Cơ sở lý thuyết:
Đồng sunfat có công thức hoá học là CuSO4. Hợp chất này thường tồn tại ở dạng tinh thể (CuSO4.5H2O) màu xanh lam, còn ở dạng khan thì có màu trắng. CuSO4 dễ tan trong nước, tạo thành một dung dịch có màu xanh đặc trưng.
Thí nghiệm với điện cực trơ
Trong thí nghiệm này, chúng ta thực hiện điện phân dung dịch đồng sunfat với hai điện cực than chì (không tan).
Sắp xếp thí nghiệm như hình bên.
Khi không có dòng điện trong dung dịch tồn tại các ion sau: Cu2+, H+, SO42-, OH-
Khi có dòng điện, trong dung dịch, các in dương Cu2+, H+ chuyển động về phía cực âm. Tại đây xảy ra các phản ứng hoá học sau:
Cu2+ + 2e = Cu↓
Đồng kết tủa bám vào điện cực âm làm cho điện cực này dần chuyển thành màu đỏ.
Trong khi đó tại cực dương cũng xảy ra phản ứng hoá học sau:
2OH- - 2e = H2O + 1/2 O2
Như vậy ở điện cực dương sẽ xuất hiện các bọt khí do phản ứng sinh ra ôxy.
Quá trình phản ứng tiếp diễn, dung dịch dần nhạt màu và chuyển sang trong suốt do dung dịch CuSO4 dần chuyển thành dung dịch H2SO4.
Khi dung dịch đã chuyển màu hoàn toàn thành trong suốt thì tại cả hai điện cực đều có khí bay lên. Đó là do sự ôxy hoá ion H+ ở cực âm
2H+ + 2e = H2↑
Như vậy, quá trình điện phân xảy ra lúc này chính là điện phân nước, H2SO4 đóng vai trò là xúc tác để cho dung dịch dẫn điện được.
Trong các quá trình trên các điện cực than chì không hề bị tan vào trong dung dịch.
Thí nghiệm với điện cực tan
Bây giờ, ta đổi chiều của dòng điện, cực âm thành cực dương và cực dương thành cực âm. Khi đó cực dương do đã bám đồng từ thí nghiệm sẽ trở thành điện cực đồng. Tại đây xảy ra phản ứng hoá học:
Cu - 2e = Cu2+
Trong khi đó tại cực âm xảy ra phản ứng sau:
2H+ + 2e = H2↑
Như vậy ở cực âm sẽ có khí bay lên, cực dương do đồng bị tan vào dung dịch nên chuyển từ màu đỏ thành màu đen. Dung dịch điện phân do có ion đồng tan vào nên dần chuyển thành màu xanh lam (dung dịch đồng sunfat).