Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ПРАКТИКА
Прохождение электрического тока через электролиты. Законы электролиза Фарадея.
При прохождении тока через некоторые растворы, например, через раствор серной кислоты, происходит разложение воды на составные части – водород и кислород, которые выделяются на пластинах, соединенных соответственно с отрицательным и положительным полюсами батареи. Такого рода растворы, разлагающиеся химически при прохождении через них тока, называются электролитами, а сам процесс разложения вещества электрическим током – электролизом. Проводники, погруженные в электролит для подведения к нему тока называются электродами: положительный электрод – анод, отрицательный электрод – катод. Продукты разложения электролита, например, водород и кислород, в опыте, выделяются на электродах все время, пока идет ток. Массу выделившегося вещества можно измерить. Если подобрать такой раствор, при котором выделяющееся вещество оседает в виде твердого осадка на электроде, то эту массу можно измерить без затруднений. Например, если пропускать ток через раствор медного купороса, то на катоде оседает медь. Это явление можно легко наблюдать, если катод сделать из угля – на черной поверхности угля будет заметен красноватый слой выделившейся меди. Взвешивая катод до и после опыта, можно определить массу осадившегося металла. Измерения показывают, что масса вещества, выделившегося на электродах, зависит от силы тока и времени электролиза. Замыкая цепь на разные промежутки времени, можно убедиться в том, что масса выделившегося вещества пропорциональна времени прохождения тока. Также масса выделившегося вещества пропорциональна силе тока. Таким образом, получается, что масса выделившегося вещества пропорциональна произведению силы тока и времени электролиза. Все это позволило Фарадею сформулировать важный закон, который носит его имя: масса вещества, выделившегося на электроде, пропорциональна заряду, или количеству электричества, прошедшему через электролит. Это первый закон Фарадея. Если m – масса выделившегося вещества, I – сила тока, t – время электролиза, q – полный заряд, прошедший через ванну за время t, то первый закон Фарадея можно записать так:
m = Kq = KIt, где K – коэффициент пропорциональности.
Полагая в этой формуле заряд q = 1, получим, что коэффициент K равен массе вещества, выделяемого зарядом в 1 Кл, или иначе массе вещества, выделяемого током 1А за 1 с. Исследования Фарадея показали, что величина K является характерной для каждого вещества. Величина K называется электрохимическим эквивалентом данного вещества. Таким образом, получаем, что электрохимическим эквивалентом вещества, называется масса этого вещества, выделяемая при электролизе одним кулоном протекшего через раствор электричества.
Электрохимические эквиваленты различных веществ существенно отличны один от другого. Ответ на вопрос – от каких свойств вещества зависит его химический эквивалент, дает следующий важный закон, который также был установлен Фарадеем на опыте (второй закон Фарадея): электрохимические эквиваленты различных веществ пропорциональны их молярным массам и обратно пропорциональны числам, выражающим их химическую валентность. Уяснить этот закон можно с помощью следующего примера: Молярная масса серебра равна 0,1079 кг/моль, его валентность – 1. Молярная масса цинка равна 0,0654 кг/моль, его валентность – 2. Поэтому по второму закону Фарадея электрохимические эквиваленты серебра и цинка должны относиться как: = 3,30
Если по прежнему обозначить через K [кг/Кл] электрохимический эквивалент вещества, через M [кг/моль] – его молярную массу, а через n – валентность (n = 1, 2, …), то второй закон Фарадея можно переписать в виде:
K =
Здесь через 1/F обозначен коэффициент пропорциональности, который является универсальной постоянной, т. е. имеет одинаковое значение для всех веществ. Величина F называется постоянной Фарадея. Ее значение, найденное экспериментально равно: F = 96484 Кл/моль. Отношение молярной массы какого-либо вещества к его валентности M/n называют химическим эквивалентом данного вещества. Это отношение показывает, какая масса данного вещества необходима для замещения одного моля водорода в химических соединениях. У одновалентных веществ химический эквивалент численно равен молярной массе. Пользуясь этим понятием, можно выразить второй закон Фарадея следующим образом: электрохимические эквиваленты веществ пропорциональны их химическим эквивалентам. Теперь можно выразить оба закона Фарадея в виде одной формулы: m = q = It, где m – масса вещества, выделяющегося при прохождении через электролит количества электричества q. Это объединенный закон Фарадея. Эта формула имеет простой физический смысл. Положим в ней m = M/n, т. е. возьмем массу одного химического эквивалента данного вещества. Тогда получи F = q. Это значит, что постоянная Фарадея численно равна заряду q, который необходимо пропустить через любой электролит, чтобы выделить на электродах вещество в количестве, равном одному химическому эквиваленту. Электролиз находит техническое применение в таких процессах как электролитический метод получения чистых металлов, гальваностегия, гальванопластика.
Задание: Зная, что химический эквивалент водорода равен 1,045∙10-8 кг/Кл, вычислите электрохимический эквивалент хлора. Валентность хлора равна 1, относительные атомные массы хлора и водорода равны 35,45 и 1,008.
Практическая работа №3:
Указания:
Указания:
Указания:
Указания:
Контрольные вопросы: