Một nhóm học sinh tiến hành thí nghiệm điện phân điều chế chlorine và so sánh tính oxy hóa của chlorine với iodine như sau:

Cho vào bình điện phân (có màng ngăn xốp) 300 mL dung dịch hỗn hợp NaCl 2M, KI 2M và vài giọt dung dịch hồ tinh bột, nối bình điện phân với nguồn điện một chiều (như hình vẽ bên).



Nhóm học sinh trên tiến hành điện phân trong thời gian 30 phút với cường độ không đổi là 5 A thấy phần dung dịch bên phía anode chuyển sang màu xanh. Biết số mol electron đi qua dây dẫn được tính bằng công thức: $n=\frac{I.t}{96500}$, trong đó I là cường độ dòng điện (A), t là thời gian (giây).

Sau khi tra cứu được các giá trị thế điện cực chuẩn $E_{C{l}_2/2C{l}^{-}}^o$ = 1,36V; $E_{I_2/2I^{-}}^o$ = 0,54V, nhóm học sinh đưa ra nhận định “Trong quá trình điện phân trên, ở anode chỉ có ion $C{l}^{-}$ bị oxi hóa thành $C{l}_2$, $C{l}_2$ phản ứng với dung dịch KI tạo ra $I_2$ làm xanh hồ tinh bột”.

(AI giải đề cho tôi)
Xét quá trình điện phân dung dịch chứa NaCl 2M, KI 2M với màng ngăn xốp, I = 5 A, t = 30 phút.

Số mol electron qua mạch: $n_{e^{-}}=\frac{5\times 1800}{96500}\approx 0,0933$ mol.

a) Sai. Màu xanh của hồ tinh bột chứng tỏ có $I_2$ sinh ra là đúng, nhưng nhận định của nhóm học sinh là SAI. Vì $E_{I_2/2I^{-}}^o=0,54V<E_{C{l}_2/2C{l}^{-}}^o=1,36V$ nên ở anode, ion $I^{-}$ (không phải $C{l}^{-}$) bị oxi hóa trực tiếp trước: $2I^{-}\to I_2+2e^{-}$. $I_2$ sinh ra tại chỗ làm xanh hồ tinh bột, không cần qua trung gian $C{l}_2$ phản ứng với KI. Như vậy nhận định “chỉ có $C{l}^{-}$ bị oxi hóa thành $C{l}_2$, $C{l}_2$ phản ứng với KI tạo $I_2$” là sai.

b) Đúng. Ở cathode xảy ra quá trình khử nước: $2H_{2}O+2e^{-}\to H_2+2O{H}^{-}$, làm vùng dung dịch phía cathode giàu $O{H}^{-}$ (tạo NaOH/KOH), môi trường kiềm nên phenolphthalein chuyển màu hồng.

c) Sai. Nước Javel được tạo thành khi $C{l}_2$ phản ứng với dung dịch NaOH: $C{l}_2+2NaOH\to NaCl+NaOCl+H_{2}O$. Trong thí nghiệm này, màng ngăn xốp tách hai vùng: phía anode sinh $I_2$ (và có thể $C{l}_2$ khi $I^{-}$ cạn), phía cathode sinh NaOH; khi tháo màng ngăn và khuấy đều, $C{l}_2$ sẽ phản ứng chủ yếu với $I^{-}$ dư ($C{l}_2+2KI\to 2KCl+I_2$) chứ không tạo thành nước Javel.

d) Đúng. Chuẩn độ: $n_{N{a}_2{S}_2{O}_3}=0,0298\times 0,1=0,00298$ mol. Theo phương trình $2N{a}_2{S}_2{O}_3+I_2\to N{a}_2{S}_4{O}_6+2NaI$, ta có $n_{I_2}=\frac{0,00298}{2}=0,00149$ mol trong 5 mL dung dịch anode. Vậy $C_{M_{I_2}}=\frac{0,00149}{0,005}=0,298$ M — khớp với kết quả đề cho.
a) (AI giải đề cho tôi)
Màu xanh chứng tỏ có I₂ nhưng nhận định sai: do E°(I₂/2I⁻) = 0,54V < E°(Cl₂/2Cl⁻) = 1,36V nên ở anode I⁻ bị oxi hóa trực tiếp thành I₂ (2I⁻ → I₂ + 2e⁻), không phải Cl⁻ bị oxi hóa rồi Cl₂ phản ứng với KI.
b) (AI giải đề cho tôi)
Ở cathode: 2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻, tạo môi trường kiềm (NaOH) nên phenolphthalein chuyển màu hồng.
c) (AI giải đề cho tôi)
Nước Javel cần Cl₂ phản ứng với NaOH. Khi tháo màng ngăn, Cl₂ phản ứng chủ yếu với I⁻ dư (Cl₂ + 2KI → 2KCl + I₂) nên không tạo nước Javel.
d) $C_{M_{I_2}}=\frac{0,0298.0,1}{2.0,005}=0,298M$