Question 1

Cùng một nguồn điện một chiều, tại sao điện phân dung dịch CuCl₂ thu được đồng và khí chlorine, còn điện phân dung dịch NaCl bão hòa lại thu được khí hydrogen, khí chlorine và sodium hydroxide?

Accepted Answer

Bình điện phân là thiết bị chuyển hóa trực tiếp điện năng thành hóa năng: cho dòng điện một chiều đi qua dung dịch chất điện li để gây ra phản ứng oxi hóa - khử tại anode và cathode. (Phương trình / Nguyên lý: Bình điện phân: Điện năng → Hóa năng (Phản ứng điện cực · Vật liệu điện cực · Dẫn điện bằng ion · Dẫn điện bằng electron)) Lưu ý trọng tâm: Trọng tâm ôn tập: Cấu tạo bình điện phân (phản ứng điện cực, vật liệu điện cực, vật dẫn ion, vật dẫn electron); chiều chuyển hóa năng lượng của bình điện phân so với pin điện hóa.

Question 2

Sau khi đóng nguồn điện, trên hai thanh than chì trong dung dịch CuCl₂ lần lượt xuất hiện hiện tượng gì?

Accepted Answer

Khi có dòng điện đi qua, dung dịch CuCl₂ xảy ra phản ứng oxi hóa ở anode và phản ứng khử ở cathode tạo thành Cu và Cl₂: tại anode 2Cl⁻ − 2e⁻ = Cl₂↑ (sự oxi hóa), tại cathode Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu (sự khử), phương trình tổng cộng Cu²⁺ + 2Cl⁻ =điện phân= Cu + Cl₂↑. (Phương trình / Nguyên lý: Cu²⁺ + 2Cl⁻ =điện phân= Cu + Cl₂↑) Lưu ý trọng tâm: Câu hỏi thường gặp: Quá trình ở các điện cực và phương trình điện phân dung dịch CuCl₂; mô tả hiện tượng và cách nhận biết khí thoát ra ở anode.

Question 3

Điện phân lâu hơn hoặc tăng cường độ dòng điện, tại sao lượng sản phẩm lại nhiều hơn? Nhiều hơn bao nhiêu lần?

Accepted Answer

Điện lượng đi qua bình Q = I·t quyết định lượng sản phẩm: cứ 2 mol electron trao đổi sẽ kết tủa 1 mol Cu ở cathode và giải phóng 1 mol Cl₂ ở anode. (Phương trình / Nguyên lý: Q = I·t ｜ m(Cu) = Q·M/(2F)) Lưu ý trọng tâm: Câu hỏi thường gặp: Bài toán tính lượng chất điện phân (Điện lượng Q → Khối lượng / Thể tích sản phẩm); tỉ lệ số mol sản phẩm ở hai cực; giải thích tại sao màu dung dịch ít thay đổi. Thể tích khí tính ở 25 ℃ (Vm = 24.5 L/mol; ở đkc 25 ℃, 1 bar là 24.79 L/mol, ở đktc 0 ℃, 1 atm là 22.4 L/mol).

Question 4

"Khi có dòng điện, các ion chuyển sang chuyển động có hướng" — vậy ion nào đi về đâu? Còn electron đi đường nào?

Accepted Answer

Khi có dòng điện đi qua, các ion đang chuyển động tự do chuyển sang chuyển động có hướng: anion di chuyển về anode, cation di chuyển về cathode; electron ở mạch ngoài đi từ cực âm của nguồn điện đến cathode, không đi vào dung dịch. (Phương trình / Nguyên lý: Anion → Anode ｜ Cation → Cathode (Electron chỉ đi ở mạch ngoài)) Lưu ý trọng tâm: Câu hỏi thường gặp: Vẽ sơ đồ nguyên lý bình điện phân; phân biệt chiều dòng electron ở mạch ngoài với chiều di chuyển của các ion trong dung dịch.

Question 5

Cùng điện cực than chì, cùng cường độ dòng điện, khi đổi sang dung dịch NaCl bão hòa thì tại sao ở cathode không thu được kim loại Na?

Accepted Answer

Ở anode Cl⁻ dễ nhường electron hơn OH⁻ (H₂O), ở cathode H⁺ (H₂O) dễ nhận electron hơn Na⁺, nên sản phẩm thu được là Cl₂, H₂ và NaOH: 2Cl⁻ − 2e⁻ = Cl₂↑, 2H₂O + 2e⁻ = H₂↑ + 2OH⁻, phương trình tổng cộng 2Cl⁻ + 2H₂O =điện phân= Cl₂↑ + H₂↑ + 2OH⁻. (Phương trình / Nguyên lý: 2Cl⁻ + 2H₂O =điện phân= Cl₂↑ + H₂↑ + 2OH⁻) Lưu ý trọng tâm: Câu hỏi thường gặp: Bán phản ứng ở hai cực, phương trình điện phân và sản phẩm khi điện phân dung dịch NaCl bão hòa; giải thích tại sao cathode không sinh ra Na và anode không sinh ra O₂.

Question 6

Tại sao xung quanh thanh cathode chỉ cần nhỏ vài giọt phenolphthalein là dung dịch hóa hồng/đỏ ngay?

Accepted Answer

Ở cathode, H₂O nhận electron theo bán phản ứng: 2H₂O + 2e⁻ = H₂↑ + 2OH⁻; ion OH⁻ sinh ra ở vùng cathode làm dung dịch có tính kiềm và làm phenolphthalein hóa đỏ. Trong hệ CuCl₂, ion Cu²⁺ nhận electron trước nên không sinh ra OH⁻ và phenolphthalein không đổi màu. (Phương trình / Nguyên lý: 2H₂O + 2e⁻ = H₂↑ + 2OH⁻ (Vùng cathode có môi trường kiềm)) Lưu ý trọng tâm: Câu hỏi thường gặp: Tại sao bán phản ứng ở cathode viết là 2H₂O + 2e⁻ = H₂↑ + 2OH⁻; hiện tượng phenolphthalein hóa đỏ ở vùng cathode chứng minh điều gì.

Question 7

Trong nước muối có tới 4 loại ion (cùng các phân tử H₂O), tại sao lại chính là Cl⁻ và H⁺ (H₂O) phóng điện?

Accepted Answer

Thứ tự điện phân được quyết định bởi khả năng nhường / nhận electron: ở anode Cl⁻ dễ nhường electron hơn OH⁻ (H₂O), ở cathode H⁺ (H₂O) dễ nhận electron hơn Na⁺; Na⁺ và OH⁻ còn lại tạo thành NaOH trong dung dịch. (Phương trình / Nguyên lý: Anode: Cl⁻ phóng điện trước ｜ Cathode: H⁺ (H₂O) phóng điện trước → Còn lại NaOH) Lưu ý trọng tâm: Câu hỏi thường gặp: Thứ tự điện phân (ở anode: S²⁻ > I⁻ > Br⁻ > Cl⁻ > OH⁻/H₂O > gốc acid có oxi; ở cathode: Ag⁺ > Cu²⁺ > … > H⁺/H₂O > Na⁺); vai trò của màng ngăn trong công nghiệp clo - kiềm.

Question 8

Thay thanh than chì ở anode bằng một lá đồng (Cu), tại sao ở anode không còn sủi bọt khí và giấy thử cũng không hóa xanh nữa?

Accepted Answer

Khi anode là kim loại hoạt động (Cu), bản thân kim loại làm anode dễ nhường electron hơn Cl⁻: Cu − 2e⁻ = Cu²⁺ (anode tan), còn ở cathode vẫn là Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu; kết quả tổng cộng là đồng được "chuyển" từ anode sang cathode — đây chính là nguyên lý mạ điện và tinh luyện đồng bằng phương pháp điện phân, giữ cho nồng độ Cu²⁺ trong dung dịch không đổi. (Phương trình / Nguyên lý: Cu − 2e⁻ = Cu²⁺ (Anode tan / Điện cực hoạt động)) Lưu ý trọng tâm: Câu hỏi thường gặp: Phân biệt điện cực trơ và điện cực tan; cách chọn anode, cathode và dung dịch điện li khi mạ điện / tinh luyện đồng; tại sao nồng độ dung dịch không đổi khi mạ điện.

Question 9

Khảo sát: Điều chỉnh để cathode của bình ① kết tủa đúng 29.6 mg đồng và duy trì trong 15 giây

Accepted Answer

Tổng kết khảo sát: Lượng sản phẩm chỉ phụ thuộc vào điện lượng Q — m(Cu) = Q·M/(2F), nên các cặp (0.20 A, 450 s), (0.50 A, 180 s), (0.10 A, 900 s), (0.30 A, 300 s) đều cho cùng kết quả miễn là điện lượng nằm trong khoảng 89.6–92.6 C (Q = 90 C): dòng điện lớn trong thời gian ngắn và dòng điện nhỏ trong thời gian dài tạo ra lượng sản phẩm bằng nhau. (Phương trình / Nguyên lý: m(Cu) = Q·M/(2F) → Q ≈ 91.1 C) Lưu ý trọng tâm: Cấu trúc trả lời điểm tối đa: Viết bán phản ứng ở cathode Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu → Từ m = Q·M/(2F) tính ngược ra Q → Từ Q = I·t chọn cặp (I, t) và giải thích vì sao "dòng lớn thời gian ngắn" tương đương với "dòng nhỏ thời gian dài".

Question 10

Về anode và cathode của bình điện phân, phát biểu nào sau đây là ĐÚNG?

Accepted Answer

Đáp án đúng: Anode nối với cực dương của nguồn điện, xảy ra phản ứng oxi hóa. Giải thích: Theo quy ước điện hóa: điện cực nơi xảy ra phản ứng oxi hóa là anode, nơi xảy ra phản ứng khử là cathode; trong bình điện phân, anode nối với cực dương của nguồn điện một chiều, còn cathode nối với cực âm. Ở Bước 2: anode (nhánh phải, nối cực dương) thoát khí Cl₂, cathode (nhánh trái, nối cực âm) kết tủa Cu.

Question 11

Khi điện phân dung dịch, chiều chuyển động của electron và các ion là

Accepted Answer

Đáp án đúng: Electron chỉ chạy ở mạch ngoài từ cực âm nguồn điện đến cathode; trong dung dịch anion di chuyển về anode, cation di chuyển về cathode. Giải thích: Trong quá trình điện phân: electron chỉ di chuyển ở dây dẫn mạch ngoài (từ cực âm nguồn điện đến cathode, và từ anode về cực dương nguồn điện), còn trong dung dịch dẫn điện nhờ sự di chuyển có hướng của các ion — anion về anode, cation về cathode.

Question 12

Điện phân dung dịch CuCl₂ với điện cực trơ (than chì), sản phẩm thu được ở hai điện cực là

Accepted Answer

Đáp án đúng: Cathode kết tủa đồng (Cu), anode thoát khí chlorine (Cl₂). Giải thích: Tại anode: 2Cl⁻ − 2e⁻ = Cl₂↑, tại cathode: Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu, phương trình điện phân: Cu²⁺ + 2Cl⁻ =điện phân= Cu + Cl₂↑. Trong điều kiện thí nghiệm này, H₂O không tham gia điện phân nên cathode không thoát H₂ và anode không thoát O₂. Giấy thử KI - hồ tinh bột ẩm hóa xanh chứng minh sự có mặt của khí Cl₂.

Question 13

Khi điện phân dung dịch NaCl bão hòa (điện cực trơ), sản phẩm ở vùng cathode và vùng anode lần lượt là

Accepted Answer

Đáp án đúng: Cathode thoát khí H₂ và tạo ra OH⁻, anode thoát khí Cl₂. Giải thích: Ở anode, ion Cl⁻ dễ nhường electron hơn H₂O nên Cl⁻ bị oxi hóa thành khí Cl₂; ở cathode, H₂O dễ nhận electron hơn ion Na⁺ nên H₂O bị khử tạo thành khí H₂ và ion OH⁻: 2H₂O + 2e⁻ = H₂↑ + 2OH⁻. Ion OH⁻ cùng với Na⁺ tạo thành NaOH trong dung dịch. Thể tích khí ở hai cực bằng nhau (15.2 mL : 15.2 mL = 1 : 1) và vùng cathode làm phenolphthalein hóa đỏ.

Nguyên lý điện phân: Điện phân dung dịch CuCl₂ và dung dịch NaCl bão hòa — Mô phỏng 3D Tương tác (Hóa học THPT)

Chuỗi bước khám phá và kết luận khoa học (9 bước)