Определение электрохимического эквивалента меди
Цель работы: изучение явления электролиза и определение электрохимического эквивалента меди.
Приборы и оборудование: весы с разновесами, секундомер, электроплитка, амперметр, реостат, выпрямитель, ключ замыкания, соединительные провода, медные электроды со вставкой, сосуд с медным купоросом.
1 Теоретические сведения
Неорганические вещества, растворы которых проводят электрический ток, называются электролитами. В молекулах электролитов электрические заряды распределены так, что одна часть молекулы заряжена положительно, а другая ее часть – отрицательно. Эти разноименно заряженные части молекулы связываются кулоновскими силами притяжения. При растворении электролита под влиянием электрического поля полярных молекул воды происходит ослабление этих связей, и некоторые молекулы электролита распадаются на ионы. Этот процесс называется электролитической диссоциацией
Таким образом, носителями заряда в водных растворах или расплавах электролитов являются положительно и отрицательно заряженные ионы.
Пусть в сосуд с раствором электролита помещены два электрода, представляющие собой металлические проводники, между которыми может быть создано электрическое поле. Если эти электроды подключить к внешнему источнику э. д.с., то в сосуде возникнет электрическое поле, и отрицательные ионы начнут двигаться к положительному электроду (аноду), а положительные – к отрицательному
(катоду). В результате в растворе электролита установится электрический ток. На электродах происходит выделение веществ, входящих в состав электролита.
Электролиз описывается двумя основными законами, экспериментально установленными Фарадеем.
Первый закон Фарадея: масса m вещества, выделившегося на электроде при электролизе, пропорциональна электрическому заряду q, прошедшему через электролит,
m = kq,
где k - коэффициент пропорциональности, называемый электрохимическим эквивалентом вещества.
Второй закон Фарадея: электрохимический эквивалент вещества прямо пропорционален его химическому эквиваленту:
,
где F - постоянная Фарадея,
М - молярная масса вещества,
n - валентность вещества
2 Вопросы допуска
2.1 Какие вещества относятся к электролитам?
2.2. Почему при прохождения тока по раствору электролита происходит перенос вещества, а при прохождении тока по металлическому проводу - нет?
2.3 Приведите примеры применении электролиза.
3 Ход работы
3.1 Взвешиванием определить массу пластинки с точностью 0,01 г.
Внимание! Все взвешивания производить с точностью до 0.01г.
Составить цепь, изображенную на рисунке 20.1. При составлении цепи взвешенный электрод соединить с отрицательным полюсом источника электрической энергии.
3.3 Замкнуть цепь, заметить
время включения тока
3.4 При помощи реостата R1
в течение всей работы поддерживать постоянную величину тока в пределах от 0,3 до 1 А.
3.5 Через 10- 15 мин цепь Рисунок 20.1 разомкнуть. Достать катодную пластину, вымыть ее и просушить.
3.6 Взвешиванием определить массу катода после пропускания тока. Найти массу меди, выделившуюся на катоде при электролизе.
3.7 Пользуясь первым законом Фарадея для электролиза, определить электрохимический эквивалент меди,
Рассчитать погрешность измерения электрохимического эквивалента, сравнив с табличным значением,
=.
3.8 Результаты измерений и вычислений записать в
таблицу 20.1.
3.9 Выводы по работе.
М
Таблица 20.1
Масса меди, отложившейся на катоде m, кг | Время пропускания тока t, с | Величина силы тока I, А | Электрохимический эквивалент меди k, кг/Кл | Относительная погрешность
|
4 Контрольные вопросы
4.1 До каких пор будет продолжаться процесс электролиза медного купороса, если взять медные электроды? Угольные электроды?
4.2 Почему ощущается кисловатый вкус, если прикоснуться кончиком языка одновременно к обоим полюсам батареи для карманного фонаря?
4.3 Можно ли по внешнему виду пластин аккумулятора определить, какая из них положительная, а какая отрицательная?
