Giải bài tập lí dòng điện trong chất điện phân

C. CÂU HỎI – BÀI TẬP​

Bài 1 :​

Nội dung của thuyết điện li là gì? Anion thường là phần nào của phân tử?

Lời giải:

  • Nội dung của thuyết điện li : Trong dung dịch, các hợp chất hóa học như axit, bazo và muối phân li (một phần hoặc toàn bộ) thành các nguyên tử và nhóm nguyên tử tích điện gọi là ion: ion có thể chuyển động tự do trong dung dịch và trở thành hạt tải điện.
  • Anion thường là phần ion âm của phần tử thường là gốc axit hoặc nhóm (OH)
  • Cation mang điện dương là ion kim loại ion H+ hoặc một số nhóm nguyên tử khác.

Bài 2 :​

Dòng điện trong chất điện phân khác dòng điện trong kim loại như thế nào?

Lời giải:

  • Dòng diện trong các chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương và ion âm. Dòng điện trong các chất điện phân không chỉ tải điện lượng mà còn tải vật chất đi theo. Còn dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các êlectron tự do.
  • Dòng điện trong chất điện phân yếu hơn trong kim loại và dòng điện trong chất điện phân không chỉ tải điện lượng mà còn tải cả vật chất.

Bài 3 :​

Hãy nói rõ hạt tải điện mạng điện trên các phần khác nhau của mạch điện có chứa bình điện phân:

  1. Dây dẫn và điện cực kim loại.
  2. Ở sát bề mặt của hai điện cực.
  3. Ở trong lòng chất điện phân. Lời giải: Hạt tải điện mang dòng điện trên các phần tử của mạch điện có chứa bình điện phân:
  4. Trong phần dây dẫn và các điện cực kim loại: hạt tải điện là các êlectron tự do.
  5. ở sát bề mặt hai điện cực. + Sát cực dương: các ion âm (anion) + Sát cực âm: các ion dương (cation)
  6. Ở trong lòng chất điện phân: dòng chuyển dời có hướng của các ion dương cùng chiều điện trường và ion âm ngược chiều điện trường.

Bài 4 :​

Chất điện phân thường dẫn điện tốt hơn hay kém hơn kim loại? Tại sao?

Lời giải: + Chất điện phân thường dẫn diện yếu hơn kim loại. + Nguyên nhân:

  • Mật độ các ion trong điện phân nhỏ hơn mật độ cac êlectron tự do trong kim loại.
  • Khối lượng và kích thước của các ion trong chất điện phân lớn hơn khối lượng các êlectron, nên tốc độ chuyển động có hướng của chúng nhỏ hơn êlectron.
  • Môi trường dung dịch điện phân mất trật tự hơn, nên cản trở mạnh chuyển động có hướng của các ion.

Bài 5 :​

Hai bể điện phân: bể [imath]A[/imath] để luyện nhôm, bể [imath]B[/imath] để mạ niken. Hỏi bể nào có cực dương tan? Bể nào có suất phản điện?

Lời giải:

  • Bể A để luyện nhôm có cực dương bằng than (graphit) nên không có hiện tượng cực dương tan.
  • Bể A để mạ niken có cực dương là niken và chất điện phân NiSO4 thì sẽ có cực dương tan.
  • Bể nào không có cực dương tan thì sẽ đóng vai trò là máy thu và khi đó có suất phản điện ⇒ bể A để luyện nhôm có suất phản điện.

Bài 6 :​

Phát biểu định luật Fa-ra- đây, công thức Fa-ra-đây và đơn vị dùng trong công thức này.

Lời giải: Định luật Fa-ra-đây thứ nhất: Khối lượng của vật chất được giải phóng ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình đó. m = kq k: đương lượng điện hóa của chất được giải phóng ở điện cực. Định luật Fa-ra-đây thứ hai: Đương lượng điện hóa k của một nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam A/n của nguyên tố đó. Hệ số tỉ lệ là [imath]\dfrac 1 F[/imath] trong đó [imath]F[/imath] là số Fa-ra-đây: [imath]k=\dfrac 1 F \dfrac A n\to m=\dfrac{A.I.t}{F.n}[/imath]

Bài 7 :​

Khi điện phân dung dịch [imath]H_2SO_4[/imath] với điện cực bằng graphit, ta thu được khí oxi bay ra. Có thể dùng công thức Fa-ra-đây để tính khối lương oxi bay ra được không?

Lời giải: Khi điện phân dung dịch [imath]H_2SO_4[/imath] với điện cực bằng graphit, ta thu được khí oxi bay ra. Trong trường hợp đó có thể dùng công thức Fa-ra-đây để tính khối lượng oxi bay ra. Công thức: [imath]m=\dfrac{I.t.A}{F.n}[/imath] [imath]F = 96500 (C/mol)[/imath]: Số Fa-ra-đây. [imath]A[/imath] là số khối hay khối lượng mol nguyên tử.

[imath]n[/imath] là hóa trị. [imath]I[/imath] là cường độ dòng điện [imath](A).[/imath] [imath]t[/imath] là thời gian dòng điện chạy qua [imath](s).[/imath]

Bài 8 :​

Phát biển nào chính xác? Dòng điện trong chất điện phân là chuyển động có hướng của: [imath]A.[/imath] các chất tan trong dung dịch [imath]B.[/imath] các icon dương trong dung dịch [imath]C.[/imath] các icon dương và các icon âm dưới tác đụng của điện trường trong dung dịch [imath]D.[/imath] các icon dương và icon âm theo chiều điện trường trong dung dịch.

Lời giải: Chọn [imath]C.[/imath] Dòng điện trong chất điện phân là chuyển động có hướng của các icon dương và các icon âm dưới tác dụng của điện trường trong dung dịch.

Bài 9 :​

Phát biển nào chính xác? Kết quả cuối cùng của quá trình điện phân dung dịch [imath]CuSO_4[/imath] với điện cực bằng đồng là [imath]A.[/imath] không có thay đổi gì ở bình điện phân. [imath]B.[/imath] anôt bị ăn mòn. [imath]C.[/imath] đồng bám vào catôt. [imath]D.[/imath] đồng chạy từ anôt sang catôt.

Lời giải: Chọn [imath]D.[/imath] Kết quả cuối cùng của quá trình điện phân dung dịch [imath]CuSO_4[/imath] với điện cực bằng đồng là đồng chạy từ anôt sang catôt. [imath]CuSO_4 \to Cu^{2+} + SO4_{2-}[/imath] [imath]Cu^{2+}[/imath] về catot, [imath]+2e\to Cu[/imath] [imath]SO4^{2-}[/imath] về anot, [imath]+2e→ CuSO4 + 2e^–[/imath]

Bài 10 :​

Tốc độ chuyển động có hướng của ion [imath]Na^+[/imath] và [imath]Cl^–[/imath] trong nước có thể tính theo công thức: [imath]v = \mu E[/imath] trong đó [imath]E[/imath] là cường độ điện trường,[imath]\mu[/imath]có giá trị lần lượt là [imath]4,5.10^{–8} m^2/(V.s)[/imath] và [imath]6,8.10^{–8} m^2/(V.s)[/imath]. Tính điện trở suất của dung dịch [imath]NaCl[/imath] nồng độ [imath]0,1 mol/l[/imath],cho rằng toàn bộ các phần tử [imath]NaCl[/imath] đều phân li thành ion.

Lời giải:

Điện trở của một khối vật dẫn (hình hộp) có thể tính theo hai cách: [imath]R=\dfrac U I;R=\rho.\dfrac l S[/imath] Với r là điện trở suất của vật liệu, ta có: [imath]\rho=\dfrac{RS}{l}=\dfrac{US}{I.l}=\dfrac{ES}{I}[/imath] trong đó điện trường [imath]E=\dfrac U l[/imath] Cường độ dòng điện I đo bằng tổng điện lượng chạy qua diện tích [imath]S[/imath] của dây dẫn trong 1 giây. Nếu [imath]v_{Na}[/imath] và [imath]v_{Cl}[/imath] là tốc độ có hướng của các ion [imath]Na[/imath] và [imath]Cl, n[/imath] là mật độ các ion này, thì ta có:

[imath]I = eS(v_{Na} + v_{Cl}).n = eS(m_{Na} + m_{Cl}).nE[/imath]

[imath]\to \rho=\dfrac{ES}{I}=\dfrac{1}{ e n(\mu_{Na}+\mu_{Cl} ) } [/imath]

Với [imath]n = 0,1 mol/l=0,1.6,023.10^{23}.10^3=6,023.10^{25} m^{−3}[/imath]

[imath]\to \rho=\dfrac{1}{1,6.10^{−19}.6,023.10^{25}.(4,5+6,8)⋅10^{−8}}=0,918\Omega.m≈1\Omega.m[/imath]

Giải bài tập lí dòng điện trong chất điện phân

Bài 11: Người ta muốn bọc một lớp đồng dày [imath]d = 10 \mu m[/imath] trên một bản đồng điện tích [imath]S = 1 cm^2[/imath] bằng phương pháp điện phân. Cường độ dòng điện là [imath]0,010 A[/imath]. Tính thời gian cần thiết để bọc được lớp đồng. Cho biết đồng có khối lượng riêng là [imath]\\rho= 8900 kg/m^3.[/imath]

Lời giải: Khối lượng đồng cần bọc khỏi bản đồng là: [imath]m = V.\rho = S.d.\rho = 10^{-4}.10.10^{-6}.8900.10^{-3} = 8,9.10^{-3} g[/imath] Mặt khác, theo định luật Fa-ra-đây khối lượng đồng cần bóc khỏi bản đồng trong thời gian t là: [imath]m=\dfrac{A.I.t}{F.n}[/imath] Thời gian cần thiết để bọc được lớp đồng là: [imath]t=\dfrac{A.I.t}{F.n}=\dfrac{8,9.10^{−3}.96500.2}{64.0,010}=2684 s=44,73[/imath] phút.

Chúc các bạn học tốt! Xem thêm kiến thức tại Bài 10: GHÉP CÁC NGUỒN ĐIỆN THÀNH BỘ BÀI 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI