Ćwiczenie nr E3
Temat: Wyznaczanie równoważnika elektrochemicznego miedzi i stałej Faradaya na podstawie elektrolizy
Cel ćwiczenia:
wyznaczenie równoważnika elektrochemicznego miedzi k oraz stałej Faradaya
,
zapoznanie się z procesami dysocjacji elektrolitycznej zachodzącymi podczas elektrolizy.
Zagadnienia do opracowania:
mechanizm dysocjacji elektrolitycznej,
Prawa Faraday'a, teoria dysocjacji elektrolitów,
wyjaśnienie zjawiska elektrolizy
, definicja równoważnika elektrochemicznego.
Przyrządy pomiarowe, opis i schematy aparatury
woltametr miedziowy, zasilacz,
roztwór wodny siarczanu miedziowego,
przewody do połączeń, papier ścierny, waga, multimetr, stoper.
Przebieg pomiarów
Uzyskanie roztworu
: Odważyć 75g
, rozbić na proszek w porcelanowym moździerzu, a następnie rozpuścić w 500
wody destylowanej. Uzyskany roztwór przefiltrować przez bibułkę lub gazę.
Elektrody miedziane dokładnie oczyścić papierem ściernym, następnie umyć wodą i osuszyć suszarką
UWAGA: nie dotykać palcami elektrod
Każdą z elektrod zważyć na wadze:
- masa katody przed elektrolizą,
- masa anody przed elektrolizą,
z dokładnością do 0,01g. Zapisać wyniki w tabeli pomiarów.
Zanurzyć elektrody w roztworze siarczanu miedzi
Ustawić na zasilaczu prąd o natężeniu 1,0A*
- które musi utrzymywać się przez cały czas trwania pomiaru
minut.
Podłączyć zasilacz do elektrod.
Wyjąć obie elektrody, ostrożnie opłukać wodą i osuszyć, a następnie zważyć.
- masa katody po elektrolizie;
- masa anody po elektrolizie
Wyniki zapisać w tabeli pomiarów.
UWAGA: Ustawień natężenia prądu (1A) dokonywać pod nadzorem prowadzącego zajęcia.
* -Instrukcja korzystania z zasilacza:
1) Na tylnym panelu zasilacza ustawić przełącznik na 12V.
2) Podłączyć (z tyłu zasilacza) multimetr.
a) przełącznik na tarczy multimetru ustawić na wartość 20 dla prądu stałego A ─,
b) przewody biegnące od zasilacza podłączyć do wejścia multimetru COM oraz 20A .
3) Natężenie prądu „Regulacja natężenia” ustawić na wartość zero (przedni panel).
4) Włączyć napięcie -załączyć przycisk 1 (przedni panel).
5) Bardzo powoli zwiększać natężenie prądu, aż do wskazania przez multimetr wartości 1A.
Tabele pomiarowe i obliczenia
|
|
Jednostki |
R |
Masa katody przed doświadczeniem |
|
|
|
Masa katody po doświadczeniu |
|
|
|
Masa wydzielonej miedzi |
|
|
|
Natężenie prądu |
|
|
|
Czas |
|
|
|
Równoważnik elektrochemiczny miedzi |
k |
|
|
Gramorównoważnik dla miedzi |
R |
|
31.8 |
Masa anody przed doświadczeniem |
|
|
|
Masa anody po doświadczeniu |
|
|
|
Ubytek masy anody |
|
|
|
Obliczyć:
masę wydzielonej na katodzie miedzi
ubytek masy na anodzie
równoważnik elektrochemiczny
stałą Faradaya
Analiza niepewności pomiarowych
przyjąć wartości błędów pomiarowych masy, czasu i natężenia jako błąd wielkości mierzonej bezpośrednio:
oraz
obliczyć metodą pochodnej logarytmicznej błędy bezwzględne
oraz
i względne
oraz
Wnioski i spostrzeżenia
zapis wyników z błędem wraz z jednostkami w układzie SI,
Porównanie otrzymanych wielkości fizycznych z tablicowymi,
dyskusja popełnionych błędów systematycznych i przypadkowych,
propozycje poprawy dokładności pomiarów.
Literatura
H. Szydłowski, “Pracownia fizyczna wspomagana komputerem”, PWN, Warszawa 2003, wyd.X zmienione.
W. Wegner „Ćwiczenia laboratoryjne fizyka” Akademia Bydgoska 2001
T. Dryński, “Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki”, PWN, Warszawa 1976, wyd.5.
A.Bielski, R.Ciuryło, “Podstawy metod opracowania pomiarów”, Wydawnictwo UMK, wyd.II, Toruń 2001.
ELEKTRYCZNOŚĆ
2
Opracował: mgr Adam Szulc