18 Công thức tính khối lượng vật được giải phóng 1 Định nghĩa Hiện tượng dương cực tan xảy ra khi các anion đi tới anôt kéo các ion kim loại của điện cực vào trong dung dịch Ví dụ Xét trường hơp bình[.]
18 Cơng thức tính khối lượng vật giải phóng Định nghĩa Hiện tượng dương cực tan xảy anion tới anôt kéo ion kim loại điện cực vào dung dịch Ví dụ: Xét trường hơp bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 với cực dương đồng: Khi có dịng điện chạy qua, cation Cu2+ chạy catôt nhận electron trở thành nguyên tử Cu bám vào điện cực Cu2+ + 2e- → Cu Ở anôt, electron bị kéo cực dương nguồn điện, tạo điều kiện hình thành ion Cu2+ bề mặt tiếp xúc với dung dịch Cu → Cu2+ + 2eKhi anion (SO4)2- chạy anơt, kéo ion Cu2+ vào dung dịch Như vậy, đồng anơt tan dần vào dung dịch Đó tượng dương cực tan Khi xảy tượng dương cực tan, dòng điện chất điện phân tải điện lượng với vật chất (theo nghĩa hẹp) nên khối lượng chất giải phóng điện cực: + Tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình điện phân; + Tỉ lệ thuận với khối lượng ion (hay khối lượng mol nguyên tử A nguyên tố tạo nên ion ấy); + tỉ lệ nghịch với điện tích ion (hay hóa trị n nguyên tố tạo ion ấy) Công thức – đơn vị đo Khối lượng vật chất giải phóng điện cực bình điện phân tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình m = k.q Trong đó: + k gọi đương lượng điện hoá chất giải phóng điện cực; + q điện lượng chạy qua bình điện phân, có đơn vị Culong; + m khối lượng vật chất giải phóng điện cực bình điện phân, có đơn vị gam (g) Đương lượng điện hoá k nguyên tố xác định công thức: k= A F n Trong đó: + k đương lượng điện hóa + F số Fa-ra-đây, F = 96494 C/mol, thường lấy chắn F = 96500 C/mol + A khối lượng mol nguyên tử nguyên tố tạo nên ion, có đơn vị gam + n hóa trị nguyên tố tạo ion Kết hợp hai định công thức trên, ta công thức Fa-ra-đây xác định chất giải phóng điện cực: m= A It F n Trong đó: + m chất giải phóng điện cực, tính gam + F số Fa-ra-đây, F = 96494 C/mol, thường lấy chắn F = 96500 C/mol + A khối lượng mol nguyên tử nguyên tố tạo nên ion, có đơn vị gam + n hóa trị nguyên tố tạo ion + I cường độ dịng điện chạy qua bình điện phân, có đơn vị ampe (A); + t thời gian dòng điện chạy qua bình điện phân, có đơn vị giây (s) Mở rộng Khối lượng vật chất giải phóng điện cực dương khối lượng vật chất bám vào cực âm Nên nhiều tốn khơng hỏi khối lượng chất giải phóng điện cực mà hỏi khối lượng chất bám vào điện cực âm (catot) ta sử dụng công A thức m = k.q m = It F n Khi biết khối lượng chất giải phóng điện lượng qua bình điện phân xác định đương lượng điện hóa k sau: k= m q Trong đó: + k gọi đương lượng điện hố chất giải phóng điện cực, có đơn vị g/C + q điện lượng chạy qua bình điện phân, có đơn vị Culong; + m khối lượng vật chất giải phóng điện cực bình điện phân, có đơn vị gam (g) Trong thực tế, tượng dương cực tan sử dụng mạ điện bóc lớp mạ bề mặt vật có bề dày d, diện tích mạ S khối lượng riêng chất cần mạ D Ta tính khối lượng lớp mạ là: m = D.V = D.S.d Trong đó: + D khối lượng riêng chất mạ, có đơn vị kg/m3 g/cm3; + V thể tích lớp mạ; V = d.S, có đơn vị m2 + d bề dày lớp mạ, có đơn vị m; + S diện tích lớp mạ, có đơn vị m2 Từ cơng thức định luật Fa-ra-đây, ta suy đại lượng cường độ dòng điện, thời gian điện phân, khối lượng mol nguyên tử (từ xác định tên nguyên tố) m= m= A m.F.n It => I = A.t F n m= A m.F.n It => t = A.I F n m.F.n m.F.n A = It => A = I.t q F n Bài tập ví dụ Bài 1: Chiều dày lớp Niken phủ lên kim loại d = 0,1 mm sau điện phân 30 phút Diện tích mặt phủ kim loại 30 cm2 Cho biết Niken có khối lượng riêng D = 8,9.103 kg/m3, nguyên tử khối A = 58 hoá trị n = Cường độ dịng điện qua bình điện phân bao nhiêu? Bài giải: Khối lượng lớp mạ là: m = D.S.d = 8,9.103 30.10-4 0,1.10-3 = 26,7.10-4 (kg) = 2,67 (g) Áp dụng định luật Faraday: m= A m.F.n 2,67.96500.2 = = 4,94 (A) It => I = A.t 58.30.60 F n Đáp án: I = 4,94 A Bài 2: Một bình điện phân đựng dung dịch bạc nitrat với anốt bạc Điện trở bình điện phân R = Hiệu điện đặt vào hai cực U = 10 V Cho A = 108 n = Khối lượng bạc giải phóng cực dương sau bao nhiêu? Bài giải: Cường độ dịng điện chạy qua bình điện phân là: I = U 10 = = (A) R Khối lượng bạc giải phóng cực dương sau là: m= Đáp án: 40,3 g A 108 It = 5.2.3600 = 40,3 (g) 96500 F n ... lượng lớp mạ là: m = D.V = D.S.d Trong đó: + D khối lượng riêng chất mạ, có đơn vị kg/m3 g/cm3; + V thể tích lớp mạ; V = d.S, có đơn vị m2 + d bề dày lớp mạ, có đơn vị m; + S diện tích lớp mạ,... => I = A.t F n m= A m.F.n It => t = A.I F n m.F.n m.F.n A = It => A = I.t q F n Bài tập ví dụ Bài 1: Chiều dày lớp Niken phủ lên kim loại d = 0,1 mm sau điện phân 30 phút Diện tích mặt phủ kim... đơn vị Culong; + m khối lượng vật chất giải phóng điện cực bình điện phân, có đơn vị gam (g) Trong thực tế, tượng dương cực tan sử dụng mạ điện bóc lớp mạ bề mặt vật có bề dày d, diện tích mạ