Egzanp Kesyon ak Diskisyon sou Selil Elektwolitik
Yon selil elektwolitik se yon aparèy yo itilize pou konvèti enèji elektrik an yon reyaksyon chimik ki pa espontane, kontrèman ak yon selil voltaik oswa yon selil galvanik, ki konvèti enèji chimik an enèji elektrik. Nan yon selil elektwolitik, yo itilize yon kouran elektrik pou fòse yon reyaksyon chimik ki pa ta rive san enèji elektrik adisyonèl. Konsèp sa a enpòtan anpil nan divès aplikasyon endistriyèl tankou pwodiksyon metal pi, elektwoliz dlo pou pwodui idwojèn ak oksijèn, ak anpil lòt ankò.
Atik sa a pral diskite plizyè egzanp pwoblèm elektwoliz ansanm ak diskisyon sou yo ki ka ede elèv yo konprann konsèp selil elektwolitik yo pi pwofondman.
Egzanp Kesyon 1: Elektwoliz Solisyon NaCl
Kesyon
Yo elektwolize yon solisyon klori sodyòm (NaCl) lè l sèvi avèk elektwòd inaktif. Ekri reyaksyon ki fèt nan katod la ak anod la epi pwodwi ki fòme nan chak elektwòd.
Pembahasan
Nan yon selil elektwolitik, gen de elektwòd: katod la (elektwòd negatif) ak anod la (elektwòd pozitif). Elektwoliz yon solisyon NaCl fèt an de etap: reyaksyon an nan katod la ak reyaksyon an nan anod la.
1. Reyaksyon nan Katòd la:
Nan katod la, iyon ki enplike yo se iyon Na^+ ak iyon H_2O. Sepandan, iyon H_2O yo pi fasil pou redwi pase iyon Na^+ akòz potansyèl rediksyon ki pi wo yo.
Reyaksyon ki fèt nan katod la se:
"`
2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq) (Potansyèl rediksyon = -0.83 V)
"`
Pwodwi ki pwodui nan katod la se gaz idwojèn (H₂).
2. Reyaksyon nan Anod la:
Nan anod la, iyon ki enplike yo se iyon Cl⁻ ak iyon H_2O. Iyon Cl⁻ yo okside pi fasil pase iyon H_2O akòz potansyèl oksidasyon yo ki pi ba.
Reyaksyon ki fèt nan anod la se:
"`
2Cl⁻(aq) → Cl₂(g) + 2e⁻ (Potansyèl oksidasyon = -1.36 V)
"`
Pwodwi ki pwodui nan anod la se gaz klò (Cl₂).
Kidonk, nan elektwoliz solisyon NaCl la, pwodwi ki pwodui nan katod la se gaz idwojèn (H₂) epi nan anod la se gaz klò (Cl₂).
Egzanp Kesyon 2: Elektwoliz Solisyon CuSO₄ ak Elektwòd Kuiv
Kesyon
Yo te fè elektwoliz solisyon silfat kuiv(II) (CuSO₄) la avèk elektwòd kuiv. Ekri reyaksyon ki fèt nan katod la ak anod la ansanm ak pwodwi ki fòme nan chak elektwòd.
Pembahasan
Nan ka sa a, elektwòd la pa inaktif, men yon elektwòd kwiv, kidonk elektwòd la pral reyaji.
1. Reyaksyon nan Katòd la:
Nan katod la, iyon Cu²⁺ yo nan anod la ap redwi.
"`
Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s) (Potansyèl rediksyon = +0.34 V)
"`
Pwodwi ki pwodui nan katod la se kwiv solid (Cu) ki depoze sou elektwòd la.
2. Reyaksyon nan Anod la:
Nan anod la, elektwòd kwiv la li menm pral okside.
"`
Cu (yo) → Cu²⁺(aq) + 2e⁻ (Potansyèl oksidasyon = -0.34 V)
"`
Pwodwi ki pwodui nan anod la se iyon Cu²⁺.
Paske elektwòd la fèt an kwiv, iyon Cu²⁺ ki elektwolize nan solisyon an konpanse pa yap disolisyon kwiv la nan elektwòd anod la.
Egzanp 3: Mas Metal Depoze a
Kesyon
Nan yon selil elektwolitik, 0.2 mol elektwon koule nan yon solisyon CuSO₄. Konbyen gram kwiv ki depoze nan katod la?
Pembahasan
Kantite mòl elektwon (F) k ap koule yo ka itilize pou detèmine kantite mòl metal ki depoze. Ekwasyon Faraday pou depo metal la se:
\[ n = \frac{Q}{Fz} \]
Ki kote:
– Q = kantite chaj (an Koulomb)
– F = konstan Faraday a (96500 C/mol)
– z = kantite elektwon pou chak mol reyaksyon.
Nan ka sa a, Cu²⁺ absòbe de elektwon pou l vin Cu, kidonk z = 2.
Kantite mòl kwiv ki depoze a se:
\[ n = \frac{0.2 \text{ mòl elektwon}}{2} = 0.1 \text{ mòl Cu} \]
Pwa kwiv ki depoze a:
\[ \text{mas Cu} = n \times \text{Mr} \]
kote Mr se mas molè Cu a (63.5 g/mol)
Kidonk:
\[ \text{mas Cu} = 0.1 \times 63.5 = 6.35 \text{ gram} \]
Kidonk, 6.35 gram kwiv pral depoze sou katod la.
Egzanp Kesyon 4: Elektwoliz Solisyon KI
Kesyon
Elektwoliz yon solisyon KI fèt lè l sèvi avèk elektwòd inaktif. Ekri reyaksyon ki fèt nan katod la ak anod la ansanm ak pwodwi ki fòme nan chak elektwòd.
Pembahasan
1. Reyaksyon nan Katòd la:
Nan katod la, iyon ki enplike yo se iyon K⁺ ak H_2O. H_2O pi fasil pou redwi pase iyon K⁺.
"`
2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq)
"`
Pwodwi ki pwodui nan katod la se gaz idwojèn (H₂).
2. Reyaksyon nan Anod la:
Nan anod la, iyon ki enplike yo se iyon I⁻ ak H_2O. Iyon I⁻ yo okside pi fasil pase iyon H_2O yo.
"`
2I⁻(aq) → I₂(s) + 2e⁻
"`
Pwodwi ki pwodui nan anod la se yòd (I₂).
Kidonk, nan elektwoliz solisyon KI a, pwodwi ki pwodui nan katod la se gaz idwojèn (H₂) epi nan anod la se yòd (I₂).
Penutup
Yon bon konpreyansyon sou prensip ak aplikasyon selil elektwolitik yo esansyèl pou etidyan chimi ak pwofesyonèl nan domèn tankou metaliji, pwodiksyon chimik, ak endistri enèji a. Atik sa a prezante plizyè pwoblèm egzanp elektwoliz ak solisyon yo pou ede ranfòse konpreyansyon sa a. Nou espere ke metrize konsèp debaz sa yo ap ede rezoud divès pwoblèm pratik ak teyorik yo rankontre nan mond reyèl la.
