Лабораторная работа № 11 Определение электрохимического эквивалента меди Теория: Для электролиза справедлив закон Фарадея: масса выделившегося на электроде вещества прямо…
Лабораторная работа № 11 Определение электрохимического эквивалента меди Теория: Для электролиза справедлив закон Фарадея: масса выделившегося на электроде вещества прямо пропорциональна заряду, прошедшему через электролит: m=kq или m=k∙I∙t , где k – электрохимический эквивалент. Для каждого вещества значение k постоянно. Оборудование: 1) Весы с разновесом; 2)Амперметр; 3)Часы; 4)Электроплитка; 5) Источник электрической энергии; 6)Реостат; 7)Ключ; 8) Медные пластины(2 шт.); 9)Соединительные провода; 10)Электролитическая ванна с раствором медного купороса; 11)Наждачная бумага. Порядок выполнения работы Определить цену деления амперметра Очистить поверхность одной пластины наждачной бумагой и взвесить ее, определяя m_1 Собрать электрическую цепь по схеме: Взвешенную пластину соединить с отрицательным полюсом источника тока После проверки цепи преподавателем заметить время и замкнуть ключ. Быстро установить реостатом максимально возможную силу тока (0,5-0,6 А) Через 20 минут цепь разомкнуть. Катод промыть в воде, высушить над электроплиткой, взвесить катод после опыта m_2 . Определить массу выделевшейся меди m=m_2-m_1 Определить электрохимический эквивалент k=m/It Определить относительную погрешность измерения в сравнении с табличным электролитическим эквивалентом меди k_таб=3,3 〖10〗^(-7) кг⁄Кл по
Давайте разберем задачу поэтапно, чтобы понять, как определить электрохимический эквивалент меди и оценить погрешность измерения.
1. Основная теория
Закон Фарадея:
\[ m = k \cdot q \]
где
- \( m \) — масса выделившегося вещества (медь),
- \( k \) — электрохимический эквивалент (нужно найти),
- \( q \) — заряд, прошедший через электролит.
Поскольку заряд \( q \) равен произведению силы тока \( I \) на время \( t \):
\[ q = I \times t \]
следовательно,
\[ m = k \times I \times t \]
2. Что нужно сделать по порядку:
а) Определить цену деления амперметра — чтобы знать точное значение тока.
б) Подготовить пластину и взвесить её (обозначим массу — \( m_1 \)).
в) Составить электросхему, подключить пластину к отрицательному полюсу источника тока.
г) Включить цепь, установить ток около 0,5-0,6 А и выдержать 20 минут.
д) После завершения опыта взвесить пластину повторно (масса — \( m_2 \)).
е) Определить выделившуюся массу меди:
\[ m = m_2 - m_1 \]
ж) Вычислить заряд, прошедший через цепь:
\[ q = I \times t \]
з) Определить электрохимический эквивалент:
\[ k = \frac{m}{q} = \frac{m}{I \times t} \]
3. Расчет и примерные значения:
- Время \( t = 20\, \text{минут} = 20 \times 60 = 1200\, \text{с} \)
- Ток \( I \) можно взять из амперметра, например, 0,5 А.
- Масса \( m_1 \) и \( m_2 \) — получены после взвешивания.
Например, если:
- \( m_1 = 10.000\, \text{г} \),
- после опыта \( m_2 = 10.015\, \text{г} \),
то масса выделившейся меди:
\[ m = 0.015\, \text{г} = 15 \times 10^{-6}\, \text{кг} \]
Заряд:
\[ q = I \times t = 0.5\, \text{А} \times 1200\, \text{с} = 600\, \text{Кл} \]
Электрохимический эквивалент:
\[ k = \frac{m}{q} = \frac{15 \times 10^{-6}\, \text{кг}}{600\, \text{Кл}} = 2.5 \times 10^{-8} \, \text{кг/Кл} \]
4. Расчет погрешности
Табличное значение \( k_{таб} = 3.3 \times 10^{-7} \, \text{кг/Кл} \).
Чтобы найти относительную погрешность:
\[ \Delta \% = \frac{|k - k_{таб}|}{k_{таб}} \times 100\% \]
Используя примерные параметры, можно определить, насколько полученный результат отличается от табличного.
5. Итоговые шаги:
- Точно определить ток \( I \) по маркировке амперметра или по делениям.
- Взвесить пластину до и после, найти \( m \).
- Время фиксировать точно.
- Расчитать \( k \) и сравнить с табличным значением.
- Оценить погрешность.
Если у вас есть конкретные значения массы или тока, я помогу с точными подсчетами!
