TÓM TẮT LÝ THUYẾT VÀ VI DỤ VỀ DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN I – TÓM TẮT KIẾN THỨC Chất điện phân dung dịch axit, bazơ, muối hợp chất nóng chảy Dòng điện chất điện phân dòng chuyển dời có hướng ion dương (về catốt) ion âm (về anốt) Các ion chất điện phân xuất phân li phân tử chất tan dung môi Lượng chất giải phóng điện cực tuân theo định luật Faraday m= A It 96500 n : m đơn vị g A : Nguyên tử lượng chất giải phóng (đơn vị g) N : hóa trị chất giải phóng Khi xảy tượng cực dương tan dòng điện tuân theo định luật Ôm II – MỘT SỐ LƯU Ý KHI GIẢI BÀI TẬP Bài tập chủ yếu phần sử dụng công thức định luật Fa-ra-day để tính khối lượng chất giải phóng điện cực Trong ý giá trị số F Nếu m(g) F = 96500 C/mol m(kg) F = 9,65.107 C/mol Trong tượng cực dương tan dòng điện chất điện phân tuân theo định luật Ôm nên sử dụng công thức định luật để tính giá trị cường độ dòng điện qua bình điện phân II – BÀI TẬP Bài tập mẫu Bài Chiều dày lớp Niken phủ lên kim loại d = 0,05mm sau điện phân 30 phút Diện tích mặt phủ kim loại 30cm2 Xác định Tuyensinh247.com cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân Cho biết niken có khố lượng riêng D 8,9.103 kg / m3 ; nguyên tử khối A = 58 hóa trị n = Tóm tắt : d = 0,05mm = 0,05.103m t = 30phút =1800s S = 30cm2 = 30.104m2 D 8,9.103 kg / m3 ; A = 58 ; n = I=? Bài giải Khối lượng niken phủ lên kim loại m = DSd = 13,35.104kg =1,335g Áp dụng công thức m 1A It F n Cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân I mFn 1,335.96500.2 2, 47A A.t 58.1800 Bài tập ôn luyện Bài Một vật kim loại đen mạ kền có diện tích S =120cm2 Tính bề dày h lớp kền mạ vật Cho biết dòng điện qua bình điện phân có cường độ I = 0,3A ; thời gian mạ t = 5h ; nguyên tử lượng, hóa trị khối lượng riêng kền A = 58,7 ; n = D 8,8.103 kg / m3 Bài Điện phân H2SO4 với điện cực platin, ta thu khí hiđrô ôxi điện cực Tính thể tích khí thu điện cực (ở điều kiện chuẩn) dòng điện qua bình điện phân có cường độ I = 5A thời gian = 32phút 10 giây Tuyensinh247.com Bài Khi điện phân dung dịch muối ăn nước người ta thu khí hiđrô catốt Khí thu tích V lít nhiệt độ t = 27oC, áp suất p = 1atm IV HƯỚNG DẪN GIẢI VÀ ĐÁP SỐ Bài Tóm tắt : S =120cm2 = 120.104m2 I = 0,3A t = 5h = 18000s h=? A = 58,7 ; D 8,8.103 kg / m3 ; n =2 Bài giải Khối lượng kền phủ lên mặt kim loại m 1A It 1, 64g 1, 64.103 kg F n m 1, 64.103 Lớp kền có bề dày h S.D 120.104.8,8.103 h =1,55.105m Bài Tóm tắt : I = 5A t = 32 phút 10 giây = 1930s VH2? VO2? (đktc) Bài giải Khối lượng hiđrô thu điện cực âm m H2 = A H2 It F n H2 m H2 1 5.1930 0,1g 96500 Tuyensinh247.com -> Số mol khí hiđrô n H2 0,1 0, 05mol Vậy điều kiện tiêu chuẩn, thể tích khí hiđrô VH2 n H2 2,24 1,12l Tương tự : Thể tích khí oxi thu điện cực dương (ở điều kiện tiêu chuẩn) : VO2 A O2 It 22, F n O2 32 VO2 16.5.1930.22, 0,56l 96500.2.32 Bài Tóm tắt : V = 1l ; t = 27oC T = 300K ; p = atm q=? Bài giải Xét lượng khí hiđrô giải phóng catốt điều kiện tiêu chuẩn Áp suất p0 =1 atm Nhiệt độ T0 = 273K Thể tích V0 Áp dụng phương trình trạng thái PV P0 V0 PVT0 V0 0, 91l T T0 P0 T Vậy số mol khí hiđrô thu n V0 0, 041mol 22,4 Khối lượng hiđrô giải phóng điện cực m = n2 = 0,082g Vậy điện lượng chuyển qua bình điện phân Tuyensinh247.com Áp dụng công thức m 96500.0, 082 1 7913C q q 96500 Chủ đề dòng điện môi trường khác I TÓM TẮT KIẾN THỨC Môi trường kim loại Dòng điện kim loại dòng dịch chuyển có hướng êlectron tự Trong chuyển động, êlectron tự va chạm với ion nút mạng truyền phần động cho chúng Sự va chạm nguyên nhân gây điện trở dây dẫn kim loại Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn I = neSv n : mật độ êlectron tự e : điện tích nguyên tốc ( = 1,6.1019C) v : vận tốc trung bình chuyển động có hướng e S : tiết diện dây dẫn Điện trở dây dẫn : R = l l = nee S S e độ linh động êlectron tự kim loại làm dây dẫn : điện trở suất kim loại (đơn vị m) + Điện trở suất kim loại tăng theo nhiệt độ gần theo hàm bậc 0 1 (t t0 ) hệ số nhiệt điện trở (đơn vị k1) Môi trường khí Dòng điện chất khí dòng chuyển dời có hướng ion dương catốt, ion âm êlectron anốt Tuyensinh247.com Khi cường độ điện trường chất khí đủ mạnh xảy ion hóa va chạm cho số điện tích tự (ion êlectron) chất khí tăng lên nhanh Tia lửa điện hồ quang điện hai dạng phóng điện không khí điều kiện thường Cơ chế tia lửa điện ion hóa va chạm cường độ điện trường không khí lớn 3.105V/m Khi áp suất chất khí giảm 103 mmHg ống phóng điện có tia catốt Đó dòng êlectron phát từ catôt Môi trường chân không Dòng điện chân không dòng chuyển dời có hướng êlectron bứt từ catốt bị nung nóng Dòng điện chân không chạy theo chiều định từ anốt (cực dương) sang catôt (cực âm) Môi trường bán dẫn Dòng điện bán dẫn tinh khiết dòng chuyển dời có hướng êlectron tự lỗ trống Có thể pha thêm tạp chất vào bán dẫn tinh khiết để tạo thành bán dẫn loại n (hạt mang điện lỗ trống) Lớp tiếp xúc hai loại bán dẫn p n (lớp tiếp xúc p – n) có tính dẫn điện chủ yếu theo chiều định từ p sang n II MỘT SỐ LƯU Ý KHI GIẢI BÀI TẬP III BÀI TẬP Bài tập mẫu Bài Một dây dẫn đồng, đường kính tiết diện d = 1mm, có dòng điện cường độ I = 2A chạy qua Cho biết mật độ êlectron tự n = 8,45.1028 êlectron/m3 Tuyensinh247.com Hãy tính vận tốc trung bình êlectron chuyển động có hướng chúng Tóm tắt : d = 1mm = 103m I = 2A ; e = 1,6.1019C v? n = 8,45.1028 êlectron/m3 Bài giải Ta có cường độ dòng điện I nSve v I nSe I n0 1,9.104 m / s d e Bài tập ôn luyện Bài Đồng có nguyên tử khối 63,5 ; khối lượng riêng 8,9 g/cm3 điện trở suất 1,6.108 Hãy tính a) Mật độ êlectron tự đồng (coi nguyên tử đồng giải phóng êlectron tự do) b) Độ linh động êlectron tự kim loại đồng Bài Cho biết quãng đường tự trung bình êlectron không khí áp suất thường 5.106 m Xác định cường độ điện trường xảy ion hóa va chạm Biết muốn thực ion hóa va chạm êlectron phải có lượng khoảng 2,4.10 20J Điện tích êlectron q e 1,6.1019 C Bài Một dây đồng có điện trở 50oC Hỏi điện trở dây nhiệt độ 100oC Biết hệ số nhiệt điện trở đồng 0,004K1 Tuyensinh247.com IV HƯỚNG DẪN GIẢI VÀ ĐÁP SỐ Bài Tóm tắt : A = 63,5 ; =1,6.108 m a) n = ? D = 8,9 g/cm3 = 8,9.106 g/cm3 b) e ? Bài giải Xét mol nguyên tử đồng có NA = 6,022.1023 nguyên tử khối lượng m = 63,5 g Thể tích mol nguyên tử V 63,5 V 8, 9.10 m D 7,13.106 m3 Nếu nguyên tử đồng giải phóng êlectron tự mật độ êlectron tự đồng n 6, 022.1023 7,13.106 Từ công thức 8, 45.1028 ª lectron m3 ne e Độ linh động êlectron tự kim loại đồng e 1 4, 6.103 28 19 ne 1, 6.10 8,5.10 1, 6.10 Bài Tóm tắt : 5.106 m ; W=2,4.10 20 J ; q 1, 6.1019 C E=? Bài giải Khi êlectron chuyển động điện trường tác dụng lực điện trường, êlectron nhận lượng có giá trị W q Es Giữa hai lần va chạm, êlectron chuyển động quãng đường Tuyensinh247.com s W 2, 4.1020 E 0,3.105 V / m 19 q 1, 6.10 5.10 Bài Tóm tắt : R0 37 ;t 50o C R=? t 100o C ; 0, 004K 1 Bài giải l S Có R ; nhiệt độ tăng điện trở suất kim loại tăng theo nhiệt độ gần theo hàm bậc nên điện trở kim loại tăng theo quy luật R R (1 α( t t )) Vậy R = 37(1+0,004(10050)) = 44,4 Tuyensinh247.com