Лабораторная работа: «Определение электрохимического эквивалента меди»

Лабораторная   работа:   «Определение   электрохимического Тема   занятия:   эквивалента меди» Вид занятия ­  смешанный. Тип занятия комбинированный. Учебные цели занятия:  определить электрохимический эквивалент меди Задачи занятия:  Образовательная: Определить электрохимический эквивалент меди Развивающие. Развивать умение наблюдать, формировать представление о процессе  научного познания. Воспитательная. Развивать познавательный интерес к предмету, вырабатывать умение  слушать и быть услышанным. Планируемые   образовательные   результаты:   способствовать   усилению практической   направленности   в   обучении   физики,   формировании   умений применять полученные знания в различных ситуациях. Личностные:  способствовать эмоциональному восприятию физических объектов,  умению  слушать, ясно и точно излагать свои мысли, развивать  инициативу  и  активность  при решении физических задач, формировать умение  работать в группах. Метапредметные:  развивать умение понимать и использовать средства наглядности  (чертежи, модели, схемы). Развитие понимания сущности алгоритмических  предписаний и умений действовать в соответствии с предлагаемым алгоритмом. Предметные:  овладеть физическим языком, умением распознавать соединения  параллельные и последовательные, умение ориентироваться в электрической схеме,  собирать схемы. Умение обобщать и делать выводы. Ход занятия: 1. Организация начала урока (отметка отсутствующих, проверка готовности студентов к уроку, ответы на вопросы студентов по домашнему заданию) – 2­5 мин. Преподаватель сообщает учащимся тему урока, формулирует цели урока и знакомит  учащихся с планом урока. Учащиеся записывают тему урока в тетради. Преподаватель  создает условия для мотивации учебной деятельности. Освоение нового материала: Теория. Молекулы солей, кислот, щелочей, при растворении этих веществ, например в  воде, распадаются на заряженные частицы ­ ионы. Процесс называется  электролитической диссоциацией. Если   в   раствор,   содержащий   ионы,   опустить   пластины,   соединенные   с   зажимами источника   постоянного   тока,  то   в   образовавшемся   электролитическом   поле положительные ионы металла или водорода будут двигаться к отрицательной пластине (катоду)  и   выделятся   на   нем   в   виде   твердого   осадка  (металл)   или   пузырьков   газа (водород). Отрицательные ионы будут выделяться на положительной пластине (аноде). Этот   процесс   сопровождающий   протекание   тока   через   раствор,  называется электролизом. Масса   выделившихся   ионов  m  прямо   пропорциональна   количеству   перенесённого ионами электричества  q  или силе тока  I  и времени его прохождения  t:                                                        m=k I t Коэффициент   пропорциональности    k    является   для   каждого   вещества   величиной постоянной и называется электрохимическим эквивалентом вещества. Он показывает какова   масса   вещества,   выделяющегося   на   электроде   при   прохождении   через электролит единицы количества электричества. Электролитами принято   называть   проводящие   среды,   в   которых протекание   электрического   тока   сопровождается   переносом   вещества. Носителями свободных зарядов в электролитах являются положительно и отрицательно   заряженные   ионы.   К   электролитам   относятся   многие соединения металлов с металлоидами в расплавленном состоянии, а также некоторые   твердые   вещества.   Однако   основными   представителями электролитов, широко используемыми в технике, являются водные растворы неорганических кислот, солей и оснований. Прохождение   электрического   тока   через   электролит   сопровождается выделением   вещества   на   электродах.   Это   явление   получило название электролиза. Электрический   ток   в   электролитах   представляет   собой   перемещение   ионов   обоих знаков   в   противоположных   направлениях.   Положительные   ионы   движутся   к отрицательному   электроду   (катоду),   отрицательные   ионы   –   к   положительному электроду (аноду). Ионы обоих знаков появляются в водных растворах солей, кислот и щелочей   в   результате   расщепления   части   нейтральных   молекул.   Это   явление называется электролитической диссоциацией. Закон электролиза был экспериментально установлен английским физиком М.Фарадеем в 1833 году. Закон Фарадея определяет количества первичных продуктов,   выделяющихся   на   электродах   при   электролизе.   Итак, масса m вещества,   выделившегося   на   электроде,   прямо   пропорциональна заряду Q, прошедшему через электролит: Величину k называют электрохимическим   эквивалентом.   Он   может   быть рассчитан по формуле: где: n –   валентность   вещества, NA –   постоянная   Авогадро, M –   молярная масса вещества, е – элементарный заряд. Иногда также вводят следующее обозначение для постоянной Фарадея: Приборы и принадлежности:  аккумулятор, электролитическая ванна с раствором медного   купороса,   2   медных   электрода,   амперметр   постоянного   тока,   реостат, рубильник,   провода,   весы,   разновесы   до   0,01   г,   секундомер,   электрическая   плитка, сосуд с водой. Допуск к лабораторной работе 9 1. Какова физическая природа электропроводности в электролитах? 2. Электролитической диссоциацией называется... 3. Рекомбинацией называется ... 4. Электролизом называется ... 5. С увеличением температуры; электролита, его электропроводность... 6. Согласно первому закону Фарадея масса вещества, выделившегося при электролизе... 7. Электрохимическим эквивалентом вещества называют величину, численно равную... 8. При электролизе металл всегда оседает на... 9. Формула первого закона Фарадея для электролиза Порядок выполнения работы: 1.    Работа с электрической цепью. 1.1. Собрать цепь, как показано на схеме (рисунок 1.1);                                                                     Рисунок 1.1 1.2.Замкнуть   цепь   и   с   помощью   реостата  R  установить   силу   тока   около   0,5А;  1.3. Разомкнуть цепь; 2.     Вынуть катод, просушить над электрической плиткой, очистить его наждачной бумагой. 2.1. Промыть в воде катод  и повторно просушить его над электрической   плиткой;  Уравновесить весы. 3. 3.1. Взвесить катод   и определить массу(m ) с точностью до 10 мг; 1 3.2.  Поместить   катод   в   электролитическую   ванну,   замкнуть   цепь   и   одновременно пустить в ход секундомер; 3.3. Во время опыта, который длится 15­20 минут, необходимо следить за тем, чтобы сила тока была неизменной. (0,5 А); 4.    Разомкнуть цепь и засечь время в секундах (t,c). 4.1. Извлечь катод из ванны, осторожно промыть в воде, просушить над электрической плиткой; 4.2. Повторно взвесив, определить массу (m ); 2 5.    Вычислить электрохимический эквивалент меди по формуле, зная I(А), t(с), m (кг), 1 m (кг):         2 mmk  2  It 1        кг  Кл 6.    Повторить опыт, используя пункты 1.2.­5 лабораторной работы. 7.  Найти среднее значение электрохимического эквивалента  , используя данные 2­х срk опытов. 8.      Зная,   что   табличное   значение   ,   определить   относительную k таб  294,3  10 7 кг Кл погрешность по формуле:                                                        k   , где  k = k .   экс ср k таб  %100  экс k таб 9.   Результаты измерений и вычислений записать в таблицу 9.1.:  Таблица 9.1. ,  № п\п m 1 m , 2 m m 1 2 I, (А) t, (с) k,  (кг/Кл) k , ср , 10.  Сделать вывод о проделанной работе. 11.  Ответить на контрольные вопросы. Контрольные вопросы: 1. Почему молекулы соли, кислоты и щёлочи в воде распадаются на ионы? 2. Почему с повышением температуры сопротивление электролита уменьшается? 3. При каких условиях концентрация электролита в процессе электролиза остаётся постоянной? меняется? 4. Как   следует   поступить,   если   по   ошибке   при   выполнении   опыта   взвешенная пластинка была соединена с положительным полюсом источника тока? Домашнее задание:  Реферат по теме:  Применение электролиза в технике