3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
3.4. Thí nghiệm ứng dụng hiện tượng điện phân mạ điện
Mục đích thí nghiệm
- Đối với chương trình trung học phổ thông bộ thí nghiệm thể hiện một cách khái quát về mặt định tính ứng dụng của của hiện tượng điện phân trong công nghệ luyện kim, mạ điện.
- Hỗ trợ cho người học (học sinh) có thể nắm bắt một cách khái quát về quá trình mạ điện sơ cấp. Từ đó tạo dụng khả năng tư duy, liên hệ thực
tế cho đối tượng tiếp cận.(Mục V Bài 14 SGK Vật lí 11 cơ bản).
Bố trí thí nghiệm
- Chuẩn bị các dụng cụ thí nghiệm cần thiết, bố trí thí nghiệm theo sơ đồ hình (Hình 14.3 SGK vật lí 11 cơ bản). Chú ý đặt hai cực của bình điện phân vào rãnh song song với nhau.
- Trong thí nghiệm khảo sát ứng dụng của hiện tượng điện phân (mạ điện) có thể sử dụng một chiếc chìa khóa(hoặc một chiếc đinh sắt) thay cho vị trí điện cực đồng tại catot để học sinh có thể quan sát rõ hiện tượng xảy ra nên pha nồng độ dung dịch điện phân Cu 10% và dòng một chiều (DC) là 1,5 (A).
- Thí nghiệm có thể sử dụng thêm các chất xúc tác cho dung dịch điện phân như: chất ổn định độ PH, chất làm bóng, chống gai, chất chống phân cực anốt, chất tăng độ dẫn điện dung dịch, đó thường là các chất điện giải trơ. (các chất dẫn điện thường dùng là ( ,
, ,…).
- Xoay núm biến trở trên bộ nguồn về vị trí tận cùng bên trái (xoay ngược chiều kim đồng hồ).
- Chất tan là muối của kim loại dùng làm điện cực (trường hợp này là CuS ).
- Nối điện từ máy biến thế vào hai điện cực (ampe kế mắc nối tiếp) và từ nguồn vào hộp biến thế.
Tiến hành thí nghiệm
- Mời giáo viên hoặc cán bộ hướng dẫn kiểm tra mạch chính xác mới được cắm phích lấy điện vào nguồn ~ 220V.
- Chỉnh biến trở R để dòng điện chạy qua bình điện phân ổn định 2 (A) thì ngắt nguồn.
- Dung dịch được sử dụng trong thí nghiệm với anot là điện cực đồng là muối đồng sunfat (Cu ) với nồng độ 10%. Có thể tạo dung dịch
muối phức từ đồng sunfat và N để sản phẩm mạ điện được thể hiện rõ hơn.
Hình 12. Điện phân với dung dịch muối phức [Cu( ) ]( )
- Chú ý trong quá trình điện phân, điều chỉnh biến trở R để cho dòng điện chạy qua dung dịch điện phân không thay đổi so với giá trị lúc đầu đã đặt.
- Lắp bản cực vào bình điện phân, kiểm tra hoạt động của đồng hồ bấm giây.
- Đóng khóa K đồng thời bấm nút đồng hồ thời gian.
- Sau 3 ÷ 5 phút ngắt điện và đồng hồ bấm giây, kết thúc quá trình điện phân.
- Tháo catot ra khỏi bình điện phân, quan sát hiện tượng xảy ra với catot, trả lời câu hỏi hoàn thành yêu cầu bài thí nghiệm.
Kết quả thí nghiệm
- Khi đóng khóa K, kim điện kế bắt đầu dịch chuyển chứng tỏ trong mạch xuất hiện dòng điện một chiều.
- Sau 3 ÷ 5 phút ngắt khóa K. Tháo catot ra khỏi điện cực, quan sát sẽ thấy trên thân của catot (chiếc đinh sắt) xuất hiện một lớp mỏng vàng nâu. Đây chính hiện tượng mạ điện sơ cấp.
Hình 13. Thí nghiệm quá trình mạ điện
Hình 14. Hình ảnh vật mẫu trước và sau quá trình mạ điện
Nhận xét
- Qua thí nghiệm khảo sát ứng dụng của quá trình mạ điện ta thấy với điện cực catot (vật cần mạ) có tiết diện và kích thước càng nhỏ thì tốc độ quá trình điện phân mạ điện càng lớn.
- Đối với bộ thí nghiệm điện phân trong dung dịch khi sử dụng để khảo sát ứng dụng mạ điện. Trong khoảng thời gian rất ngắn (từ 3 ÷ 5 phút) có thể cho người học thấy được hiện tượng một cách rõ ràng. Thao tác đơn giản với bộ thí nghiệm nhưng lại có ý nghĩa to lớn trong vận dụng kiến thức vào thực tế, minh họa một cách cơ bản, đầy đủ về mặt định tính của quá
trình mạ điện. Từ đây giúp người học có thể khái quát được quá trình mạ điện, nâng cao hứng thú học tập với môn học.