Học tốt Vật lí 11 bài 14: Dòng điện trong chất điện phân

A. TRẢ LỜI CÂU HỎI C1, C2, C3, C4 SGK VẬT LÝ 11 BÀI 14: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN
C1. Để phân biệt môi trường dẫn điện có phải là chất điện phân hay không, ta có thể làm cách nào?
Trả lời:
Để phân biệt môi trường dẫn điện có phải là chất điện phân hay không thì ta cho dòng diện qua môi trường dẫn điện, nếu là chất điện phân thì tại các điện cực có một số chất thoát ra.

C2. Vì sao các định luật Fa-ra-đây có thể áp dụng với các chất được giải phóng ở điện cực nhờ phản ứng phụ?
Trả lời:
Vì dòng điện trong chất điện phân tải điện lượng và vật chất bao gồm cả các chất được giải phóng ở điện cực là do phản ứng phụ sinh ra, do đó định luật Fa-ra-đây có thể áp dụng với các chất được giải phóng ở điện cực nhờ phản ứng phụ.

C3. Có thể tính số nguyên tử trong một mol kim loại từ số Fa-ra-đây được không?
Trả lời:
Từ số Fa-ra-đây có thể tính số nguyên tử trong một mol kim loại bằng công thức: N = = = 6,03.10²³ nguyên tử/mol.

C4. Tại sao khi mạ điện, muốn lớp mạ đều, ta phải quay vật cần mạ trong lúc điện phân?
Trả lời:
Khi mạ điện, vật cần mạ là catôt, anôt là tấm kim loại để mạ. Nếu ta không quay vật cần mạ trong lúc điện phân thì lượng kim loại bám vào vật cần mạ phía đối diện anôt sẽ nhiều hơn ở các phía khác vì vậy lớp mạ sẽ không đều. Do đó, ta phải quay vật cần mạ trong lúc điện phân.

B/ TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SGK VẬT LÝ 11 BÀI 14 TRANG 85
1. Nội dung của thuyết điện li là gì? Anion thường là phần nào của phân tử?
Trả lời:
- 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.

2. Dòng điện trong chất điện phân khác dòng điện trong kim loại như thế nào?
Trả lời:
- Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do.
- Dòng diện trong các chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương và ion âm. Dòng điện trong chất điện phân yếu hơn trong kim loại. Dòng điện trong các chất điện phân không chỉ tải điện lượng mà còn tải vật chất.

3. Hãy nói rõ hạt tải điện mạng điện trên các phần khác nhau của mạch điện có chứa bình điện phân:
a) Dây dẫn và điện cực kim loại.
b) Ở sát bề mặt của hai điện cực.
c) Ở trong lòng chất điện phân.
Trả lời:
Hạt tải điện mang dòng điện trên các phần tử của mạch điện có chứa bình điện phân:
a) Ở dây dẫn và điện cực kim loại: hạt tải điện là các electron tự do.
b) Ở sát bề mặt hai điện cực: hạt tải điện là electron, sát cực dương: các ion âm (anion), sát cực âm: các ion dương (cation)
c) Ở trong lòng chất điện phân: hạt tải điện là ion dương và ion âm.

4. Chất điện phân thường dẫn điện tốt hơn hay kém hơn kim loại? Tại sao?
Trả lời:
Chất điện phân thường dẫn diện yếu hơn kim loại vì:
Mật độ các ion trong chất điện phân thường nhỏ hơn mật độ các êlectron tự do trong kim loại.
Tốc độ chuyển động có hướng của các ion trong chất điện phân nhỏ hơn tốc độ chuyển động có hướng của các ion trong kim loại.

5. Hai bể điện phân: bể A để luyện nhôm, bể B để mạ niken. Hỏi bể nào có cực dương tan? Bể nào có suất phản điện?
Trả lời:
Bể A để luyện nhôm có cực dương bằng than (graphit) nên không có hiện tượng cục 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.

6. Phát biểu định luật Fa-ra- đây, công thức Fa-ra-đây và đơn vị dùng trong công thức này.
Trả lời:
Định luật Fa-ra-đây thứ I: 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 của nguyên tố đó. Hệ số tỉ lệ là trong đó F là số Fa-ra-đây:
Công thức: m = . .It
M tính bằng đơn vị gam (g), I (A); t(s).
F = 96500 C/mol.

7. Khi điện phân dung dịch H₂SO₄ 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?
Trả lời:
Khi điện phân dung dịch H₂SO₄ với điện cực bằng graphit, ta thu được khí oxi bay ra. khối lượng oxi bay ra có thể tính được bằng công thức định luật Fa-ra-đây.

* Ở bài tập 8, 9 dưới đây phát biển nào chính xác?
8. Dòng điện trong chất điện phân là chuyển động có hướng của:
A. các chất tan trong dung dịch
B. các icon dương trong dung dịch
C. các icon dương và các icon âm dưới tác đụng của điện trường trong dung dịch
D. các icon dương và icon âm theo chiều điện trường trong dung dịch.
Trả lời:
Đáp án: C

9. Kết quả cuối cùng của quá trình điện phân dung dịch CuSO4 với điện cực bằng đồng là:
A. không có thay đổi gì ở bình điện phân.
B. anot bị ăn mòn.
C. đồng bám vào catot.
D. đồng chạy từ anot sang catot.
Trả lời:
Đáp án: D
CuSO₄ → Cu²⁺ + SO₄^2-
Cu²⁺ Cu
SO₄^2-  CuSO₄ + 2e^-

10. Tốc độ chuyển động có hướng của ion Na⁺ và Cl^- trong nước có thể tính theo công thức: v=μE, trong đó E là cường độ điện trường, μ là độ linh động có giá trị lần lượt là 4,5.10^-8 m²/V.s. Tính điện trở suất của dung dịch NaCl nồng độ 0,1 mol/ , cho rằng toàn bộ các phần tử NaCl đều phân li thành icon.
Giải:
Gọi n₀ = 0,1 mol/ = = = 10⁺² là nồng độ.
n là mật độ hạt tải điện.
Mật độ hạt Na⁺ là: n_Na⁺ = n₀.N_A = 10². 6.02.10²³ = 6,02.10²⁵  
Mật độ hạt Cl^- là: n_Cl- = n₀.N­_A = 6,02.10²⁵
Vì v = μE           R =
U = E.
I =
V = S.
Nên = = = .  = = .n.e
Ta có =
 
Điện trở suất của dung dịch NaCl là:
=  +  = ₊
= 6,02.10²⁵.4,5.10^-8.1,6.10^-19+ 6,02.10²⁵.6,8.10^-8.1,6.10^-19
 =
=>  = 0,92 (Ω.m)

11. Người ta muốn bọc một lớp đồng dày d = 10 μm trên một bản đồng điện tích S = 1cm² bằng phương pháp điện phân. Cường độ dòng điện là 0,010A. Tính thời gian cần thiết để bọc được lớp đồng. Cho biết đồng có khối lượng riêng là ρ = 8900 kg/m³.
Giải:
Thể tích của lớp đồng: V = d.s
Khối lượng của lớp đồng: m = V.D = d.S.D (1)
Theo công thức định luật Fa-ra-đây: m = .An .I.t   (2)
Từ (1) và (2) suy ra: t = =                 
t = 2,68.10³ (s)