Ćwiczenie 47

Wyznaczenie równoważnika chemicznego miedzi za pomocą elektrolizy.

I. Wprowadzenie:

Dysocjacja elektrolityczna -rozpad drobin wodnych roztworu kwasów i zasad na jony dodatnie - kationy oraz jony ujemne aniony. Jony te mogą przewodzić prąd elektryczny .Prąd ten nie jest przepływem elektronów lecz dużych jonów , dlatego też opór właściwy elektrolitów jest znacznie większy niż metali i zależy od temp. W taki sam sposób jak dla metali .

Elektroliza.-całość zjawisk polegających na przepływie prądu elektrycznego przez elektrolit

I prawo Elektrolizy-masa substancji wydzielonej na elektrodzie podczas elektrolizy jest proporcjonalny do ładunku elektrycznego.

II prawo Elektrolizy-równoważniki elektrochemiczne pierwiastków wydzielających się na elektrodach podczas elektrolizy są wprost proporcjonalne do ich równoważników chemicznych R. Liczba gramów pierwiastka równa jest stosunkowi jego masy atomowej do wartości W. Przepływ takiego samego ładunku przez dwa elektrolity powoduje wydzielenie się na elektrodach substancji których masy są wprost proporcjonalne do ich równoważników chemicznych.

II. Obliczenia:

*dane:

m₁= 209,560 g

m₁ = 209,560 g

m₂ = 209,840 g

V_modoru = 100 cm³

V_tlenu = 88 cm³

δ = 1,0 g/cm³

g = 9,81 m/s²

p = 100,75 kPa

p_o = 101,3 kPa

p_n = 2,99 kPa

T = 297 K

d_o = 0,09 kg/m³

R_H = 1,008 g

δgh = 0,039 m

*Obliczenia właściwe:

-masa osadu:

m_Cu = m₂-m₁ = 209,84 g -209,56 g = 0,28 g

-ciśnienie w słupku wodoru:

p_H = p_a-p_n- δgh = 100,75 kPa - 2,99 kPa - (1,0 g/cm³ * 9,81m/s² * 0,039m) = 97,38 kPa

-objętość wodoru

V_H =p_a V T_o /T p = 100,75 kPa * 100cm³ * 273,15 K /297 K * 101,3 kPa = 90,8 cm³

-masa wodoru:

m_H = V_H d_o =90,8 cm³ * 0,09 kg/m³ = 0,0081 g

-równoważnik chemiczny wodoru:

R_Cu = m_Cu R_H/m_H=0,27 g *1,008 g / 0,0081g= 33,6 g

*Rachunek błędów

Błąd względny:

ΔR_Cu /R_Cu =ΔR_H/R_H +Δm_Cu/m_Cu +Δm_H/m_H

Po podstawieniu:

ΔR_H=0 , Δm_Cu=20mg , Δ m_H określamy ze wzoru.

Jeżeli przyjmujemy Δd_o= 0, otrzymamy:

Δm_H = d_oΔV_o

ΔV_o = V_o(ΔV/V +Δp/p +ΔT/T )

Δp_n =

Δp = Δp
+ Δp
+ 99 Δh

Δp
=

Δp = 0,16 kpa + 0,01kpa + (1000 kg /m
* 9,81 m / s
* 0,001m) = 0,2 kpa

Δp
= 0,18 kpa

ΔV
= 90,8 cm
* (0,01 + 0,001 + 0,003) = 1,27 cm

Δm
= 0,00009 g /cm
* 1,27 cm
= 0,0001g

ΔR
= (0/1,008 + 0,02/0,280 + 0,0001/0,0081) * 33,6g = 2,69 g

ΔR
/R
= 2,69/33,6 * 100% = 8,0%

III. Wnioski:

Wodoru powinno wydzielić się dwa razy więcej niż tlenu (co jest związane z wzorem chemicznym wody: H₂O). W naszym przypadku wydzieliły się inne wielkości, co wynika prawdopodobnie z nieszczelności układu doświadczalnego. Błędy powstałe podczas wykonywanego doświadczenia wynikają głównie z niedoskonałości przyrządów oraz zmysłów osób przeprowadzających doświadczenie.

Z naszych wyliczeń wynika, że na katodzie miedzianej osadziło się 0,28 g osadu, natomiast równoważnik chemiczny wodoru wynosi 33,6 g.

---