Lab 4 - Elektroliza, Sprawozdanie 4 (Elektroliza), Wydział


Wydział

WEiP

Imię i nazwisko

1. Michał Musiał

2. Mateusz Nowak

Rok

2010

Grupa

II

Zespół

II

PRACOWNIA

FIZYCZNA

WFiIS AGH

Temat:

Elektroliza

Nr ćwiczenia

35

Data wykonania

15.11.2010

Data oddania

22.11.2010

Zwrot do popr.

Data oddania

Data zaliczenia

OCENA

Cel ćwiczenia: Wyznaczenie równoważnika elektrochemicznego miedzi oraz stałej Faradaya w doświadczeniu z elektrolizą wodnego roztworu CuSo4.

Aparatura: Elektrolizę siarczanu miedzi CuSo4 przeprowadza się w naczyniu z miedzianymi elektrodami w kształcie równoległych płyt, oddalonych od siebie o kilka centymetrów. Natężenie przepływającego prądu odczytuje się na amperomierzu. Pomiaru przyrostu masy miedzi na katodzie, wymagającego dużej precyzji, dokonuje się na wadze analitycznej.

Wykonanie ćwiczenia: Płytki, które mają być elektrodami oczyszczamy papierem ściernym, opłukujemy wodą destylowaną i suszymy. Dokonujemy pomiaru masy płytek na wadze analitycznej. Zestawiamy obwód elektryczny zgodnie ze schematem przedstawionym na rysunku 1. Następnie włączamy prąd i przeprowadzamy elektrolizę. Czas jej trwania to 30 minut, a natężenie prądu 0,5A. Po tym czasie wyjmujemy elektrody, przemywamy je, suszymy i ponownie ważymy.

Rysunek 1. Schemat obwodu elektrycznego.

0x01 graphic

Wyniki pomiarów:

Czas elektrolizy t = 30 min = 1800 s

Natężenie prądu I = 0,5 A

Masa katody przed elektrolizą m1 = 133,695 g

Masa katody po elektrolizie m2 = 134,007 g

Masa wydzielonej miedzi m = m2-m1 = 0,312 g

Masa anod przed elektrolizą M1 = 131,586+131,826 = 263,412 g

Masa anod po elektrolizie M2 = 131,578+131,549 = 263,127 g

Zmiana masy anod M = M1-M2 = 0,285 g

Dane określające niepewność przyrządów pomiarowych:

Klasa amperomierza K = 0,5

Używany zakres amperomierza Z = 0,75 A

Niepewność graniczna wagi (znamionowa) Δm = 0,001 g

Opracowanie wyników:

Masa miedzi wydzielonej podczas elektrolizy na katodzie m = 0,312 g

Zmiana masy anod podczas elektrolizy M = 0,285 g

Korzystając z pierwszego prawa elektrolizy Faradaya obliczamy równoważnik elektrochemiczny miedzi k:

0x01 graphic

Korzystając z drugiego prawa elektrolizy Faradaya i otrzymanej wartości współczynnika k obliczamy eksperymentalną wartość stałej Faradaya F:

0x01 graphic
91693 [C], gdzie A to masa molowa miedzi, a n to wartościowość jonu Cu2+

Korzystając z wyznaczonej stałej Faradaya obliczamy wielkość ładunku elementarnego e:

0x01 graphic
, gdzie NA to liczba Avogarda

Obliczanie niepewności pomiarowych:

1.Na niepewność u(m) składa się niepewność od pomiaru masy katody przed i po elektrolizie, tak więc u (m) obliczymy ze wzoru:

u(m)=0x01 graphic
= 0,00082 g

Różnica pomiędzy masą miedzi wydzielonej na katodzie, a ubytku masy na anodach wynosi:

m - M = 0,312 - 0,285 = 0,027 g

Wartość ta nie mieści się w granicach niepewności pomiaru masy elektrod. Ta duża rozbieżność spowodowana jest faktem ze na niepewność pomiaru masy oprócz dokładności wagi składa się jeszcze kilka innych czynników, których nie możemy obliczyć jak np.: skutek przemywania miedzianych płytek wodą destylowaną, niedokładne wysuszenie płytek lub zanieczyszczenie elektrolitu.

2.Obliczamy niepewność ładunku elektrycznego, który przepłynął przez elektrolit. W tym celu obliczamy niepewność pomiaru natężenia prądu:

0x01 graphic

Za niepewność pomiaru czasu u(t) przyjmujemy wartość 65 s, jako czas jaki upłynął od momentu włączenia prądu w układzie do momentu maksymalnego zanurzenia elektrod w elektrolicie.

Tak więc niepewność u(Q), gdzie Q=It, obliczymy ze wzoru:

0x01 graphic
= 33,21 [C]

3.Niepewność wyznaczenia równoważnika elektrochemicznego miedzi u(k) obliczymy ze wzoru:

0x01 graphic
0,000013 0x01 graphic
= 0,013 0x01 graphic

4.Niepewność obliczenia eksperymentalnej stałej Faradaya u(F) obliczymy ze wzoru:

0x01 graphic
=3438,16 [C], ponieważ wielkości A i n odczytujemy z tablic to za ich niepewność pomiarową przyjmujemy 0.

5.Niepewnośc wyznaczania ładunku elementarnego obliczymy ze wzoru:

0x01 graphic
= 0,057*10-19 C, podobnie jak w

pkt. 4 niepewność pomiaru wielkości tablicowej jest równa 0.

Zestawienie uzyskanych wartości z wielkościami tablicowymi:

wartość tablicowa

wartość wyznaczona w doświadczeniu

różnica

niepewność

niepewność rozszerzona

niepewność względna [%]

k [mg/C]

0,3294

0,3467

0,0173

0,013

0,026

3,95

F [C]

96500

91693

4807

3438,16

6876,32

3,56

e [C*10-19]

1,60206

1,52314

0,07892

0,057

0,114

3,56

Wnioski:



Wyszukiwarka