3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
3.3. Thí nghiệm về các định luật Fa Ra Đây
Mục đích thí nghiệm
- Thông qua thí nghiệm người học hiểu được các đại lượng vật lí đặc trưng cho hiện tượng điện phân.
- Biết cách xác định hằng số Fa- Ra- Đây bằng thực nghiệm. Từ đó nắm chắc kiến thức về nội dung của hai định luật Fa –Ra –Đây.(Mục IV bài 14 SGK vật lí 11 cơ bản)
Bố trí thí nghiệm
- Tiến hành 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.
- Xoay núm biến trở trên bộ nguồn về vị trí tận cùng bên trái (xoay ngược chiều kim đồng hồ).
- 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
Thí nghiệm điện phân với định luật Fa- Ra –Đây thứ nhất
- 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 lần 1 để dòng điện chạy qua bình điện phân từ 1 ÷ 1,5(A) thì ngắt nguồn.
- Chú ý trong quá trình điện phân lần thứ nhất, 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.
- Đối với catot rửa sạch, dùng giấy ráp đánh sạch và sấy khô rồi dùng cân phân tích xác định khối lượng ban đầu.
- 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 25÷30 phút ngắt điện và đồng hồ bấm giây, kết thúc quá trình điện phân.
- Tháo catot ra khỏi bình điện phân, rửa sạch và sấy khô sau đó cân lại khối lượng bằng cân chính xác với cấp chính xác như đã nói ở trên. Từ đó tính được lượng đồng đã giải phóng ở điện cực.
- Tiến hành lặp lại thao tác thí nghiệm nhưng với dòng điện qua mạch tăng từ 1,5÷ 2(A). Thu thập và sử lí số liệu trong hai lần thí nghiệm, rút ra nhận xét.
Thí nghiệm điện phân với định luật Fa- Ra –Đây thứ hai
- Tiến hành thí nghiệm tương tự thí nghiệm các hiện tượng diễn ra ở điện cực. Hiện tượng dương cực tan (Mục III bài 14 SGK vật lí 11 cơ
bản). Từ đó biết cách xác định hằng sốFa- Ra –Đây từ thực nghiệm.
- Chú ý vì catot là đồng có độ tinh khiết 98% nên sau khi tính hiệu khối lượng catot trước và sau khi điện phân phải nhân với 98% để tìm khối lượng đồng nguyên chất được giải phóng
Kết quả thí nghiệm
Kết quả thí nghiệm điện phân với định luật Fa- Ra –Đây thứ nhất.
Bảng 3.4. Kết quả thí nghiệm điện phân với định luật Fa- Ra –Đây thứ nhất (dòng I = 1,5A). Lần cân M = − 1 88,31 g 49,76 g 1,45g 2 88.40 g 89,80 g 1,40g 3 88,39 g 89,99 g 1,60g 4 88,41 g 89,82 g 1,41 g 5 88,42 g 89,73 g 1,31 g Giá trị trung bình và sai số: M = 1,43g ± 0,08 g
Khối lượng đồng nguyên chất giải phóng ra ở điện cực: M = 1,43.98% M = 1,42 (g)
I = 2 (A)
Bảng 3.5. Kết quả thí nghiệm điện phân với định luật Fa- Ra –Đây thứ nhất (dòng I = 2A). Lần cân M = − 1 88,32 g 89,98 g 1,66 g 2 88,21 g 89,90 g 1,69 g 3 88,30 g 89,98 g 1,68 g 4 88,31 g 89,97 g 1,66 g 5 88,28 g 89,98 g 1,70 g Giá trị trung bình và sai số: M = 1,68 g ± 0,03 g
Khối lượng đồng nguyên chất giải phóng ra ở điện cực: M = 1,68 . 98% M = 1,67 (g)
Bảng 3.6. Kết quả thí nghiệm điện phân với định luật Fa- Ra –Đây thứ hai Lần cân M = − 1 88,32 g 89,43 g 1,11g 2 88,41 g 89,53 g 1,12g 3 88,40 g 89,53 g 1,13g 4 88,39 g 89,50 g 1,11g 5 88,41 g 89,53 g 1,12g
Giá trị trung bình và sai số: M = 1,120 g ± 0,006 g Khối lượng đồng nguyên chất giải phóng ra ở điện cực:
M =1,12.98% M = 1,1 (g)
Giá trị hằng số Fa- Ra –Đây : F = = . . .
. , = 104727 Kết quả và sai số : F = 104727 ± 0,01
Sai số vớihằng số thực nghiệm: 8,5 % (F lấy xấp xỉ 96500)
Nhận xét
- Đối với thí nghiệm điện phân với định luật Fa- Ra –Đây thứ nhất ta thấy khối lượng vật chất giải phóng ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình đó. (m = k.q)
- Bộ thí nghiệm điện phân sử dụng với định luật Fa- Ra- Đây thứ hai. Kết quả thí nghiệm thu được cho phép ta nghiệm lại tính đúng đắn của biểu thức của định luật Fa- Ra- Đây trong trường hợp tổng quát.