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?