VnHocTap.com giới thiệu đến các em học sinh lớp 11 bài viết Dòng điện trong chất điện phân, nhằm giúp các em học tốt chương trình Vật lí 11.
Nội dung bài viết Dòng điện trong chất điện phân:
Dạng 2: Dòng điện trong chất điện phân 1. Lý thuyết Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của các ion trong điện trường. Hiện tượng điện phân là hiện tượng dòng điện tách các hợp chất thành các thành phần hóa học và đưa chúng đến các điện cực. Hiện tượng dương cực tan là hiện tượng gốc axit trong dung dịch điện phân tác dụng với cực dương tạo thành chất điện phân tan trong dung dịch và cực dương bị mòn đi. Nội dung các định luật Faraday: – Định luật 1: Khối lượng chất được giải phóng ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình đó: m kq – Định luật 2: Đương lượng hóa học của nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam A n của nguyên tố đó. Hệ số tỉ lệ là F trong đó F gọi là hằng số Faraday 1 A k F n Biểu thức kết hợp nội dung hai định luật: Trong đó: m là khối lượng của chất được giải phóng ở điện cực (g) F là hằng số Faraday I là cường độ dòng điện (A) t là thời gian dòng điện chạy qua (s). A là khối lượng mol nguyên tử của nguyên tố. n là hóa trị của nguyên tố.
STUDY TIP – Trong dung dịch, các axit, bazơ, muối bị phân li thành ion. – Hạt tải điện là các ion dương và ion âm bị phân li từ phân tử chất điện phân. 2. Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Một bộ nguồn điện gồm 30 pin mắc thành 3 nhóm nối tiếp, mỗi nhóm có 10 pin mắc song song; mỗi pin có suất điện động 0,9V và điện trở trong 0,6Ω. Một bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 có điện trở 205Ω được mắc vào hai cực của bộ nguồn nói trên. Anôt của bình điện phân bằng đồng. Tính khối lượng đồng bám vào catôt của bình trong thời gian 50 phút. Lời giải Ví dụ 2: Chiều dày của một lớp niken phủ lên một tấm kim loại là h 0,05mm sau khi điện phân trong 30 phút. Diện tích mặt phủ của tấm kim loại là 2 30cm. Xác định cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân. Biết niken có A và có khối lượng riêng là 3ρ = 8,9g/cm Lời giải Ví dụ 3: Muốn mạ đồng một tấm sắt có diện tích tổng cộng 200 cm2, người ta dùng tấm sắt làm catôt của một bình điện phân đựng dùng dịch CuSO4 và anôt là một thanh đồng nguyên chất, rồi cho dòng điện có cường độ I = 10A chạy qua trong thời gian 2 giờ 40 phút 50 giây. Tìm bề dày lớp đồng bám trên mặt tấm sắt. Cho biết đồng có A = 64; n = 2 và có khối lượng riêng ρ = 8,9.10 kg/m Đáp án D.
Ví dụ 4: Người ta dùng 36 nguồn giống nhau, mỗi nguồn có suất điện động 1,5V, điện trở trong 0,9Ω để cung cấp điện cho một bình điện phân đựng dung dịch ZnSO4 vói cực dương bằng kẽm, có điện trở R = 3,6Ω. Hỏi phải mắc hỗn hợp đối xứng bộ nguồn như thế nào để dòng điện qua bình điện phân là lớn nhất. Tính lượng kẽm bám vào catôt của bình điện phân trong thời gian 1 giờ 4 phút 20 giây. Biết Zn có A = 65; n = 2. A. Mắc thành 3 nhánh, mỗi nhánh 12 nguồn mắc nối tiếp; m = 3,25g. B. Mắc thành 6 nhánh, mỗi nhánh 6 nguồn mắc nối tiếp; m = 3,25g C. Mắc thành 3 nhánh, mỗi nhánh 12 nguồn mắc nối tiếp; m = 3,25kg. D. Mắc thành 6 nhánh, mỗi nhánh 6 nguồn mắc nối tiếp; m = 3, 25kg. Lời giải Gọi x là số nhánh thì mỗi nhánh sẽ có 36 y x nguồn. Vậy phải mắc thành 3 nhánh, mỗi nhánh có 12 nguồn mắc nối tiếp. Khi đó max Đáp án A.
Ví dụ 5: Cho điện như hình vẽ. Trong đó bộ nguồn có n pin mắc nối tiếp, mỗi pin có suất điện động 1,5 V và điện trở trong 0,5Ω. Mạch ngoài gồm các điện trở R20 = Ω; đèn Đ loại 3V – 3W; R là bình điện phân đựng dung dịch AgNO3, có cực đương bằng bạc. Điện trở của ampe kế và dây nối không đáng kể; điện trở của vôn kế rất lớn. Biết ampe kế A1 chỉ 0,6 A, ampe kế A2 chỉ 0,4 A. Tính: a) Cường độ dòng điện qua bình điện phân và điện trở của bình điện phân. b) Số pin và công suất của bộ nguồn. A. 14 pin và 12,6 W. B. 7 pin và 6,3 W. C. 20 pin và 18 W. D. 10 pin và 9 W. c) Số chỉ của vôn kế. d) Khối lượng bạc giải phóng ở catôt sau 32 phút 10 giây. A. 0,432kg B. 0,4322g C. 0,216kg D. 0,216g e) Đèn Đ có sáng bình thường không? Tại sao? A. Sáng bình thường. B. Sáng yếu hơn bình thường. C. Sáng mạnh hơn bình thường. D. Không sáng. Lời giải Điện trở mạch ngoài: Công suất của bộ nguồn: P Ie c. Số chỉ vốn kế U U IR d. Khối lượng bạc giải phóng p nên đèn sáng yếu hơn bình thường Đáp án B.
Ví dụ 6: Cho mạch điện như hình vẽ. Ba nguồn điện giống nhau, mỗi cái có suất điện động e và điện trở trong r = Ω, bình điện phân chứa dung dịch CuSO4 với cực dương bằng đồng và có điện trở R = Ω. Sau 1 thời gian điện phân 386 giây, người ta thấy khối lượng của bản cực làm catot tăng lên 0,636 gam. a) Xác định cường độ dòng điện qua bình điện phân và qua từng điện trở b) Dùng 1 vôn có điện trở rất lớn mắc vào 2 đầu A và C của bộ nguồn. Nếu bỏ mạch ngoài đi thì vôn kế chỉ 20V. Tính suất điện động và điện trở trong của mỗi nguồn điện Lời giải b) Khi bỏ mạch ngoài thì V Đáp án C.