Bài 14. Dòng điện trong chất điện phân

Lý thuyết và bài tập cho Bài 14. Dòng điện trong chất điện phân, Chương 3, Vật lý lớp 11

Lý thuyết dòng điện trong chất điện phân

Dòng điện trong chất điện phân là dòng ion dương và ion âm chuyển động có hướng theo hai chiều ngược nhau.

I. Bản chất dòng điện trong chất điện phân

1. Thuyết điện li

Trong dung dịch, các hợp chất hóa học như axit, bazơ và muối bị phân li (một phần hoặc toàn bộ) thành các nguyên tử (hoặc nhóm nguyên tử) tích điện gọi là ion; ion có thể chuyển động tự do trong dung dịch và trở thành hạt tải điện.

Bài Tập / Bài Soạn: 

Câu C1 trang 81 SGK Vật lý 11

Đề bài

Để phân biệt môi trường dẫn diện có phải là chất diện hay không, ta có thể làm cách nào?

Lời giải chi tiết

Dòng điện trong chất điện phân không chỉ tải điện lượng mà còn tải vật chất đi theo. Tới điện cực chỉ có các eelectron có thể đi tiếp, còn lượng vật chất đọng lại ở điện cực, gây ra hiện tượng điện phân.

Để phân biệt môi trường dẫn điện có phải là chất điện phân hay không ta xem có vật chất bám lại ở trên điện cực hay không hoặc có một số chất thoát ra.

Câu C2 trang 81 SGK Vật lý 11

Đề bài

 Vì sao các định luật Fa-ra-đây có thể áp dụng cả với các chất được giải phóng ở điện cực nhờ phản ứng phụ?

Lời giải chi tiết

Các định luật Fa-ra-đây có thể áp dụng cả với các chất được giải phóng ở điện cực nhờ phản ứng phụ vì khối lượng vật chất được giải phóng ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ thuận vơi điện lượng chạy qua bình đó.

\(m = kq\)

\(k\): đương lượng điện hóa của chất được giải phóng ở điện cực.

Câu C3 trang 81 SGK Vật lý 11

Đề bài

Có thể tính số nguyên tử trong một mol kim loại từ số Fa- ra – đây được không?

Lời giải chi tiết

Theo định luật Fa-ra-đây thứ 2, ta có: \(k = \dfrac{1}{F}.\dfrac{A}{n}\)

Trong đó:

+ \(n\): hóa trị của nguyên tố

+ \(A\): khối lượng mol của chất được giải phóng ra ở điện cực

+ \(k\) đương lượng điện hóa của chất được giải phóng ở điện cực

Theo định luật Fa-ra-đây thứ nhất, ta suy ra: \(k = \dfrac{m}{q}\)

Câu C4 trang 81 SGK Vật lý 11

Đề bài

Tại sao khi mạ điện, muốn lớp mã đều. Ta phải quay vật cần mạ trong điện phân?

Lời giải chi tiết

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 đồng đều. Muốn lớp mạ điện đều ta phải quay vật cần mạ trong lúc điện phân.

Bài 1 trang 85 SGK Vật lí 11

Đề bài

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

Lời giải chi tiết

Nội dung của thuyết điện li: Trong dung dịch, các hợp chất hóa học như axit, bazơ và muôi bị phân li (một phần hay toàn bộ) thành các nguyên tử hay các nhóm nguyên tử tích điện gọi là iôn, iôn có thể chuyển động tự do trong dung dịch và trở thành hạt tải điện.

Anion là các iôn âm nên là gốc axít hay nhóm OH-. 

Bài 2 trang 85 SGK Vật lí 11

Đề bài

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

Lời giải chi tiết

- Dòng điện trong chất điện phân là dòng iôn dương và iôn âm chuyển động có huớng theo hai chiều ngược nhau; trong khi đó dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electrôn tự do.

Sự khác nhau ở đây là khác nhau về loại hạt tải điện.

- 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 trang 85 SGK Vật lí 11

Đề bài

Hãy nói rõ hạt tải điện nào mang dòng 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 hai điện cực.

c) Ở trong lòng chất điện phân.

Lời giải chi tiết

a) Dây dẫn và điện cực: trên dây dẫn và điện cực kim loại, hạt tải điện là electron.

b) Ở sát bề mặt hai điện cực: ở sát bề mặt anot, hạt tải điện là các ion âm, còn sát bề mặt catot hạt tải điện là các ion dương.

Bài 4 trang 85 SGK Vật lí 11

Đề bài

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

Lời giải chi tiết

Chất điện phân thường dẫn điện kém hơn kim loại vì:

- Mật độ các iôn trong chất điện phân thường nhỏ hơn mật độ các êlectron tự do trong kim loại.

- Khối lượng và kích thước của iôn lớn hơn khối lượng và kích thước của êlectron nên tốc độ của chuyển động có hướng của chúng nhỏ hơn so với êlectron. 

- Môi trường dung dịch điện phân rất mất trật tự nên các iôn bị cản trở nhiều hơn so với các êlectron trong kim loại.

Bài 5 trang 85 SGK Vật lí 11

Đề bài

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

Lời giải chi tiết

+ Bể A để luyện nhôm có cực dương bằng than (graphit) nên không có hiện tượng cục dương tan.

+ Bể B 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 trang 85 SGK Vật lí 11

Đề bài

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

Lời giải chi tiết

- Định luật Fa-ra-đây thứ nhất:

Khối lượng vật chất được giải phóng ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ với điện lượng chạy qua bình đó.

Công thức: \(m = kq\)

Với k là đương lượng điện hóa (đơn vị kg/C).

- Định luật Fa-ra-đây thứ hai:

Đương lượng điện hóa k của một nguyên tố tí lệ với đương lượng gam \(\dfrac{A}{n}\) của nguyên tố đó.

Bài 7 trang 85 SGK Vật lí 11

Đề bài

Khi điện phân dung dịch H2SO4 với điện cực bằng graphit, thì ta thu được khí oxi bay ra. Có thể dùng công thức Fa-ra-đây để tìm khối lượng oxi bay ra được không?

Lời giải chi tiết

Được. Vì các định luật pha-ra-đây có thể áp dụng với cả các chất được giải phóng ở điện cực nhờ phản ứng phụ.

Bài 8 trang 85 SGK Vật lí 11

Đề bài

Phát biểu nào là chính xác

Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của

A. Các chất tan trong dung dịch.

B. Các ion dương trong dung dịch.

C. Các ion dương và ion âm dưới tác dụng của điện trường trong dung dịch.

D. Các ion dương và ion âm theo chiều điện trường trong dung dịch.

Bài 9 trang 85 SGK Vật lí 11

Đề bài

Phát biểu nào là chính xác

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. Anôt bị ăn mòn

C. Đồng bám vào catôt.

D. Đồng chạy từ anôt sang catôt.

Bài 10 trang 85 SGK Vật lí 11

Đề bài

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 có giá trị lần lượt là 4,5.10-8 m2/(V.s) và 6,8.10-8 m2/(V.s). Tính điện trở suất của dung dịch NaCl nồng độ 0,1 mol/l, cho rằng toàn bộ các phân tử NaCl đều phân li thành ion.

Bài 11 trang 85 SGK Vật lí 11

Đề bài

Người ta muốn bóc một lớp đồng dày \(d = 10 μm\) trên một bản đồng diện tích \(S = 1cm^2\) bằng phương pháp điện phân. Cường độ dòng điện là \(0,010 A\). Tính thời gian cần thiết để bóc được lớp đồng. Cho biết đồng có khối lượng riêng là \(\rho = 8 900 kg/m^3\). 


Giải các môn học khác

Bình luận

CHƯƠNG I. ĐIỆN TÍCH. ĐIỆN TRƯỜNG

CHƯƠNG II. DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI

CHƯƠNG III. DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG

ĐỀ THI HỌC KÌ 1 MỚI NHẤT CÓ LỜI GIẢI

  • Đề thi học kì 1 của các trường có lời giải – Mới nhất
  • Đề ôn tập học kì 1 – Có đáp án và lời giải

CHƯƠNG IV. TỪ TRƯỜNG

CHƯƠNG V. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

CHƯƠNG VI. KHÚC XẠ ÁNH SÁNG

CHƯƠNG VII. MẮT. CÁC DỤNG CỤ QUANG

ĐỀ KIỂM TRA HỌC KÌ 2 (ĐỀ THI HỌC KÌ 2) - VẬT LÍ 11