Приборы и принадлежности. Теоретическое введение. Выполнение работы

Приборы и принадлежности

источник постоянного напряжения (аккумулятор на 6…8 В или выпрямитель с хорошим фильтром), амперметр, весы с разновесами, электролит (раствор CuSO₄), реостат на 30 Ом, секундомер, сосуд для электролита, соединительные провода.

Теоретическое введение

Фарадей показал, что происхождение тока через электролит сопровождается выделением вещества, причём масса выделившегося вещества

, (1)

где Q – заряд прошедший через электролит;

A – атомарный вес иона;

n – его валентность.

Коэффициент пропорциональности F называют числом Фарадея: F = 9, 654× 10⁷ Кл/кг-экв, т. е. заряд, связанный с одним килограмм-эквивалентом вещества. В 1888 году Гельмгольц указал, что отсюда можно найти средний заряд иона

где N₁ – число атомов в килограмм-эквиваленте. После определения числа Авогадро (число атомов в килограмм - атоме вещества) оказавшегося равным N_A = 6, 02× 10²⁶ Кл 1/кг-атом, можно было оценить заряд n валентного иона

Он оказался кратным заряду электрона.

Найдя из опыта постоянную Фарадея и зная число Авогадро, можно вычислить заряд одновалентного иона, равный заряду электрона по формуле:

. (2)

Выполнение работы

1. Ознакомившись с инструкцией и приборами, собирают схему по рис. 1.

Рис. 1

2. Сосуд заполняют электролитом и помещают в него медные электроды.

3. Предварительно высушенную катодную пластинку, взвешивают на весах, находят М₁.

4. Устанавливают катодную пластинку, замыкают цепь и при помощи реостата устанавливают ток равный 1, 5 А. При этом одновременно включают секундомер. Время пропускания тока 15-30 мин.

5. Разомкнув цепь, вынимают катодную пластинку, просушивают её и снова взвешивают. Находят М₂. Разность (М₂ – М₁) = m дает массу вещества, выделившегося на катоде при электролизе.

6. По формуле m = Ikt вычисляют электрохимический эквивалент вещества. По формуле вычисляют число Фарадея; по формуле (2) определяют заряд электрона.

7. Заполняют таблицу:

№

п. п

Измерено

Вычислено

М₁, кг

М₂, кг

m, кг

I, A

t, c

k, мг/Кл

k_ср, мг/Кл

Dk, мг/Кл

Е, %

F, Кл/(кг× моль)

е, Кл

1. 2. 3. 4. 5.

Примечание: в соединении CuSO₄ медь двухвалентная n = 2. Масса грамм–атома меди A = 63, 54 г = 63, 54× 10^–3 кг/моль.

12 Следующая ⇒