Ćw. 47: Wyznaczanie równoważnika chemicznego miedzi za pomocą Elektrody

Cele:

Celem ćwiczenia było wyznaczenie równoważnika chemicznego miedzi za pomocą woltametru , przy pomocy parametrów: objętości wydzielonego wodoru, jego masy i równoważnika chemicznego wodoru

1.Wprowadzenie:

Wodne roztwory kwasów i zasad ulegają dysocjacji pod wpływem prądu elektrycznego, zjawisko to nazywamy elektrolizą. Kwasy rozpadają się na kationy wodorowe i aniony reszty kwasowej, natomiast zasady dysocjują na kationy metalu i aniony wodorotlenkowe.

W wodnych elektrolitach w przeciwieństwie do metali za przepływ prądu elektrycznego nie odpowiada uporządkowany ruch elektronów ,a uporządkowany ruch jonów pod wpływem zewnętrznego źródła prądu.

Pod wpływem prądu elektrycznego jony w roztworze poruszają się w określonym kierunku : kationy do katody(elektrody ujemnej),a aniony do anody(elektrody dodatniej).

Zjawisko \elektrolizy opisują dwa prawa Faradaya .

Pierwsze mówi nam ,że masa wydzielonej substancji na elektrodzie jest proporcjonalny do ładunku jaki przepłynął przez roztwór.

k- jest równoważnikiem elektrochemicznym .

Drugie prawo Faradaya mówi, że równoważnik elektrochemiczny jest równy stosunkowi równoważnika chemicznego do stałej Faradaya(965000 C)

2. 
   Równoważnik chemiczny miedzi wyznaczam za pomocą elektrody zbudowanej z 2 woltametrów zawierających elektrody. Schemat woltametru mam na rys.1. Mam dwa woltametry: miedziowy i wodorotlenowy. (w miedziowym Am dwie płytki miedziane zanurzone w roztworze siarczanu miedzi II a w wodorotlenowym roztwór kwasu siarkowego (VI).

3. Wykonanie ćwiczenia:

1. dwie płytki miedziane oczyszczam papierem ściernym , myję i wysuszam za pomocą suszarki elektrycznej.

2. Ważę jedna płytkę na wadze analitycznej (te która będzie pełniła funkcje katody i na niej będzie się wydzielała miedź na drodze elektrolizy.

3. Do woltametru wodorotlenowego wstawiam dwa cylindry miarowe napełnione kwasem siarkowym (VI) i umieszczone na elektrodach). Na katodzie wydzielać się będzie gazowy wodór zbierający się w cylindrze , natomiast na anodzie zamiast reszty kwasowej wydzielać się będzie para wodna z rozkładu cząsteczek wody)

4. Podłączam elektrody do źródła prądu i ustawiam napięcie na 8V

5. Po wydzieleniu się 100 cm wodoru wyłączam aparaturę i przystępuję do wyznaczenia równoważnika miedzi.

3.Obliczam masę wydzielonej miedzi na katodzie

a.Obilczam ciśnienie gazowego wodoru:

Pa- ciśnienie atmosferyczne 99,1 kPa

Pn- ciśnienie pary wodnej 2,34 kPa

d= gęstość wody (1000 kg/m³)

g-9,81 m/s²

h=0,055m

b. Obliczam objętość gazowego wodoru z równania gazu doskonałego:

P=96,22 kPa

V=100 cm

T=293,15 K

Po=101,3 kPa

To=273,15 K

c. Na podstawie wyliczonej objętości i gęstości wodoru obliczam masę wydzielonego wodoru.

d. obliczam doświadczalny gramorównoważnik miedzi:

4. Rachunek błędu:

Obliczam błąd pomiaru ciśnienia atmosferycznego:

Obliczam błąd pomiaru ciśnienia:

Obliczam błąd bezwzględny ∆V₀ na podstawie równania gazu doskonałego

Obliczam błąd pomiaru masy wydzielonego wodoru:

Obliczam błąd równoważnika chemicznego:

Obliczam błąd bezwzględny R_Cu :

Obliczam błąd względny wartości tablicowej:

5.Wnioski :

• Obliczony w doświadczeniu równoważnik chemiczny miedzi nie zgadza się z wartością tablicową

• Przyczyna błędu może być może być czynnik ludzki lub zbyt mało dokładne pomiary.

• Źle odczytana objętość wodoru na cylindrze miarowym

• Zbyt mało dokładnie prowadzone obliczenia.

• Zbyt duże zaokrąglenia wyników przy dalszych obliczeniach.

6.Literatura:

• Stanisław Rabiej Tablice Fizyczne Drukarnia Narodowa Bielsko-Biała 2001 wydanie VI

• David Halliday, Robert Resnick Fizyka 1. PWN 1983

• Pople,Stephen Fizyka-repetytorium Warszawa „Świat Ksiązki” Warszawa 1999.

---