NaCl + H2O → NaOH + Cl2 + H2 | NaCl ra NaOH | NaCl ra Cl2 | NaCl ra H2

Phản ứng NaCl + H₂O$\underset{\mathrm{có} \mathrm{vách} \mathrm{ngăn}}{\overset{\mathrm{đpdd}}{\to }}$NaOH + Cl₂ ↑ + H₂ ↑

1. Phương trình điện phân dung dịch NaCl

2NaCl + 2H₂O $\underset{\mathrm{có} \mathrm{vách} \mathrm{ngăn}}{\overset{\mathrm{đpdd}}{\to }}$2NaOH + Cl₂ ↑ + H₂ ↑

2. Điều kiện phản ứng điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn

Điện phân dung dịch NaCl.

3. Cách tiến hành điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn

Điện phân NaCl chính là việc cho dòng điện chạy qua dung dịch NaCl. Trong quá trình này, dung dịch muối NaCl sẽ được tách ra thành Na⁺ và Cl^–. Trong đó các ion Na+ sẽ di chuyển về hướng cực âm (catot) và Cl^– sẽ di chuyển về cực dương (anot). Phương pháp này được ứng dụng rất rộng rãi trong đời sống.

NaCl nóng chảy:

NaCl → Na⁺ + Cl^–

Do sự tác dụng của điện trường: Ion âm chuyển về điện cực âm, Ion dương chuyển về điện cực dương

Cực dương (Anot): Xảy ra sự oxy hóa

2Cl^– → Cl₂ + 2e

Cực âm (Catot): Xảy ra sự khử

2Na⁺ + 2e → 2Na

Phương trình điện phân:

2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + H₂ + Cl₂

4. Bản chất của các chất tham gia phản ứng

4.1. Bản chất của NaCl (Natri clorua)

- Trong phản ứng trên NaCl là chất khử.

- Quá trình điện phân được tiến hành bằng cách cho dòng điện chạy qua dung dịch muối NaCl để tạo ra phản ứng hóa học. Khi phản ứng xảy ra sẽ tách dung dịch muối NaCl thành Na+ và Cl–. Trong đó các ion Na+ sẽ di chuyển về hướng cực âm (catot) và Cl– sẽ di chuyển về cực dương (anot).

4.2. Bản chất của H₂O (Nước)

- Trong phản ứng trên H₂O là chất oxi hoá.

- Quá trình điện phân là quá trình sử dụng các tính chất của dòng điện để phân tách các phân tử H₂O thành hidro và oxy.

5. Tính chất hóa học của NaCl

5.1. Nguồn gốc của muối tinh khiết NaCl

Muối NaCl một phần xuất phát từ miệng núi lửa hoặc đá trên đáy biển. Tuy nhiên, phần lớn muối có nguồn gốc trên đất liền.

Nước ngọt từ những cơn mưa không ở dạng tinh khiết 100% → Nó hòa tan CO₂ trong khí quyển trước khi rơi xuống đất

→ Nước mưa chảy trên mặt đất để tiếp cận đường thoát nước trong khu vực

→ Tính axit của nước mưa phá vỡ đá, thu giữ ion trong đá và mang chúng ra biển

→ Khoảng 90% các ion này là natri hoặc clo

→ Hai loại ion này kết hợp với nhau tạo ra muối.

5.2. Tính chất vật lý của muối tinh khiết

Muối NaCl là chất rắn kết tinh không màu hoặc màu trắng

Cấu trúc tinh thể: Mỗi nguyên tử có 6 nguyên tử cận kề tạo ra cấu trúc bát diện. Sự phân bổ này được gọi là khớp nối lập phương kín.

5.3. Tính chất hóa học của muối tinh khiết

NaCl là chất điện li mạnh, phân li hoàn toàn trong nước, tạo ra các ion âm và dương.

Natri Clorua là muối của bazo khá mạnh và axit mạnh nên nó mang tính trung tính → do đó tương đối trơ về mặt hóa học.

Muối là hợp chất ion do đó chúng cho thấy các phản ứng ion xảy ra nhanh chóng và thường tỏa nhiệt trong tự nhiên. Muối không trải qua quá trình đốt cháy nhưng điện phân muối sẽ giải phóng kim loại và phi kim loại như điện phân NaCl nóng chảy tạo thành khí clo và natri kim loại.

2NaCl → 2Na + Cl₂

Phản ứng của muối với axit là phản ứng chuyển vị kép như natri clorua phản ứng với axit sunfuric tạo thành natri sunfat và hydro clorua.

2NaCl + H₂SO₄→ Na₂SO₄ + 2HCl

Tương tự dung dịch natri clorua phản ứng với dung dịch bạc nitrat và tạo thành bạc clorua.

NaCl + AgNO₃ → NaNO₃ + AgCl

6. Ứng dụng của NaCl

Trong nông nghiệp, chăn nuôi:

– Muối giúp cân bằng sinh lý trong cơ thể giúp gia súc, gia cầm phát triển khỏe mạnh, giảm bệnh tật.

– Giúp phân loại hạt giống theo trọng lượng

– Cung cấp thêm vi lượng khi trộn với các loại phân hữu cơ để tăng hiệu quả của phân bón.

Trong thực phẩm:

– Natri Clorua có tính hút ẩm, do đó được sử dụng để bảo quản thực phẩm, nó làm tăng áp suất thẩm thấu dẫn đến làm cho vi khuẩn bị mất nước và chết.

– Dùng muối để ướp thực phẩm sống như tôm, cá,…để không bị ươn, ôi trước khi thực phẩm được nấu.

– Khử mùi thực phẩm, giữ cho trái cây không bị thâm.

– Tăng hương vị, kiểm soát quá trình lên men của thực phẩm.

Trong y tế:

– Muối Natri Clorua dùng để sát trùng vết thương rất tốt.

– Dùng để trị cảm lạnh, pha huyết thanh, thuốc tiêu độc và một số loại thuốc khác để chữa bệnh cho con người.

– Cung cấp muối khoáng cho cơ thể thiếu nước.

– Muối có tác dụng khử độc, thanh lọc cơ thể, làm đẹp da, chữa viêm họng, làm trắng răng, chữa hôi miệng,…

Trong đời sống gia đình:

– Đuổi kiến

– Dập tắt lửa bùng cháy vì dầu mỡ

– Giữ nến khỏi chảy khi đốt

– Giữ cho hoa đã hái được tươi, hỗ trợ căm hoa giả

7. Tính chất hóa học của H₂O

7.1. Nước tác dụng với kim loại

Ở điều kiện thường, nước có thể phản ứng với các kim loại mạnh như Li, Ca, Na, K, Ba,… để tạo thành dung dịch Bazo và khí Hidro.

H₂O + Kim loại → Bazơ + H₂↑

2M + 2nH₂O → 2M(OH)_n + nH2↑

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

2K + 2H₂O → 2KOH + H₂

Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂

Ba + 2H₂O → Ba(OH)₂ + H₂

Đặc biệt, một số kim loại trung bình như Mg, Zn, Al, Fe,…phản ứng được với hơi nước ở nhiệt độ cao tạo ra oxit kim loại và hidro. Bên cạnh đó, kim loại Mg tan rất chậm trong nước nóng.

7.2. Nước tác dụng với oxit bazo

Nước tác dụng với một số oxit bazo như Na₂O, CaO , K₂O,… tạo thành dung dịch bazo tương ứng. Dung dịch bazo làm cho quỳ tím hóa xanh.

H₂O + Oxit bazơ → Bazơ

Na₂O + H₂O → 2NaOH

Li₂O + H₂O→ 2LiOH

K₂O + H₂O→ 2KOH

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

7.3. Nước tác dụng với oxit axit

Nước tác dụng với oxit axit tạo thành axit tương ứng. Dung dịch axit làm quỳ tím hóa đỏ.

H₂O + Oxit axit → Axit

CO₂ + H₂O → H₂CO₃

SO₂ + H₂O → H₂SO₃

P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄

SO₃ + H2O → H₂SO₄

N₂O₅ + H₂O → 2HNO₃

8. Bài tập vận dụng liên quan

Câu 1. Điện phân dung dịch X chứa hỗn hợp các muối sau: NaCl, CuCl₂, FeCl₃, ZnCl₂. Kim loại cuối cùng thoát ra ở catot trước khi có khí thoát ra là

A. Cu

B. Zn

C. Fe

D. Na

Lời giải

Đáp án: B

Thứ tự các ion và chất bị điện phân ở catot là Fe³⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, H₂O (sinh khí H₂)

Vậy kim loại cuối cùng thoát ra ở catot trước khi có khí thoát ra là Zn.

Câu 2. Điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn thu được những sản phẩm gì

A. NaOH, O₂ và HCl

B. Na, H₂ và Cl₂.

C. NaOH, H₂ và Cl₂.

D. Na và Cl₂.

Lời giải

Đáp án: C

Điện phân NaCl có màng ngăn: 2NaCl + 2H₂O $\underset{\mathrm{có} \mathrm{vách} \mathrm{ngăn}}{\overset{\mathrm{đpdd}}{\to }}$ 2NaOH + H₂ + Cl₂

Câu 3. Điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn nhận định nào dưới đây là đúng?

A. Ở catot xảy ra sự khử ion kim loại Natri.

B. Ở anot xảy ra sự oxi hóa H₂O.

C. Ở anot sinh ra khí H₂.

D. Ở catot xảy ra sự khử nước.

Lời giải

Đáp án: D

Do ion Na⁺ không bị điện phân trong dung dịch ⇒ tại catot chỉ xảy ra sự khử H₂O

Câu 4. Khi điện phân NaCl nóng chảy (điện cực trơ), tại anot xảy ra

A. sự khử ion Cl^-.

B. sự oxi hoá ion Cl^-.

C. sự oxi hoá ion Na⁺.

D. sự khử ion Na⁺.

Lời giải

Đáp án: B

Trong quá trình điện phân,ion Na⁺ di chuyển về phía catot (cực âm) và ion Cl^- di chuyển về phía anot (cực âm). Na⁺ có tính oxi hóa nên bị khử.

Vật tại catot xảy ra sự khử ion Na⁺, anot là sự oxi hoá ion Cl^-

Chú ý: Tổng quát với quá trình điện phân, tại catot diễn ra sự khử và tại anot diễn ra sự oxi hóa.

Câu 5. Điện phân NaCl nóng chảy với điện cực trơ, ở catot thu được

A. Na

B. HCl

C. Cl₂

D. NaOH

Lời giải

Đáp án: A

Câu 6. Nhỏ từ từ từng giọt đến hết 60 ml dung dịch HCl 1M vào 200 ml dung dịch chứa K₂CO₃ 0,2M và KHCO₃ 0,2M, sau phản ứng thu được số mol CO₂ là

A. 0,02.

B. 0,03.

C. 0,015.

D. 0,010.

Lời giải

Đáp án: A

Nhỏ từ từ HCl vào dung dịch thứ tự phản ứng:

H⁺ + CO₃^2- → HCO₃^- (1)

H⁺ + HCO₃^- → CO₂ + H₂O (2)

n_H+ = 0,06 mol

nCO₃^2- = 0,04 mol < n_H⁺

n_H⁺ (2) = n_CO2= 0,06 - 0,04 = 0,02 mol

Câu 7. Điện phân dung dịch NaCl đến hết (có màng ngăn, điện cực trơ), cường độ dòng điện 1,61A thì hết 60 phút. Thêm 0,03 mol H₂SO₄ vào dung dịch sau điện phân thì thu được muối với khối lượng

A. 2,13 gam

B. 4,26 gam

C. 8,52 gam

D. 6,39 gam

Lời giải

Đáp án: B

Điện phân: 2NaCl + 2H₂O $\underset{\mathrm{có} \mathrm{vách} \mathrm{ngăn}}{\overset{\mathrm{đpdd}}{\to }}$ 2NaOH + H₂+ Cl₂

Số e trao đổi trong quá trình điện phân là n(e) = $\frac{\mathrm{It}}{\mathrm{F}}$= (1,61. 60. 60) : 96500 = 0,06 mol

Luôn có : n_NaOH = n_e = 0,06 mol

2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O

Có n_H+ = n_OH- → phản ứng xảy ra vừa đủ

→ m_muối = 0,03. 142 = 4,26 gam

Câu 8. Nhỏ từ từ từng giọt đến hết 30 ml dung dịch HCl 1M vào 100 ml dung dịch chứa K₂CO₃ 0,2M và KHCO₃ 0,2M, sau phản ứng thu được số mol CO₂ là

A. 0,02.

B. 0,03.

C. 0,015.

D. 0,01.

Lời giải

Đáp án: D

Nhỏ từ từ HCl vào dung dịch thứ tự phản ứng:

H⁺ + CO₃^2- → HCO₃- (1)

H⁺ + HCO₃- → CO₂ + H₂O (2)

n_H+ = 0,03 mol

n_CO3^2- = 0,02 mol < n_H+

n_H+ (2) = n_CO2 = 0,03 - 0,02 = 0,01 mol

Câu 9. Điện phân NaCl nóng chảy bằng điện cực trơ, ở catot thu được

A. Cl2.

B. Na.

C. NaOH.

D. H₂.

Lời giải

Đáp án: B

Trong quá trình điện phân,ion Na⁺ di chuyển về phía catot (cực âm) và ion Cl- di chuyển về phía anot (cực âm). Na+ có tính oxi hóa nên bị khử.

Vật tại catot xảy ra sự khử ion Na⁺ $\Rightarrow$thu được Na

Câu 10. Cho các phát biểu sau:

(a) Điện phân dung dịch NaCl (điện cực trơ, có màng ngăn), thu được khí Cl₂ ở anot.

(b) Cho CO dư qua hỗn hợp Fe₂O₃ và CuO đun nóng, thu được Fe và Cu.

(c) Nhúng thanh Zn vào dung dịch chứa CuSO₄ và H₂SO₄, có xuất hiện ăn mòn điện hóa.

(d) Kim loại dẻo nhất là Au, kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất là Hg.

(e) Để điều chế kim loại nhôm người ta điện phân nóng chảy Al₂O₃.

Số phát biểu đúng là

A. 3

B. 4

C. 5

D. 2

Lời giải

Đáp án: C

Câu 11. Điện phân (điện cực trơ, màng ngăn xốp) dung dịch gồm CuSO₄ và NaCl (tỉ lệ mol tương ứng 1 : 3) với cường độ dòng điện 1,34A.Sau thời gian t giờ, thu được dung dịch Y (chứa hai chất tan) có khối lượng giảm 10,375 gam so với dung dịch ban đầu. Cho bột Al dư vào Y, thu được 1,68 lít khí H₂ (đktc). Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn, hiệu suất điện phân 100%, bỏ qua sự hòa tan của khí trong nước và sự bay hơi của nước. Giá trị của t là

A. 7

B. 6

C. 5

D. 4

Lời giải

Đáp án: A

Do dung dịch sau điện phân chứa 2 chất là: Na₂SO₄ và NaOH. Tỉ lệ mol CuSO₄ và NaCl là 1:3 nên Cu²⁺ bị điện phân hết trước.

Al + OH- → AlO₂^-+ $\frac{3}{2}$H₂

=> n_OH- = n_H2/3/2 = 0,05 mol.

Quá trình điện phân:

Cu²⁺ + 2Cl- →Cu + Cl₂

a → 2a → a → a

2Cl^- + 2H₂O → Cl₂ + H₂ + 2OH-

a = (3a - 2a) → 0,5a → 0,5a

a = 0,05

m_giảm= 64a + 71a + 71.0,5a + 2.0,5a = 8,575 gam < 10,375

$\Rightarrow$H₂O bị điện phân: m_H2O= 10,375 - 8,575 = 1,8 gam

H₂O → H₂ + $\frac{1}{2}$O₂

0,1 → 0,1 → 0,05 mol

Tại anot: 0,075 mol Cl₂, 0,05 mol O₂

$\Rightarrow$n_e = 0,075.2 + 0,05.4 = 0,35 mol

t = $\frac{\mathrm{ne}.96500}{\mathrm{I}}$= $\frac{0,35.96500}{1,34}$ = 25205,2 giây = 7 giờ.

Câu 12. Trong quá trình điện phân dung dịch NaCl ở cực âm xảy ra

A. Sự khử phân tử nước

B. Sự oxi hoá ion Na⁺

C. Sự oxi hoá phân tử nước

D. Sự khử ion Na⁺

Lời giải

Đáp án: A

Xem thêm các phương trình hóa học khác:

NaCl + H2SO4 → NaHSO4 + HCl

NaHCO3 + Ca(OH)2 → CaCO3 + NaOH + H2O

NaHCO3 + Ba(OH)2 → BaCO3 + Na2CO3 + H2O

NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O

NaHCO3 + HCl → NaCl + CO2 + H2O