Tại sao nhiệt độ giảm thì điện trở giảm

Dòng điện trong chất điện phân

Khi nhiệt độ tăng điện trở của chất điện phân giảm là do được VnDoc biên soạn hướng dẫn bạn đọc trả lời câu hỏi liên quan đến nội dung lý thuyết dòng điện trong chất điện phân. Cũng như củng cố kiến thức lý thuyết bài tập, giúp bạn đọc vận dụng tốt vào giải các dạng câu hỏi bài tập liên quan. Mời các bạn tham khảo.

Khi nhiệt độ tăng điện trở của chất điện phân giảm là do

A. Số electron tự do trong bình điện phân tăng.

B. Bình điện phân nóng lên nên nở rộng ra.

C. Số ion dương và ion âm trong bình điện phân tăng.

D. Các ion và các electron chuyển động hỗn độn hơn.

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Khi nhiệt độ càng tăng thì chất điện li phân li càng tốt ⇒ tạo ra nhiều hạt tải điện.

⇒ Khi nhiệt độ tăng, điện trở của chất điện phân giảm là do số ion dương và ion âm trong bình điện phân tăng.

Đáp án C

Lý thuyết dòng điện trong chất điện phân

1. Bản chất dòng điện trong chất điện phân

  • 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.

  • Bản chất 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.

+ Ion dương chạy về phía catôt nên gọi là cation

+ Ion âm chạy về phía anôt nên gọi là anion.

Dòng điện trong chất điện phân không chỉ tải điện lượng mà còn tải cả vật chất (theo nghĩa hẹp) đi theo. Tới điện cực chỉ có êlectron có thể đi tiếp, còn lượng vật chất đọng lại ở điện cực, gây ra hiện tượng điện phân.

Chất điện phân không dẫn điện tốt bằng kim loại.

2. Các hiện tượng diễn ra ở điện cực. Hiện tượng dương cực tan

Ta xét chi tiết những gì xảy ra ở điện cực của bình điện phân dung dịch CuSO4 có điện cực bằng đồng bình điện phân này thuộc loại đơn giản nhất, vì chất tan là muối của kim loại dùng làm điện cực (trường hợp này là đồng)

Khi dòng điện chạy qua, cation Cu2+ chạy về catôt, về nhận electron từ nguồn điện đi tới. Ta có ở các điện cực:

+ Ở catốt: Cu2+ + 2e- → Cu

+ Ở anốt: Cu → Cu2+ + 2e-

Khi anion (SO4)2- chạy về anôt, nó kéo ion Cu2+ vào dung dịch. Như vậy, đồng ở anôt sẽ tan dần vào trong dung dịch. Đó là hiện tượng dương cực tan.

Vậy:

  • Các ion chuyển động về các điện cực có thể tác dụng với chất làm điện cực hoặc với dung môi tạo nên các phản ứng hóa học gọi là phản ứng phụ trong hiện tượng điện phân.
  • Hiện tượng dương cực tan xảy ra khi các anion đi tới anot kéo các ion kim loại của điện cực vào trong dung dịch.

Câu hỏi vận dụng liên quan

Câu 1. Độ dẫn điện của chất điện phân tăng khi nhiệt độ tăng là do:

A. Chuyển động nhiệt của các phân tử tăng và khả năng phân li thành iôn tăng.

B. Độ nhớt của dung dịch giảm làm cho các iôn chuyển động được dễ dàng hơn.

C. Số va chạm của các iôn trong dung dịch giảm.

D. Cả A và B đúng.

Xem đáp án

Đáp án A

Câu 2.Điện phân dung dịch CuSO4 với cường độ dòng điện I = 3,574 A trong thời gian t = 5400s. Hãy tính thể tích khí thu được ở catot.

A. 1,12 lít

B. 2,24 lít

C. 3,36 lít

D. 4,48 lít

Xem đáp án

Đáp án A

Sơ đồ biểu diễn quá trình điện phân dung dịch CuSO4

Anot (+) Catot (-)

SO42-, H2O Cu2+, H2O

2H2O → 4H+ + O2- + 4e Cu2+ + 2e → Cu

0,05 0,2 0,2 0,1

Áp dụng định luật Faraday

mCu = Alt/nF = 64.3,574.5400/2.96500 = 6,4 gam

nCu = 0,1 mol

=> VO2 = 0,05.22,4 = 1,12 lít

Câu 3.Điện phân Al2O3 nóng chảy với dòng điện cường độ 9,65 A trong thời gian 3000 giây. Khối lượng nhôm thu được là:

A. 2,16g

B. 1,62g

C. 2,7g

D. 1,08g

Xem đáp án

Đáp án C

----------------------------------------

Trên đây VnDoc đã giới thiệu tới các bạn Khi nhiệt độ tăng điện trở của chất điện phân giảm là do. Để có thể nâng cao kết quả trong học tập, VnDoc xin giới thiệu tới các bạn học sinh tài liệu Giải bài tập Toán 11, Giải bài tập Vật Lý lớp 11, Giải bài tập Hoá học 11. Tài liệu học tập lớp 11 mà VnDoc tổng hợp và đăng tải.

Để tiện trao đổi, chia sẻ kinh nghiệm giảng dạy và học tập môn học THPT, VnDoc mời các bạn truy cập nhóm riêng dành cho lớp 11 sau: Nhóm Tài liệu học tập lớp 11 để có thể cập nhật được những tài liệu mới nhất.

Nghiên cứu chương trình vật lý phổ thôngĐịnh luật Faraday I được xây dựng từ thực nghiệm. Định luật này cho biếtmối liên hệ giữa khối lượng chất được giải phóng ra ở điện cực và điện lượng đi quadung dịch điện phân.- Phát biểu: Khối lượng M của chất được giải phóng ra ở điện cực của bìnhđiện phân tỉ lệ với điện lượng q chạy qua bình đó- Biểu thức: M = kq = kIt.trong đó : I là cường độ dòng điện (A)t là thời gian dòng điện di qua dung dịch điện phân.k gọi là đuơng lượng điện hoá (kg/C), phụ thuộc vào bản chất hóa học của chất giảiphóng ra ở cực.3.2.3.3. Định luật II FaradayĐược xây dựng trên mối quan hệ giữa đương lượng hoá học và đương lượng điện hoá củamột chất.Định luật này cho ta biết, đương lượng điện hoá phụ thuộc vào bản chất của chất đượcgiải phóng ra ở điện cực .- Phát biểu: Đương lượng điện hoá k của các chất thoát ra ở điện cực tỷ lệ thuận vớiđương lượng hoá học- Biểu thức :k =cAncủa chúngAntrong đó : A là nguyên tử lượng của chất thoát ra ở điện cựcn là hoá trị của chất thoát ra ở điện cựcc là hằng số với tất cả mọi chất,ra gam.c=1F với F = 96500 nếu nguyên tử lượng A tính* Giải thích các định luật FaradayLL&PPDH Vật lý K23Trang 16 Nghiên cứu chương trình vật lý phổ thôngDựa vào sự dẫn điện của chất điện phân và vào thuyết điện li, ta có thể giải thích các địnhluật Faraday.Giả sử có N ion di chuyển tới điện cực. Nếu khối lượng mỗi ion là m, thì khi N ion đó đượctrung hoà ở điện cực, khối lượng của chất được giải phóng ra là: M = Nm.Điện tích mỗi ion là q = ne (với e là điện tích nguyên tố, n là hoá trị của nguyên tố). Khi có Nion tới điện cực thì điện lượng đã chuyển qua dung dịch điện phân là: Q = Nq = Nne.Từ đó:M = N .m =mQne .Đó chính là biểu thức của định luật Faraday 1, với k = m/ne.Mặt khác khối lượng nguyên tử của chất được giải phóng ra ở điện cực: A = N0m (N0 là sốA N0 m=nAvogadro) và đương lượng hoá học của chất đó bằng: nk=Từ đó:m A 11 A==ne n N 0e F nĐó chính là nội dung của định luật Faraday 2.Từ đó ta tìm được số Faraday: F = N0e = 9,65.107 C/kmol.*Thống nhất hai định luật:-Phát biểu: Khối lượng M của chất được giải phóng ra ở điện cực tỉ lệ với đươnglượng hoá học A/n của chất đó và điện lượng q đi qua dung dịch điện phân.M=-Biểu thức:M =kq hay1 AItF nTính ra bằng gam (g)trong đó:I tính theo ampe (A).t tính theo giây (s).3.2.4. Bản chất dòng điện trong chất điện phânLL&PPDH Vật lý K23Trang 17 Nghiên cứu chương trình vật lý phổ thôngKhi chất điện phân hòa tan trong dung dịch thì các phân tử chất đó bị phân li thành các iontrái dấu là ion âm và ion dương. Khi không chịu tác dụng của điện trường ngoài thì các ion nàychuyển động nhiệt hỗn loạn, không tạo ra dòng điện. Nếu đặt vào bình điện phân một điện trườnggiữa hai điện cực trái dấu là anot và catot thì các ion dương sẽ chuyển động theo chiều điệntrường về catot còn các ion âm sẽ chuyển động ngược chiều điện trường về anot.Vậy, bản chất dòng điện trong chất điện phân là dòng dịch chuyển có hướng của các iondương theo chiều điện trường và các ion âm ngược chiều điện trường.3.2.5. Hiện tượng dương cực tanHiện tượng dương cực tan là hiện tượng xảy ra khi điện phân một dung dịch muối kim loạinào đó mà anốt của bình điện phân làm bằng chính kim loại đó. Kết quả là cực dương (anốt) bị ănmòn dần.Ví dụ, khi cho thanh đồng nối với cực dương của nguồn điện và thành chì nối với cực âmcủa nguồn cùng nhúng vào dung dịch CuSO 4 thì sau một thời gian anot bị hao dần còn catot cóđồng bám vào.*Giải thích:Khi hoà tan đồng sunfat vào dung môi,trong dung dịch xuất hiện các ion Cu 2+ và (SO4)2-.Đặtvào hai cực của bình một hiệu điện thế,thì do tác dụng của điện trường,các ion Cu 2+dịch chuyểnLL&PPDH Vật lý K23Trang 18 Nghiên cứu chương trình vật lý phổ thôngđến catốt,nhận hai electron từ nguồn điện đi tới trở thành nguyên tử đồng bám vào catốt:Cu 2 + + 2e− = CuỞ anốt, êlectron bị kéo về cực dương của nguồn điện,tạo điều kiện hình thành ion Cu 2+ trênbề mặt anốt tiếp xúc với dung dịch:Cu → Cu 2+ + 2e −Khi (SO4)2- chạy về anốt,nó kéo ion Cu2+ này vào dung dịch.Đồng anốt sẽ tan vào trong dung dịchgây ra hịên tượng dương cực tanHiện tượng dương cực tan xảy ra khi điện phân một dung dịch muối kim loại mà anot làm bằngchính kim loại đó.3.2.6. Các ứng dụngMạ điện là dùng phương pháp điện phân để phủ một lớp kim loại lên những đồvật bằng kim loại khác. Khi đó vật cần được mạ dùng làm cực âm, kim loại dùng để mạ làmcực dương, còn chất điện phân là dung dịch muối của kim loại dùng để mạ.Đúc điện:Khuôn của vật định đúc bằng sáp ong hay bằng một chất khác dễ nặn, rồiquét lên khuôn một lớp than chì (graphit) mỏng để bề mặt khuôn trở thành dẫnđiện. Khuôn này được dùng để làm cực âm, còn cực dương thì bằng kim loại mà tamuốn đúc và dung dịch điện phân là muối của kim loại đó. Khi đặt một hiệu điệnthế vào hai điện cực đó, kim loại sẽ kết thành một lớp trên khuôn đúc, dày hay mỏng tuỳ thuộc vàothời gian điện phân. Sau đó người ta tách lớp kim loại ra khỏi khuôn và được vật cần đúc.Điều chế hóa chấtPhương pháp điện phân có thể dùng để điều chế được nhiều hóa chất. Chẳng hạn, khi sửdụng phương pháp điện phân dung dịch muối ăn (NaCl) tan trong nước với điện cực bằng graphithoặc bằng kim loại không bị ăn mòn, người ta có thể điều chế được ra các nguyên liệu là khí clo,hidro, xút (NaOH) rất cần thiết cho công nghiệp hóa chất.3.3. Dòng điện trong môi trường chân khôngLL&PPDH Vật lý K23Trang 19 Nghiên cứu chương trình vật lý phổ thông3.3.1. Các khái niệm Sự ion hóa chất khí: là sự mất bớt electron của các nguyên tử, phân tử khí trung hòa,biến chúng thành các ion dương dưới các tác nhân ion hóa như đốt nóng hay chiếu các bức xạ điệntừ năng lượng lớn như tia tử ngoại, tia Rơnghen tác động vào môi trường khí. Sự tái hợp: là sự kết hợp của các ion âm và ion dương hoặc sự kết hợp của các electronvà ion dương với nhau tạo thành các nguyên tử, phân tử trung hòa. Tia Catốt: là dòng electron phát ra khỏi catốt khi catốt bị nung nóng, tia này có các tínhchất sau: truyền thẳng (nếu không có tác dụng của điện trường hoặc từ trường), vuông góc vớimặt catốt, mang năng lượng, có thể đâm xuyên kim loại, làm phát quang một số chất, bị lệch trongđiện trường và từ trường.3.3.2. Bản chất dòng điện trong chân khôngChân không là môi trường đã được lấy đi tất cả các phân tử khí do đó trong chân khôngkhông có hạt tải điện nên sẽ không dẫn điện. Muốn tạo ra dòng điện giữa hai điện cực đặt trongchân không thì ta phải đưa vào trong đó các hạt tải điện là các electron bằng cách đốt nóng catotđể gây phát xạ nhiệt electron. Khi đã có các electron giữa hai điện cực thì các electron sẽ chuyểnđộng ngược chiều điện trường đến anot tạo ra dòng điện trong chân không.Vậy, dòng điện trong đi-ốt chân không là dòng dịch chuyển có hướng của các electron bứt ratừ ca-tốt bị nung nóng dưới tác dụng của điện trường.3.3.3. Hiện tượng phóng điện trong khí áp suất thấpHiện tượng phóng điện thành miềnHiện tượng phóng điện thành miền là hiện tượng khi trong ống thủy tinh có ápsuất khí rất thấp (khoảng từ 1 – 0,01 mmHg), hai đầu ống gắn với điện cực bằng kimloại với hiệu điện thế khoảng vài trăm vôn thì xảy ra sự phóng điện làm xuất hiện cácmiền sáng anot và miền tối catot.*Giải thích: Nhờ có hiệu điện thế đủ lớn giữa hai điện cực, các ion và các electron tự do cótrong chất khí (dù là rất ít), được tăng tốc trên suốt quãng đường tự do trung bình khá dài của nó(do áp suất khí thấp) thu được năng lượng đủ để ion hóa các phân tử khí khi va chạm tạo ra nhữngion mới, dó đó dòng điện bắt đầu truyền qua ống. Nhờ có sự giảm điện thế lớn ở miền tối catốt màLL&PPDH Vật lý K23Trang 20 Nghiên cứu chương trình vật lý phổ thôngcác ion dương thu được một động năng lớn khi chuyển động đến catot, dó đó khi đập vào catot nólàm phát xạ ra các electron của catot. Các electron phát ra dưới tác dụng của lực điện trường cũngđi về phía anốt. Vì áp suất trong ống thấp nên các e đó vượt qua được khoảng dài mà chưa vachạm với các phân tử khí. Do đó hình thành miền tối catốt.Sau khi vượt qua miền tối catốt, các electron lại thu được động năng lớn đủ để ion hóa cácphân tử khí khi va chạm. Các electron này có thể ion hóa, kích thích các phân tử khí hoặc tái hợpvới các ion dương. Các quá trình này có kèm sự phát quang, tạo cột sáng anốt.3.3.4. Ứng dụng Ống phóng điện tửỐng phóng điện tử là một ứng dụng của hiện tượng phóng điện trong chân không.Đó là bộphận thiết yếu của máy thu hình,dao động kí điện tử,máy tính điện tử...Ống phóng điện tử là mộtống chân không mà mặt trước của nó là màn huỳnh quang,được phủ bằng chất huỳnh quang(nhưkẽm sunfua ZnS chẳng hạn) phát ra ánh sáng khi bị êlectron đậpvào.Trong phần cổ ống(phần hẹp),có nguồn phát êlectron gồm dâyđốt,catôt,các cực điều khiển và anôt.Người ta đặt giữa catôt và anôtmột hiệu điện thế từ vài trăm đến vài nghìn vôn.Trên đường đi đến mànhuỳnh quang,chùm êlectron đi qua hai cặp bản cực làm lệch,giống nhưhai tụ điện:một cặp bản nằm ngang một cặp bản thẳng đứng.Khi đặt một hiệu điện giữa hai bảnnằm ngang,do tác dụng của điện trường,chùm êlectron bị lệch theo phương thẳng đứng.Còn khiđặt một hiệu điện thế giữa hai bản thẳng đứng,chùm êlectron bị lệch theo phương ngang.Khi đặtcác hiệu điện thế thích hợp vào hai cặp bản đó,ta có thể điều khiển chùm êlectron đập vào vị tríxác định trên màn huỳnh quang.3.4. Dòng điện trong môi trường chất khí3.4.1. Các khái niệm Sự phóng điện không tự lực: là quá trình dẫn điện trong chất khí tồn tại khi các hạt tảiđiện được tạo ra trong khối khí ở giữa hai bản cực và biến mất khi việc tạo ra hạt tải điện ngừnglại.LL&PPDH Vật lý K23Trang 21 Nghiên cứu chương trình vật lý phổ thông Sự phóng điên từ lực: là quá trình dẫn điện trong chất khí có thể tự duy trì mà khôngcần chủ động tạo ra hạt tải điện.3.4.2. Bản chất của dòng điện trong môi trường chất khíỞ điều kiện bình thường, chất khí là chất cách điện vì các nguyên tử, phân tử khí trung hòavề điện. Khi đặt hai điện cực trong chất khí và kích thích chất khí bằng các tác nhân ion hóa thì cácnguyên tử, phân tử khí trung hòa sẽ bị ion hóa tạo ra các electron và các ion dương. Trong quátrình chuyển động, các electron được tạo ra một số có thể chuyển động tự do còn một số khác cóthể kết hợp với các nguyên tử, phân tử khí trung hòa tạo thành các ion âm. Dưới tác dụng của điệntrường ngoài, các electron và ion âm sẽ chuyển động ngược chiều điện trường đến anot và các iondương sẽ chuyển động cùng chiều điện trường đến catot tạo ra dòng điện trong chất khí.Vậy, bản chất dòng điện trong chất khí là dòng dịch chuyển có hướng của các ion dươngtheo chiều điện trường và các ion âm, electron ngược chiều điện trường.3.4.3. Các hiện tượng phóng điện trong chất khí3.4.3.1. Hiện tượng nhân số hạt tải điệnHiện tượng tăng mật độ hạt tải điện trong chất khí do dòng điện chạy qua gọi là hiệntượng nhân số hạt tải điện.Hiện tượng này diễn ra như sau: Những hạt tải điện đầu tiên trong chấtkhí là các electron và các ion dương do tác nhân ion hóa sinh ra đều nhận đượcnăng lượng từ điện trường ngoài. Nhưng do kích thước electron nhỏ hơn nên điđược quãng đường dài hơn các ion trước khi va chạm với một phân tử khí khác.Khi nhận được năng lượng đủ lớn, electron va chạm vào phân tử khí trung hòavà ion hóa, biến thành electron và ion dương. Quá trình cứ tiếp tục như vậy làm cho mật độ hạt tảiđiện tăng mạnh cho đến khi electron về đến anôt.3.4.3.2. Hiện tượng phóng điện hình tiaLL&PPDH Vật lý K23Trang 22