acid có oxygen (HNO3, H2SO4,…)
+ Muối tạo bởi acid có oxygen và base mạnh (KNO3, Na2SO4,…)
– Chỉ cần viết phản ứng (thu hoặc nhường electron) xảy ra ở các điện cực theo đúng thứ tự, không cần viết phương trình điện phân tổng quát.
– Với các bài tập điện phân chéo, có thể sử dụng phương trình điện phân tổng quát để tính toán.
– Nếu đề bài cho lượng khí thoát ra ở điện cực hoặc sự thay đổi về khối lượng dung dịch,… thì dựa vào các bán phản ứng để tính số mol electron thu hoặc nhường ở mỗi điện cực (e trao đổi).
– Có thể so sánh thời gian t’ (hoặc n’e trao đổi) cần điện phân hết một lượng ion mà đề bài đã cho rồi so sánh với thời gian t trong đề bài. Nếu t’ < t (hoặc n’e trao đổi < ne) thì lượng ion đó đã bị điện phân hết còn nếu t’ > t thì lượng ion đó chưa bị điện phân hết.
Bài tập áp dụng: Điện phân dung dịch hồn hợp chứa 0,04 mol AgNO3 và 0,05 mol Cu(NO3)2, điện cực trơ, dòng điện 5A, trong 32 phút 10 giây. Khối lượng kim loại bám vào catot là
A. 6,24 gam. B. 3,12 gam.
C. 6,5 gam. D. 7,24 gam.
Lời giải: ${n_{e\,\,trao\,\,doi}} = \frac{{5.1930}}{{96500}} = 0,1mol$
Catot gồm Ag+ và Cu2+ bị oxi hóa
Ag+ + 1e → Ag
0,04 0,04
Cu2+ + 2e → Cu
0,06 →0,03
\(\left\{ \begin{gathered}
{n_{Ag}} = 0.04{\mkern 1mu} mol \hfill \\
{n_{Cu}} = \frac{{0,1 – 0,04}}{2} = 0,03mol \hfill \\
\end{gathered} \right.\)
=> mKL = 0,04.108 + 0,03.64 = 6,24g
Đáp án: A
