Phương trình điện phân dung dịch NaCl

Phản ứng NaCl + H2O là một quá trình hóa học quan trọng. Trong phản ứng này, NaCl tương tác với nước để tạo thành natri hydroxit (NaOH), clo (Cl2) và hidro (H2).

2NaCl + 2H2O → 2NaOH + Cl₂ ↑ + H₂ ↑

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

Điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn

Mechanism và điều kiện phản ứng

Quá trình phản ứng bắt đầu khi một phân tử nước tác động lên một phân tử NaCl. Trong phản ứng ban đầu, liên kết ion giữa natri và clo trong NaCl bị phá vỡ khi nước cung cấp các ion hydroxyl (OH-) và hydroni (H+). Quá trình này xảy ra do tính chất ion hoá của nước.

Các ion Na+ và Cl- được giải phóng và tương tác với các phân tử nước khác để tạo thành natri hydroxit (NaOH) và clo (Cl2). Đồng thời, các phân tử nước khác tiếp tục tác động và cung cấp proton (H+) và electron (e-) cho tạo thành hidro (H2).

phản ứng nacl h2o → naoh cl2 h2 cách xảy ra và ứng dụng

Điều kiện cần thiết cho phản ứng NaCl + H2O xảy ra là sự có mặt của nước và NaCl trong môi trường. Nhiệt độ và áp suất cũng có thể ảnh hưởng đến tốc độ và hiệu suất của quá trình phản ứng.

Xem Thêm: Phản ứng CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl: Cơ chế và ứng dụng trong sản xuất CH3Cl và HCl

Hiểu rõ về cơ chế phản ứng NaCl + H2O và sản phẩm tạo thành

Khi xem xét cơ chế phản ứng giữa natri clorua (NaCl) và nước (H2O), ta có thể tìm hiểu về sự tạo thành của các sản phẩm chính: natri hydroxit (NaOH), clo (Cl2) và hidro (H2).

Cơ chế phản ứng

Trong phản ứng NaCl + H2O, quá trình ban đầu bắt đầu khi một phân tử nước tác động lên một phân tử NaCl. Liên kết ion giữa natri (Na+) và clo (Cl-) trong NaCl sẽ bị phá vỡ khi nước cung cấp các ion hydroxyl (OH-) và hydroni (H+).

Quá trình phá vỡ liên kết này xảy ra do tính chất ion hoá của nước. Ion hydroxyl sẽ kết hợp với ion natri để tạo thành natri hydroxit (NaOH), trong khi ion hydroni sẽ kết hợp với ion clo để tạo thành clo (Cl2).

Đồng thời, phân tử nước khác sẽ tiếp tục tác động và cung cấp proton (H+) và electron (e-) để tạo thành hidro (H2). Quá trình này xảy ra thông qua quá trình khử trong môi trường chứa nước và NaCl.

Sản phẩm tạo thành

Phản ứng NaCl + H2O tạo ra ba sản phẩm chính: natri hydroxit (NaOH), clo (Cl2) và hidro (H2). Natri hydroxit là một hợp chất kiềm mạnh có thể sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và hóa học. Clo là một chất diệt khuẩn mạnh và có ứng dụng rộng trong quá trình khử trùng. Hidro là một khí không màu và không mùi, có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và nghiên cứu.

Tóm lại

Phản ứng NaCl + H2O xảy ra thông qua cơ chế phá vỡ liên kết ion trong NaCl và tạo ra natri hydroxit, clo và hidro. Hiểu rõ về cơ chế phản ứng và các sản phẩm tạo thành giúp chúng ta áp dụng quá trình này trong nhiều ứng dụng công nghiệp và hóa học khác nhau.

Ứng dụng và tác dụng của phản ứng

Phản ứng NaCl + H2O có nhiều ứng dụng quan trọng trong công nghiệp và ngành y tế. Natri hydroxit (NaOH) là một chất hóa học quan trọng được sử dụng trong sản xuất xà phòng, giấy, sợi, và các sản phẩm khác. Clo (Cl2) có thể được sử dụng trong quá trình khử trùng nước và xử lý nước thải. Hidro (H2) có nhiều ứng dụng trong công nghiệp, chẳng hạn như sản xuất kim loại, nhiên liệu, và thiết bị điện tử.

Xem Thêm: Phản ứng hóa học Al4C3 + H2O và ứng dụng trong cuộc sống

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

Bài tập vận dụng liên quan

Câu 1. 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.

Đáp án: C

Điện phân NaCl có màng ngăn: 2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + H₂ + Cl₂

Câu 2. 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.

Đáp án: D

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

Câu 3. Khi điện phân NaCl nóng chảy (điện cực trơ), tại anot xảy ra

A. sự khử ion Cl^–.

Xem Thêm: Phản ứng hoá học SO2 + H2S → S + H2O Cơ chế và ứng dụng trong công nghiệp

B. sự oxi hoá ion Cl^–.

C. sự oxi hoá ion Na⁺.

D. sự khử ion Na⁺.</

Câu 4: Cho các phát biểu sau

Điện phân dung dịch NaCl (điện cực trơ, có màng ngăn), thu được khí Cl2 ở anot.
Cho CO dư qua hỗn hợp Fe2O3 và CuO đun nóng, thu được Fe và Cu.
Nhúng thanh Zn vào dung dịch chứa CuSO4 và H2SO4, có xuất hiện ăn mòn điện hóa.
Kim loại dẻo nhất là Au, kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất là Hg.
Để điều chế kim loại nhôm người ta điện phân nóng chảy Al2O3.

Đáp án: A (3 phát biểu đúng là a, d và e)

Giải thích:

a là phát biểu đúng vì trong quá trình điện phân dung dịch NaCl, Cl- được oxy hóa tại anot và thu được khí Cl2.
b là phát biểu sai vì quá trình cho CO dư qua hỗn hợp Fe2O3 và CuO đun nóng không có sự điện phân.
c là phát biểu đúng vì khi nhúng thanh Zn vào dung dịch chứa CuSO4 và H2SO4, Zn có tính khử mạnh hơn Cu, nên sẽ xảy ra phản ứng khử mà không có điện phân. Khi đó, Zn sẽ bị ăn mòn điện hóa.
d là phát biểu đúng vì kim loại dẻo nhất là Au và kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất là Hg.
e là phát biểu đúng vì kim loại nhôm được điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy Al2O3.