1. Opis zastosowanego do wiadczenia.
Opis przeprowadzonego do wiadczenia.
Przy wyznaczaniu równowa nika posługujemy si woltametrem. Najpierw wa ymy starannie oczyszczon katod i podł czamy układ według schematu do ródła napi cia. Po 10
minutach odł czamy układ i ponownie wa ymy katod .
Elektrolitem jest roztwór siarczku miedzi CuSO4. Na katodzie nast puje redukcja miedzi Cu2+ do Cu0. Natomiast na anodzie mied utlenia si .
Wyniki pomiarów.
Lp.
t[s]
I[A] gdzie :
1
120
1,75
kg
M
,
0 06354
Cu =
2
240
1,78
mol
3
360
1,81
kg
4
480
1,83
x(M)=10-5
mol
5
600
1,84 w=2
6
720
1,85 m1=0,080368 [kg]
7
840
1,89 m2=0,081140 [kg]
8
960
1,91
x(m)=2·10-6 [kg]
9
1080 1,92
x(I)=0,015 [A]
10 1200 1,95
x(t)=0,21 [s] ( działka elementarna + refleks operatora) n
1 ∑ I =1,853
i
n = i
1
2. Obliczenia wyznaczonej wielko ci.
Podstawiaj c odpowiednie wielko ci do wzorów roboczych otrzymujemy: Za nat enie I podstawiamy wielko redni ; m
,
0 081140
,
0 080368
2 − m 1
−
7
kg
k =
=
= ,
3 472 ⋅
−
10
I ⋅ t
8
,
1 53 ⋅1200
C
M
,
0 06354
4
C
F =
=
= 1,
9 507 ⋅
−
10
7
ω
⋅ k
2 ⋅ ,
3 472 ⋅10
mol
3. Szacownie niepewno ci.
Dla k:
n
Lp.
I[A]
[A]
2[A]
2
1
1,75
0,103
0,010609
∑ε i
0,03701
2
1,78
0,073
0,005329
U ( I
i 1
=
−2
) =
=
= 0
,
2 28 ⋅10
A
n( − )
1
10 ⋅ (10 − )
[ ]
A
n
1
3
1,81
0,043
0,001849
4
1,83
0,023
0,000529
x(I)=0,015 [A]
5
1,84
0,013
0,000169
x
∆ ( I)
0
,
0 15
6
1,85
0,003
0,000009
U ( I
−3
) =
=
= 6
,
8 60 ⋅10
B
[ ]
A
7
1,89
-0,037
0,001369
3
3
8
1,91
-0,057
0,003249
U
I
U
U
C ( ) =
2
A +
2
B =
( 0,
2 28 ⋅
−
10 )2
2
+ ( ,8660⋅ −
10 )2
3
=
9
1,92
-0,067
0,004489
=2,205·10-2 [A]
10
1,95
-0,097
0,009409
1
∑ nx 1,853
∑ nε 0,03701
i =
i =
n i=1
i=1
2
Niepewno ci całkowite dla czasu t i masy m to niepewno ci typu B
x
∆ ( m
6
)
2 ⋅10−
x(m)=2·10-6 [kg] U ( m
−6
) =
=
= 1
,
1 547 ⋅10
C
[ kg]
3
3
x
∆ t()
,
0 21
x(t)=0,21 [s] U ( t) =
=
= 1
,
0 212
C
[ s]
3
3
Pochodne:
∂ k
1
1
1
=
=
= 4,497 ⋅ −4
10
∂ m
t I
1200
8
,
1 53
A s
2
⋅
⋅
⋅
∂ k
−1
−1
1
=
=
= −4,497 ⋅ −4
10
∂ m
t I
1200
8
,
1 53
A s
1
⋅
⋅
⋅
∂ k
m
m
0
,
0 81140
,
0 080368
kg
2 −
1
−
= −
= −
= −1,874⋅ −7
10
2
2
2
∂ I
t ⋅ I
1200 ⋅ 8
,
1 53
A ⋅ s
∂ k
m
m
0
,
0 81140
,
0 080368
kg
2 −
1
−
= −
= −
= −2,893⋅ −10
10
2
2
2
∂ t
t ⋅ I
1200 ⋅ 8
,
1 53
A ⋅ s
Niepewno całkowita dla c dana jest wzorem: 2
2
2
2
∂ k
k
∂
k
∂
∂ k
U ( k )
2
=
U ( m )
2
+
U ( m )
2
+
U ( I )
2
+
U ( t)
C
C
2
C
1
m
∂
∂ m
I
C
∂
∂ t
C
2
1
Podstawiaj c odpowiednie wielko ci otrzymujemy:
kg
UC(k)=4,196·10-9
C
Niepewno rozszerzona dla =95%, k=2
kg
U(k)=k·UC(k)= 2·4,196·10-9 =8,393·10-9
C
kg
k=(3,472±0,084)·10-7
C
dla F:
kg
∆
−
x( M
5
)
10
6
kg
x(M)=10-5
−
U ( M ) 7
,
5 74 10
C
=
=
=
⋅
mol
3
3
mol
kg
UC(k)= 8,393·10-9
C
Pochodne:
∂ F
1
1
6
A ⋅ s
=
=
= 1,4402 ⋅
−
10
7
∂ M
ω ⋅ k 2 ⋅ ,
3 472 ⋅10
kg
∂ F
M
0
,
0 6354
A 2
11
⋅ s 2
=
=
= 2,6357 ⋅10
2
−
∂ k
ω ⋅ k
2 ⋅ ( ,
3 472 ⋅
7
2
10 )
kg ⋅ mol
3
Niepewno całkowita dla stałej F dana jest wzorem: 2
2
∂ F
∂ F
U ( F )
2
=
U ( M )
2
+
U ( k)
C
∂ M
C
k
C
∂
Podstawiaj c odpowiednie wielko ci otrzymujemy:
C
UC(F)= 2,212·103
mol
Niepewno rozszerzona dla =95%, k=2
C
U(F)=k·UC(F)= 2·2,212·103 =4,424·103
mol
C
F=(9,15±0, 44)·104
mol
4. Wnioski.
Przeprowadzone do wiadczenie pozwoliło zapozna si z reakcjami jakie zachodz w elektrolicie podczas przepływu pr du. Przy pomocy badanej metody mo na pokrywa pewien element warstw metalu (niklowanie, chromowanie). Wówczas na anoda musi by wykonana z materiału, którym chcemy pokrywa przedmiot u yty jako katoda.
Obliczony na podstawie wyników do wiadczenia równowa nik elektrochemiczny miedzi nie
kg
odbiega od jego rzeczywistej tablicowej, która wynosi 3,294·10-7
.. Warto stałej
C
C
Warto stałej Faradaya równie nie ró ni si od warto ci tablicowej(9,6485·104
).
mol
wiadczy to o tym, e do wiadczenie zostało poprawnie wykonane.
4