Конспект урока на тему Электрический ток в жидкостях

Конспект урока на тему «Электрический ток в жидкостях»

1. Носители заряда (проводимость)

Жидкости могут проводить электрический ток благодаря наличию в них заряженных частиц — ионов. Ионы образуются при диссоциации молекул в результате химического взаимодействия с водой или другими растворителями. Различают два типа проводимости жидкостей:

o    Ионная проводимость: обусловлена движением ионов в электрическом поле. Примеры: растворы кислот, оснований, солей.

o    Электронная проводимость: встречается редко и характерна для жидких металлов.

2. Природа появления заряда

Заряд в жидкости появляется за счет процесса электролитической диссоциации. При этом молекулы электролита распадаются на положительно и отрицательно заряженные ионы. Например, в водном растворе поваренной соли NaClNaCl происходит следующая реакция:

NaCl→Na++Cl−NaCl→Na++Cl−

3. Зависимость от температуры

Проводимость электролитов увеличивается с повышением температуры. Это связано с тем, что при нагревании скорость движения ионов возрастает, а вязкость среды уменьшается, что облегчает перемещение ионов.

4. Вольт-амперная характеристика (ВАХ)

ВАХ описывает зависимость силы тока от напряжения в цепи. Для электролитов ВАХ нелинейна из-за особенностей процесса электролиза. На начальном этапе увеличение напряжения ведет к увеличению тока, но после достижения определенного значения напряжение начинает расти быстрее, чем ток, поскольку часть энергии тратится на побочные реакции.

5. Особенности прохождения тока

При прохождении электрического тока через электролиты происходят следующие явления:

o    Электролиз: разложение вещества на катоде и аноде.

o    Образование газов: на электродах могут выделяться газы, например, водород и кислород при электролизе воды.

o    Изменение состава раствора: концентрация исходных веществ уменьшается, а продуктов реакций — увеличивается.

6. Применение

Электролиз находит широкое применение в различных отраслях:

o    Производство металлов: получение алюминия, меди, никеля и др.

o    Гальванопластика и гальваностегия: нанесение металлических покрытий.

o    Очистка воды: удаление примесей и загрязняющих веществ.

o    Химическая промышленность: производство хлора, щелочей, водорода и др.

Задача

Сколько времени необходимо пропускать ток силой 100 ампер через сульфат меди (CuSO4CuSO4​), чтобы получить 1 кг чистого металла?

Решение

Используем закон Фарадея:

m=M⋅I⋅t/n⋅F

где:

o    m — масса выделившегося вещества (г),

o    M — молярная масса вещества,

o    I— сила тока (A),

o    t— время (с),

o    n — валентность иона,

o    F — постоянная Фарадея (96485 C/mol).

Для меди:

o    Молекулярная масса M(Cu)=63.55 g/mol

o    Валентность n=2

o    Сила тока I=100 A

o    m=1000g (так как нам нужно получить 1 кг)

Подставляем данные в формулу:

t=m⋅n⋅FM⋅I=1000⋅2⋅9648563.55⋅100≈30364 с

Переведем секунды в часы:

t≈30364/3600≈8.43 часа

Ответ: Чтобы получить 1 кг меди при силе тока 100 А, потребуется примерно 8 часов и 26 минут.