ЛР электрохимический эквивалент меди. Методические рекомендации по выполнению лабораторной работы. 3 Теоретические сведения и методические рекомендации по выполнению лабораторной работы

• Название: Методические рекомендации по выполнению лабораторной работы. 3 Теоретические сведения и методические рекомендации по выполнению лабораторной работы
• Дата: 18.10.2021
• Размер: 71.13 Kb.
• Имя файла: ЛР электрохимический эквивалент меди.docx
• Тип: Методические рекомендации; #249701

Лабораторная работа
Определение электрохимического эквивалента меди
1 Цель работы
Определить электрохимический эквивалент меди при проведении электролиза раствора сульфата меди.

2 Средства обучения

2.1 Лабораторное оборудование: источник постоянного тока, электролитическая ванна, раствор сульфата меди, медные электроды, наждачная бумага, ключ, амперметр, соединительные провода, реостат.

2.2 Методические рекомендации по выполнению лабораторной работы.
3 Теоретические сведения и методические рекомендации по выполнению лабораторной работы
Электролиты это вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток. К электролитам относятся кислоты, основания и соли. Электролиз – это физико-химический окислительно-восстановительный процесс, протекающий в растворах или расплавах электролитов под  действием электрического тока,  заключающийся в выделении на электродах составных частей растворённых веществ или других веществ - продуктов вторичных реакций на электродах. Процесс на катоде K(-): катион принимает электроны и восстанавливается. Процесс на аноде A(+):  анион отдает электроны и окисляется.  Примером электролиза растворов может служить электролиз медного купороса (рисунок 1), молекулы которого подвергаются электролитической диссоциации:


Рисунок 1-Электролиз раствора сульфата меди.

Электролитическая диссоциация - это процесс распада электролита на ионы при его растворении или плавлении.

Количественно электролиз описывается законами Фарадея:

1. 
   Масса выделяющегося на электроде вещества пропорциональна количеству электричества, протекающего через раствор:
   

(1)

где  k-электрохимический эквивалент, , I- сила тока, протекающего через раствор, А,  t- время электролиза (с), q- количество электричества, Кл.

2. 
   Для выделения на электроде 1 эквивалента любого вещества необходимо затратить одно и то же количество электричества, равное числу Фарадея:F =N_A^.e= 96500 Кл /моль.
   

, (2)

где k-электрохимический эквивалент, кг/Кл, М - молярная масса, кг/моль, n- валентность, F- число Фарадея Кл/моль, – химический эквивалент, кг/моль.

Физический смысл k

Электрохимический эквивалент численно равен отношению массы иона к его заряду.

Электролиз применяется в электрометаллургии для получения редких металлов, для очистки металлов от примесей, в гальваностегии - покрытие одного металла тонким слоем другого, в гальванопластике - получение копий рельефных деталей, в медицине – электрофорез.

Электролиты подчиняются закону Ома. Сопротивление электролитов при повышении температуры уменьшается, так как при повышении температуры увеличивается доля молекул, распавшихся на ионы, и поэтому увеличивается число ионов - носителей заряда.
4 Задание
4.1 Провести электролиз раствора сульфата меди.

4.2 Определить электрохимический эквивалент меди.


5 Ход выполнения лабораторной работы

5.1 Зачистите наждачной бумагой медный электрод и измерьте его массу с точностью до 0,01 г.

5.2 Соберите схему по рисунку 2. Присоедините медные электроды к источнику постоянного тока (электрод с известной массой - к катоду), опустите электроды в стакан с раствором сульфата меди.


Рисунок 2- Схема опыта.

5.3 Включите секундомер одновременно с источником тока. Установите и поддерживайте силу тока 0,5 А в течение всего времени электролиза (время электролиза 10 минут).

5.4 По окончании электролиза отключите источник тока, отсоедините катод, промойте его в воде и высушите в потоке теплого воздуха.

5.5 Охладите катод до комнатной температуры и определите его массу после электролиза.

5.6 Результаты опыта и вычислений занесите в таблицу.

Таблица 1-Результаты измерений и вычислений

Масса катода до опыта	Масса катода после опыта	Масса выделившейся меди	Сила тока	Время прохождения тока	Электрохимический эквивалент	Табличное значение электрохимического эквивалента	Абсолютная погрешность	Относительная погрешность
m1	m2	m	I	t	k	Kт	Δk	ε
кг	кг	кг	А	с				%

5.7 Вычисления:
5.7.1 Вычислите массу меди, выделившуюся на катоде:



5.7.2 Вычислите электрохимический эквивалент по формуле



5.7.3 Вычислите абсолютную погрешность электрохимического эквивалента меди

𝛥k= (для меди k_т = 3,29^.10^-7 кг/Кл)

5.7.4Вычислите относительную погрешность электрохимического эквивалента меди

ε =
5.8 Сделайте вывод. В выводе укажите истинное значение k в виде
и физический смысл электрохимического эквивалента.

5.9 Ответьте на контрольные вопросы.

6 Контрольные вопросы
6.1 Что такое электролитическая диссоциация? Объясните причину возникновения заряженных частиц в растворе электролита. Какие частицы являются носителями тока в электролитах?

6.2 Какие вещества называют электролитами? Приведите примеры.

6.3 Какой процесс называют электролизом? Где применяется электролиз? Какие явления происходят на катоде при подключении установки для электролиза к источнику питания? Какие явления происходят на аноде?

6.4 Сформулируйте законы электролиза.

6.5 Почему с повышением температуры сопротивление электролита уменьшается?