ГРУППА 303.  ФИЗИКА.  ТЕМА «ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ЖИДКОСТЯХ»

        Жидкости в степени электропроводности делятся на диэлектрики (дистиллированная вода), проводники (электролиты), полупроводники (расплавленный селен).

     Электролит представляет собой проводящую жидкость (растворы кислот, щелочей, солей и расплавленных солей).

 Электролитическая диссоциация представляет собой разложение молекул электролита на ионы при растворении в воде или плавлении.

Степень диссоциации - это доля молекул, которые распадаются на ионы. Электропроводность электролитов является ионной. Прохождение электрического тока связано с переносом вещества.

Электролиз - процесс выделения на электроде вещества, связанного с окислительно-восстановительными реакциями.

Закон электролиза открыт в 1833 году Майклом Фарадеем.

Закон Фарадея:     Масса вещества, выделившегося на электроде за время ∆

при прохождении электрического тока, пропорционально силе тока и времени.       m = kI∆t, где:

m – масса вещества, выделившегося на электродах

K –электрохимический эквивалент вещества

I   - сила тока

∆ t - промежуток времени

k - электрохимический эквивалент вещества, численно равного массе вещества, выделяемого на электроде, когда он проходит через зарядный электролит в 1 Кл.  Физический смысл – отношение массы иона к его заряду

 

                              где  m – масса  кг

                                  n – валентность металла

                                  N_а  -  Число Авогадро , равное   6,02 ∙10²³  моль^-1

                                  е    - заряд электрона, равный   1,6∙10 ^-19 Кл

Применение  электролиза:

1.  получение чистых металлов (очистка от примесей).

Так, полученную из руды неочищенную медь  оставляют в форме толстых листов, которые затем помещают в ванну в качестве анода. При электролизе медь анода растворяется, примеси, содержащие редкие металлы, выпадают на дно, а на катоде оседает чистая медь. Таким образом получают Алюминий.

2. гальваностегия (никелирование, хромирование и т. д.);

3. гальванопластика, то есть получение отслаивающихся покрытий (рельефные копии). Этот метод был разработан русским учёным Б.С. Якоби, который впервые применил этот способ для изготовления полых фигур для Исаакиевского  собора в Санкт-Петербурге.

Примеры и разбор решения заданий:

1. Источник тока присоединили к двум пластинам, опущенным в раствор поваренной соли. Сила тока в цепи равна 0,3 А.  Какой заряд проходит между пластинами в ванне за 7 минут?

Решение: Сила тока равна отношению заряда ко времени, в течение которого этот электрический заряд прошёл по цепи:

        I = g/ t,        отсюда  g = I∙ t

Подставив числовые значения, переведя время в СИ, получим q = 126 Кл.

Правильный ответ: q = 126 Кл.

2. В процессе электролиза из водного раствора хлорида железа-2 выделилось 840 мг железа. Какой заряд прошёл через электролитическую ванну?

Решение:   Из формулы    находим заряд g, равный заряду электрона е:

 m = k g

g = m /k = m ∙e ∙ N _А / М

Подставляем значения и получаем:
        q = 840 · 10^-6· 1,6 · 10^-19 · 2 · 6,02 · 10²³ / 0,056 = 2880 Кл.

Ответ: g =2880 Кл.

ЗАДАНИЕ  - выполнить тест

ТЕСТ.      «Электрический ток в жидкостях».

 

1.Электролитической диссоциацией называется

А) объединение ионов разных знаков в нейтральные молекулы

Б) образование положительных и отрицательных ионов при растворении веществ в жидкости

В) процесс выделения на электродах веществ, входящих в состав электролита

 

2. Укажите верный ответ. Степень диссоциации зависит

А) от температуры

Б) от концентрации раствора

В) от электрических свойств растворителя

Г) все вышеперечисленное верно

 

3. С увеличение температуры электролита, его электропроводность

А) увеличивается

Б) уменьшается

В) не изменяется

 

4. Жидкости могут обладать

А) только электронной проводимостью

Б) только ионной проводимостью

В) как электронной, так и ионной проводимостью

 

5. При электролизе металл оседает

А) на катоде

Б) на аноде

 

6. Первое применение электролиза произошло

А) в 1830 году

Б) в 1838 году

В) в 1812 году

 

7. Формула первого закона Фарадея для электролиза:

А) k=mIt

Б) m=Ikt

В)  g=mIk

 

8. Рекомбинацией называется

А) объединение ионов разных знаков в нейтральные молекулы

Б) процесс выделения на электродах веществ, входящих в состав электролита

В) образование положительных и отрицательных ионов при растворении веществ в жидкости

 

9/ Чем являются свободные заряды в электролитах?

А) электроны

Б) ионы молекулы воды, разорванной электрическим полем

В) дырки

 

10. Электрохимический эквивалент выражается

 А) в кг    Б) в Кл     в) в кг/Кл