Определение электрохимического эквивалента меди

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:
1 M
k = F ∙ n,
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
0,01 г.
3.1 Взвешиванием определить массу пластинки с точностью
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,
𝑚
𝑚
𝑘= =
.
𝑞 𝐼∙𝑡
Рассчитать погрешность измерения электрохимического
эквивалента, сравнив с табличным значением,
∆k = |k табл − k|;
∆𝑘
=𝑘
табл
∙ 100.
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?