Phương trình điện phân NaCl nóng chảy: NaCl → Na + Cl2

1. Tính chất của NaCl (Natri Clorua):

Muối (NaCl) là một hợp chất hóa học được gọi là natri clorua. Natri clorua là một chất tạo ra độ mặn của đại dương và những chất lỏng ngoại bào của nhiều cơ thể đa bào. Đồng thời, nó cũng chính là thành phần chính có trong muối ăn.

1.1. Tính chất vật lý của NaCl:

– Nhiệt độ nóng chảy của NaCl là: 800oC và nhiệt độ sôi ở mức 1454°C.

– Muối là dạng tinh thể, không màu; có vị mặn; hoàn toàn trong suốt; dễ tan trong nước.

– Nóng chảy bay hơi rõ rệt.

– NaCl tinh khiết không hút ẩm nhưng do bị lẫn tạp chất nên bị chảy rữa khi có không khí vào.

1.2. Tính chất hóa học của NaCl:

Theo góc độ hóa học, muối NaCl là một hợp chất ion bởi bản chất của nó gồm hai ion tích điện trái dấu như natri clorua được cấu tạo thành từ các ion natri (cation) và ion clorua (anion). Các cation và anion có điện tích trái dấu do đó chúng bị hút về phía nhau với lực hút tĩnh điện. Lực hút hày còn được gọi là liên kết ion. Cùng một số điện tích trái dấu khiến cho các hợp chất ion trung tính không có điện tích.

Vì kim loại là chất điện ly và phi kim loại có độ âm điện trong tự nhiên, do đó sự kết hợp giữa kim loại và phi kim loại tạo thành các hợp chất ion. Cả hai loại ion được sắp xếp lần lượt theo một thứ tự nhất định để tạo thành mạng tinh thể.

Chúng ta biết rằng cation được hình thành nên do mất electron từ một nguyên tử. Các nguyên tử có xu hướng có được cấu hình octet để có sự ổn định. Đó cũng chính là lí do mà chúng có thể mất hoặc thu được các điện tử. Ở đây thu được các electron tạo thành anion với điện tích âm.
Natri clorua được tạo với các ion natri và ion clorua.

Nguyên tử natri có một electron trong vỏ hóa trị của nó. Bởi vì vậy mà ta nhận thấy rằng nó có xu hướng mất electron đó để có được sự ổn định. Tương tự nguyên tử clo có bảy electron trong vỏ hóa trị của nó nên cũng có xu hướng thu được một electron để có được sự ổn định. Chính vì vậy nguyên tử clo tạo thành ion clorua (anion) và nguyên tử natri tạo nên ion natri (cation). Cả hai ion tích điện trái dấu cùng thu hút tĩnh điện và kết quả là tạo thành natri clorua.

Một điều nữa trong tính chất hóa học của muối cũng vô cùng quan trọng mà chúng ta cần phải biết đó là: Do sự hiện diện của các ion, muối là chất ion có trong tự nhiên. Lực hút tĩnh điện mạnh cũng đồng thời đòi hỏi năng lượng cao để tách các ion khiến tăng điểm nóng chảy và sôi của các hợp chất ion. Các hợp chất ion đã chỉ huy sắp xếp các ion để tạo nên cấu trúc tinh thể hoặc mạng tinh thể. Đây chính là lý do tại sao chúng ta nhìn thấy hiện tượng các tinh thể muối trên khoai tây chiên.

Các muối là chất rắn kết tinh, cứng và giòn. Bởi vì sự hiện diện của các ion, chúng trở thành chất dẫn nhiệt và điện tốt ở trạng thái nóng chảy cũng như trong các dung dịch. Tuy nhiên chúng lại trở thành chất cách điện ở trạng thái rắn vì các ion không tự do di chuyển. Dung dịch của các hợp chất ion chính là chất điện phân. Muối là hợp chất ion do đó chúng cho thấy các phản ứng ion xảy ra nhanh chóng đồng thời 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 chẳng hạn như điện phân NaCl nóng chảy tạo thành khí clo và natri kim loại.

1.3. Điều chế muối NaCl:

– Trong phòng thí nghiệm:

Bước 1: Cho Axit tác dụng với bazơ:

Bước 2: Cho sục khí clo vào dung dịch kiềm

Bước 3: Cho Clo đẩy brom và iot khỏi muối bromua và iotua

Bước 4: Tiến hành thủy phân hợp chất chứa oxy kém bền với nhiệt như NaClO3

Bước 5: Tiến hành đun nhẹ hỗn hợp bão hòa NH4Cl và NaNO2

– Trong công nghiệp:

Bước 1:  Khai thác muối từ mỏ muối bằng phương pháp ngầm (qua các lỗ khoan dùng nước hòa tan muối ngầm; bơm dung dịch lên để kết tinh ra muối ăn). Hoặc cô đặc nước biển bằng cách đun nóng hoặc phơi nắng để kết tinh.

Bước 2: Sục khí HCl vào dung dịch bão hòa muối ăn để tinh chế ra NaCl tinh khiết.

2. Phương trình điện phân NaCl nóng chảy:

Phương trình điện phân nóng chảy NaCl sau khi được cân bằng như sau: 2NaCl → 2Na + Cl2

Điều kiện điện phân nóng chảy NaCl:

– Điện phân nóng chảy NaCl.

– Các phản ứng xảy ra ở điện cực:

Ở cực catot (cực âm) xảy ra sự khử ion Na+ thành Na: Na+ + 1e → Na.

Ở cực anot (cực dương) xảy ra sự oxi hóa Cl- thành Cl2: 2Cl- → Cl2 + 2e

3. Bài tập vận dụng liên quan: 

Câu 1. Điện phân NaCl nóng chảy với điện cực trơ ở catôt thu được

A. Na

B. HCl

C. NaOH

D. Cl

Đáp án: A

Câu 2. Điện phân NaCl nóng chảy với cường độ I = 1,93A trong thời gian 6 phút 40 giây thì thu được 0,1472 gam Na. Hiệu suất quá trình điện phân là

A. 90%.

B. 80%.

C. 100%.

D. 75%.

Đáp án B

Lời giải chi tiết:

t = 400s => mNa thu được lí thuyết = A.I.t / nF = 0,184 gam

mà khối lượng Natri: mNa thực tế = 0,1472 gam

=> H = 0,1472 / 0,184 .100% = 80%

Câu 3. Điện phân dung dịch NaCl điện cực trơ, không có màng ngăn, sản phấm thu được gồm những chất nào dưới đây.

A. H2, Cl2, NaOH

B. H2, Cl2, NaOH, nước Giaven

C. H2, Cl2, nước Giaven

Đáp án: D

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

A. sự khử ion Cl-.

B. sự oxi hóa ion Cl-.

C. sự oxi hóa ion Na+.

D. sự khử ion Na+.

Đáp án: D

Lời giải chi tiết:

Catot (-):

Na+ + 1e → Na => quá trình nhận e => quá trình khử ion Na+

Anot (+):

2Cl- → Cl2 + 2e => quá trình nhường e => quá trình oxi hóa Cl-

Câu 5. Nhận định nào đúng về quá trình xảy ra ở cực âm và cực dương khi điện phân dung dịch NaCl và điện phân NaCl nóng chảy?

A. Ở catot đều là quá trình khử ion Na+, ở anot đều là quá trình oxi hóa ion Cl-

B. Ở catot đều là quá trình khử nước, ở anot đều là quá trình oxi hóa ion Cl-

C. Ở catot, điện pân dung dịch NaCl là quá trình khử nước, điện phân NaCl nóng chảy là quá trình khử ion Na+, ở anot đều có quá trình oxi hóa ion Cl-

D. Ở catot, điện phân dung dịch NaCl là quá trình khử ion Na+, điện phân NaCl nóng chảy là quá trình khử nước. Ở anot đều là quá trình oxi hóa ion Cl-

   Đáp án C

Lời giải chi tiết:

Điện phân dung dịch NaCl:

2NaCl + 2H2O → 2NaOH + Cl2 + H2

Điện phân NaCl nóng chảy:

2NaCl → 2Na + Cl2

→ ở catot, điện phân dung dịch NaCl là quá trình khử nước, điện phân NaCl nỏng chảy là quá trình khử ion Na+, ở anot đều có quá trình oxi hóa ion Cl-

Câu 6. 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+

Đáp án: A

Lời giải chi tiết:

Điện phân dung dịch NaCl:

Ở cực âm (catot): trên bề mặt của cực âm có các ion Na+ và phân tử H2O. Ở đây xảy ra sự khử các phân tử H2O: 2H2O + 2e → H2 + 2OH-.

Ở cực dương (anot): trên bề mặt của cực dương có các ion Cl- và phân tử H2O. Ở đây xảy ra sự oxi hóa các ion Cl-: 2Cl- → Cl2 + 2e

Câu 7. Nhận xét nào là đúng khi điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn sau?

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.

Đáp án: D

Lời giải chi tiết:

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

Câu 8. Điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn. Nhận xét nào sau 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.

Đáp án: D

Câu 9. Điện phân dung dịch NaCl điện cực trơ, không có vách ngăn. Sản phấm thu được gồm

A. H2, Cl2, NaOH

B. H2, Cl2, NaOH, nước Giaven

C. H2, Cl2, nước Giaven

D. H2, nước Giaven

Đáp án: D

Lời giải chi tiết:

Phương trình điện phân có màng ngăn: 2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2 + Cl2

Nếu không có màng ngăn thì: Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O

=> phương trình điện phân: NaCl + H2O → NaClO + H2