Сформулируйте закон фарадея: сформулируйте закон Фарадея для электролиза​

Содержание

Закон индукции Фарадея

Пользователи также искали:

сформулируйте закон электромагнитной индукции какой формулой он описывается, вывод закона фарадея, закон фарадея формула, закон фарадея формулировка, Фарадея, индукции, фарадея, закон, Закон, электромагнитной, закона, вывод закона фарадея, индукция, электромагнитная индукция для чайников, формула, формулировка, электромагнитная, чайников, почему, формуле, сформулируйте, какой, формулой, описывается, вывод, заключается, физический, смысл, простыми, словами, закон фарадея формулировка, закон фарадея формула, Закон индукции Фарадея, сформулируйте закон электромагнитной индукции какой формулой он описывается,

. ..

Законы Фарадея — Студопедия

1. Масса m вещества, выделившегося при электролизе на электроде, пропорциональна заряду Q, перенесенному током через электролит.

,

k – электрохимический эквивалент вещества, выражающий зависимость массы выделенного при электролизе вещества от его рода. Электрохимический эквивалент измеряется массой вещества, выделяющегося на электроде при прохождении через электролит единицы, заряда.

2. Электрохимические эквиваленты веществ пропорциональны их химическим эквивалентам.

,

где х =А/n

А – атомная масса вещества,

n – валентность

Отношение химического эквивалента вещества к его электрохимическому эквиваленту одинаково для всех веществ. F = x/k = const, где F – постоянная Фарадея для электролиза.

3. Объединенный закон Фарадея для электролиза.

Масса вещества, выделившегося при электролизе на электроде, пропорциональна атомной массе этого вещества, силе тока, и времени его прохождения через электролит и обратно пропорциональна валентности вещества.

2. ХОД РАБОТЫ.

1. Взвесить одну из медных пластин, которая будет служить катодом. Заметить ее.

2. Собрать электрическую цепь по схеме.


3. Заметить время, замкнуть цепь ключом, быстро установить реостатом силу тока I = 1А.

4. Следить, чтобы в продолжение всего опыта сила тока оставалась постоянной.

5. Через 20-30 минут ток выключить, вынуть пластинку, не касаясь руками отложившегося слоя меди. Осторожно ополоснуть ее водой.

6. Просушить пластинку над плиткой.

7. Снова взвесить пластинку и определить массу выделившейся меди: m = m2 – m1.

8. Определить k меди по формуле k = m/It, где I– сила тока, t – время прохождения тока.

9. Данные измерений занести в таблицу.

10. Сравнить полученный результат с табличным и объяснить отклонения[19].

11. Вычислить абсолютную и относительную погрешность полученного результата относительно табличного результата по формулам:[20]

; ,

kтабл = 3,29×10-7 .

12. Сделать вывод о проделанной работе.[21]


ТАБЛИЦА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ И ВЫЧИСЛЕНИЙ

Цена одного деления амперметра = …

Масса пластинки до опыта. Сила тока Время опыта Масса пластинки после опыта Масса выделившейся меди Электрохимический эквивалент меди  
 
m1, кг I, А t, с , кг m, кг k, кг/Кл  
             

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПЕРВОГО УРОВНЯ.

1. Какие вещества относятся к электролитам? Чем обусловлена электропроводность электролитов? Что такое электролитическая диссоциация?

2. Что представляет собой электрический ток в электролитах?

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ВТОРОГО И ТРЕТЬЕГО УРОВНЯ.

3. Напишите и сформулируйте первый закон Фарадея для электролиза.

4. Что называют электрохимическим эквивалентом вещества? Какая формула выражает смысл этого понятия? Каковы единицы электрохимического эквивалента вещества?


5. Напишите и сформулируйте второй закон Фарадея для электролиза. Что Фарадея для электролиза?

6. Как записывают и читают объединенный закон Фарадея для электролиза?

Лабораторная работа № 11.

лабораторная работа 36

Лабораторная работа № 36

 

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ЖИДКОСТЕЙ.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ФАРАДЕЯ И ЗАРЯДА ЭЛЕКТРОНА

 

Цель работы – определение числа Фарадея и заряда электрона.

Приборы и принадлежности: электролитическая ванна с раствором медного купороса, источник постоянного тока, секундомер.

 

Прохождение тока через электролиты

 

Вещества, молекулы которых в растворе или в расплаве распадаются на ионы, называются электролитами. Такой процесс распада называется электролитической диссоциацией. К электролитам относятся водные растворы солей, кислот, щелочей, а также расплавленные соли. Электрический ток в электролитах обусловлен движением ионов под действием внешнего электрического поля. Поэтому проводимость электролитов, в отличие от электронной проводимости металлов, принято называть ионной. Прохождение постоянного тока через электролиты связано с переносом вещества и сопровождается выделением составных частей этих веществ на электродах. Это явление называется

э л е к т р о л и з о м.

Если ввести в электролит два электрода (металлических или угольных), соединенных с полюсами источника постоянного напряжения, и создать внешнее постоянное электрическое поле, то под действием электрических сил ионы в растворе придут в направленное движение. К аноду будут двигаться отрицательные ионы (анионы), к катоду – положительные (катионы).

Достигнув электродов, ионы разряжаются: анионы отдают аноду свои избыточные электроны, катионы восстанавливаются на катоде. Например, молекулы медного купороса CuSO

4диссоциируют при растворении на положительные ионы Cu++ и отрицательные ионы .

Кроме ионов Cu++ и  раствор содержит также водородные  и гидроксильные () ионы воды.

Ионы меди Cu++ разряжаются легче, чем ионы водорода H+, поэтому при прохождении тока на катоде будет происходить выделение меди:

+ 2 e = Сu.

Ионы  труднее разряжаются, чем ионы. Поэтому при прохождении тока у анода разряжаются ионы гидроксила и выделяется кислород: 2 – 2 е=H2O + O, 2О→О2.

Ионы  с ионами образуют у анода раствор серной кислоты:

 + 2 H2.

Иначе протекает процесс, если анод изготовлен из меди. В этом случае разряд ионов происходит только у катода. У анода же, наоборот, ионы металла переходят в раствор.

Объяснить это можно тем, что атомы меди Cu теряют электрон легче, чем ионы, в этом случае вместо выделения кислорода будет происходить переход с анода в раствор ионов , т.е. Cu – 2 е = .

Следовательно, электролиз CuSO4 при медном аноде сводится к переносу меди с анода на катод. В то же время количество медного купороса останется неизменным в растворе.

 

Законы электролиза

Пусть заряд одного иона равен Ze, где е – элементарный заряд, Z – валентность иона, т.е. число электронов, отданных или приобретенных при диссоциации каждым атомом. Заряд, отдаваемый электроду  равен

q = n∙Z∙e,                                     (1)

где n –число ионов.

C другой стороны, масса М выделившегося на электроде вещества равна

М = n∙m,                                      (2)

 

где m – масса одного иона.

Из формул (1) и (2) находим

М=  ∙q.                                 (3)

 

Известно, что в одном моле ν любого вещества содержится одинаковое число атомов: N = NA,

NА = 6,023· 10 моль (число Авогадро).

 

Тогда масса иона (массами двух оторванных от атома электронов пренебрегаем) будет равен

            m=,                                              (4)

 

где μ – молярная масса

Подставим выражение (4) в (3), получим

М =

Задачки по физике

1. Напишите уравнение Менделеева – Клапейрона и укажите единицы, в которых измеряются входящие в него физические величины.

2. Куда направлено центростремительное ускорение тела, лежащего на поверхности Земли и вращающегося вместе с нею?

3. Запишите уравнение Эйнштейна для фотоэффекта и укажите единицы измерения входящих в него физических величин.

4. Камень бросили вертикально вверх . Как направлен вектор ускорения во время полета камня вверх и вниз?

5. Сформулируйте закон преломления света на границе раздела двух сред, пояснив его рисунком.

6. В два круглых стакана различных диаметров наливают жидкость. Одинаковы ли результирующие силы давления жидкости на дно стаканов в случае равенства объемов жидкости в них? Ответ поясните.

7. Сформулируйте закон сохранения импульса. Запишите его аналитическое выражение и укажите единицы, в которых измеряются входящие в него физические величины.

8. Запишите закон Фарадея для электролиза и укажите единицы измерения, входящих в него физических величин.

9. Мяч, лежавший неподвижно на столе в вагоне при его равномерном движении, покатился, по направлению движения вагона. Замедлил свои ход или начал набирать скорость электровоз, приводящий в движение вагоны ?

10. Сформулируйте законы электролиза Фарадея. Запишите их аналитическое выражение и укажите единицы, в которых измеряются входящие в них физические величины.

11. Какое физическое явление лежит в основе принципа действия световода?

12. Что называют перемещением? Ответ сопроводите пояснительным рисунком.

13. Что такое полупроводниковый диод ? Каково его практическое применение?

14. Сформулируйте закон Архимеда. Запишите его аналитическое выражение и укажите единицы, в которых измеряются входящие в него физические величины.

15. К батарее аккумуляторов присоединены параллельно две цепи. Одна содержит лампы накаливания, другая – большой электромагнит. Величина тока в обеих цепях одна и та же. При размыкании какой из цепей будет наблюдаться более сильная искра, почему?

Интегрированный урок в 10 классе по теме “Электролиз” (физика+химия) | План-конспект урока по физике (10 класс) по теме:

 Интегрированный урок   (химия + физика) по теме: «Электролиз» : “Электрический ток в жидкостях, закон электролиза, применение”

10 класс.

 Цель:

1.        Способствовать формированию знаний учащихся о природе электрического тока в растворах электролитов. Понимать химизм процесса электролиза и суть законов Фарадея, их значимость в доказательстве существования электронного заряда в природе. Знать области практического применения электролиза.

2.        Способствовать формированию идеи познаваемости природы материи, окружающего мира, активности и информационной культуры обучаемых.

3.        Развитие логического мышления, самостоятельности, умение делать выводы, анализировать, обобщать. Обеспечение санитарно-гигиенических норм при проведении урока, предупреждение утомляемости через смену деятельности учащихся. 

•        Обучающие: отработка у учащихся приемов учебно-познавательной дея-тельности; формирование умений применять полученные знания по мате-матике и химии на уроках физики при решении стандартных задач и объ-яснении теоретического материала;

•        Развивающие: развитие самостоятельности учащихся в ходе решения при-кладных задач и в экспериментальном поиске;  развитие творческих спо-собностей учащихся и познавательного интереса;

        Методы обучения: частично-поисковый, проблемный, экспериментальный.

Методы контроля: устный, письменный, тесты.

Формы работы: индивидуальная, групповая, фронтальная, Т.С.О., Т.V, компьютерная поддержка.

«Химия – это физика плюс математика».

Оборудование: электронные весы, стаканы с раствором медного купороса и чи-стой водой, амперметры, источники тока, лампочка, секундомер, соединительные провода, листы с условиями типовых задач, листы с короткими сообщениями из истории развития и применения явления электролиза, мультимедийный проектор, экран, компьютерный системный блок.

        Опорные  конспекты:                                                           

Тема: Электрический ток в жидкостях. Электролиз. Законы электролиз

  1. Электрический ток в жидкостях

Жидкости могут быть проводниками, диэлектриками и полупроводниками. Химически чистая (дистиллированная) вода является диэлектриком.

Проводниками электрического тока являются электролиты. Электролитами называют растворы кислот, щелочей и солей в воде, а также расплавленные соли. В электролитах носителями зарядов являются положительно и отрицательно заряженные ионы. Возникновение ионов в электролитах объясняется явлением электролитической диссоциации – распадом молекул растворяемого вещества на положительные и отрицательные ионы в результате взаимодействия с растворителем (водой). Молекулы растворяемых веществ состоят из ионов противоположного знака (например, , , ,  и т. д.). Силы притяжения между этими ионами обеспечивают целостность таких молекул. В воде, вследствие ее большой диэлектрической проницаемости  кулоновские силы, удерживающие ионы в молекулах значительно уменьшаются. При тепловом, хаотическом движении молекул, происходят их столкновения, которые приводят к распаду молекул на ионы.

Ионами называются атомы или молекулы, потерявшие или присоединившие к себе один или несколько электронов. Положительные ионы называются катионами, отрицательные ионы – анионами.

При тепловом, хаотическом движении ионов в растворе может происходить процесс воссоединения ионов противоположных знаков в нейтральные молекулы. Этот процесс называется рекомбинацией ионов. Между процессами электролитической диссоциации и рекомбинации ионов при неизменных условиях устанавливается динамическое равновесие, при котором число молекул, распадающихся на ионы в единицу времени, равно число пар ионов, которые за это время воссоединяются в нейтральные молекулы.

Для возникновения электрического тока в электролитах необходимо создать в них электрическое поле. Для этого в раствор опускают две металлические пластины (электроды), соединенные с полюсами источника тока. Положительно заряженный электрод называется анодом, отрицательно заряженный – катодом. В электрическом поле положительные ионы движутся к катоду, отрицательные – к аноду. Таким образом, электрический ток в жидкостях представляет собой направленное движение ионов под действием приложенного между электродами электрического поля.

  • Электролиз.   Прохождение электрического тока через жидкости сопровождается выделением на электродах веществ, входящих в состав электролита. Это явление получило название электролиза. При электролизе на катоде выделяются металлы или водород, а на аноде – остаток химического соединения вещества электролита.
  1. Законы электролиза

Изучение и применение электролиза началось в конце XVIII – начале XIX веков. Основные законы электролиза были установлены экспериментально М. Фарадеем в 1833 – 1834 годах.

Первый закон Фарадея:

Масса вещества , выделяющегося на каком-либо из электродов, прямо пропорциональна заряду , прошедшему через электролит: .

Коэффициент пропорциональности  называется электрохимическим эквивалентом вещества. Он численно равен массе вещества, которая выделяется при переносе ионами через электролит единичного заряда.

Второй закон Фарадея:

Электрохимический эквивалент вещества  прямо пропорционален химическому эквиваленту данного вещества: .

Здесь  – молярная масса вещества,  – валентность. Величина  называется постоянной Фарадея, а отношение  – химическим эквивалентом.

Законы Фарадея можно объединить выражением: , или .

Из объединенного закона Фарадея следует, что постоянная Фарадея численно равна электрическому заряду, который нужно пропустить через электролит для выделения на электроде массы любого вещества, равной в килограммах отношению  (химическому эквиваленту). Значение постоянной Фарадея в СИ: .

Из объединенного закона электролиза можно определить элементарный заряд.

Масса иона равна отношению молярной массы к числу Авогадро: . Тогда полная выделившаяся масса вещества равна произведению массы одного иона на число прошедших ионов: .

        План урока:

  1.  Научно -исследовательский опыт:электролиз в жидкостях.
  2. Диссоциация .
  3. Законы  Фарадея.
  4. Практическая часть.
  5. Применение электролиза.

Учитель химии:

 Физика и химия относятся к естественным наукам, изучающим природу. Их законы универсальны. Они с успехом объясняют свойства кристаллов и живых клеток, помогают производить стыковку космических кораблей и выполнять сложнейшие операции.

 Сегодня мы рассмотрим связь между физикой и химией на примере одного процесса-электролиза. Под таким названием объединяются физико-химические процессы, происходящие на электродах, когда через растворы или расплавы электролитов проходит электрический ток.

Учитель физики:

 В ходе урока мы совершим экскурс в историю, познакомимся с практическим использованием электролиза, рассмотрим сущность процесса электролиза с точки зрения химии, выполним физический эксперимент по качественной проверке первого закона Фарадея, в тестовой форме проверим уровень  усвоения вами полученной информации. В нашей творческой мастерской мы будем щедро делиться друг с другом теми материалами, которые наработали по теме «Электролиз».

Учитель        : Здравствуйте, тема нашего  урока  :”Электрический ток в жидкостях, закон электролиза, применение”. Конечно же  вы  знаете  ,  что  жидкости  могут быть ,как и  любые  другие  вещества ,  проводниками, полупроводниками ,  диэлектриками. Мы  с  вами  рассмотрим   жидкости  проводящие  электрический  ток. Мы  не  будем  с вами  рассматривать  жидкие  металлы  ,так как  проводимость  у металлов обеспечивают  электроны. Рассмотрим  другие  проводники  , их  называют  проводниками  второго  рода ,  где  при  протекании  электрического  тока  происходят  химические  превращения.

Электрический ток –  упорядоченное направленное движение заряженных  частиц.  Значит  ток  можно  создать  только  там,  где  есть  свободные  заряженные  частицы.

Должны сказать  с  вами  о  том , что  существуют  такие  жидкости  ,где  протекает   электрический  ток  за  счет  ионов. Обратите ваше  внимание , что  в  этом случае мы говорим об ионной  проводимости  в жидкостях. Эти  жидкости  ,   как правило  являются растворами   различных  веществ.  В  частности  кислот , щелочей, оснований ,  а  так же  можно  сказать  об  их  расплавах. Давайте  с  вами  обратимся  к  опыту.

ОПЫТ: Для  проведения  опыта  нам  потребуется :  ванна ,  в  которую мы  нальём воду. В  эту  воду  мы  с вами  поместим  два  проводника ,  которые  конечно  же подключим  к  источнику  тока. В  эту  цепь  мы  с   вами  включим  лампу и   обязательно  подключим  ключ  ,  который будет  размыкать  и замыкать. Обратимся  к  нашему  опыту . Посмотрите  пожалуйста , если мы  в ванну  поместим два  проводника и эти  проводники  соединим  с  источником  тока . Обратите ваше  внимание у нас в этой  цепи  есть  ключ и есть  лампа. Когда мы замкнем  ключ ,  то в этом  случае   никакого  электрического  тока  мы не  увидим.

Это  значит мы  не  увидим того  , что  лампочка загорится.

То  есть лампочка является  индикатором  того  ,  что  в  цепи  существует  электрический  ток. Если  же  мы  с  вами  в эту же  ванну  поместим  поваренную  соль ,  как  вы  все хорошо  знаете  формула  поваренной  соли  NaCl , то  в этот   момент  у  нас образуются носители  электрического  заряда ,  и  в  результате после  замыкания цепи,уже  в этой  ванне  под  действием электрического  поля будет  протекать электрический  ток. Лампочка  конечно  же  загорится. Что же  произошло ,  когда  в  ванну мы  поместили  поваренную  соль? ( Слайд)  Дело  всё в том , что  молекулы  воды –  полярные  молекулы.  Молекулы  воды будут  вести  себя ,  как частицы  которые  разрывают   нейтральные  молекулы  на  составные  части. Как  это  все  выглядит,  посмотрите  пожалуйста   на  рисунке( слайд).Мы  можем представить  молекулу воды  ,как  диполь.  Одна  часть молекулы  воды заряжена  положительно , а другая  часть отрицательно.Если   воду  попадает молекула    NaCl(  поваренной  соли ) , то  мы  можем сказать  следующее,  что  эту  молекулу окружают   со  всех  сторон частицы таким образом, что  возле  натрия  молекулы   воды располагаются своими  отрицательными  зарядами ,  а вокруг  части  хлора  собираются молекулы  воды  своими  положительно  заряженными концами.  В  результате под действием   кулоновских  сил  молекула NaCl  распадается  расщепляется  на  составные  части. В  результате  образуется   два  иона. Ион   натрия  , обратите внимание  ,  он  несет  положительный  заряд. Ион  хлора ,  который  несет  заряд  отрицательный. Эти  ионы   и определяют  электрический  ток в  жидкостях. Под  действием  электрического  поля   эти  ионы продолжают  свое  движение по  жидкости. Обращаю  ваше  внимание  на  то  что ,когда  положительно  заряженный  ион  натрия  подходит  к отрицательно заряженному  электроду, то  он  получает  свои  недостающие  электроны. А  хлор  когда  подходит  к другому  электроду   отдает электроны.

 На катоде источника тока происходит процесс передачи электронов катионам из раствора или расплава, поэтому катод является “восстановителем”.

На аноде происходит отдача электронов анионами, поэтому анод является “окислителем”.

При электролизе, как на аноде, так и на катоде могут происходить конкурирующие процессы.

Теперь можем  сказать  следующее , что  те  вещества  , которые в  результате  расщепления  обеспечивают  проводимость ионную  ,  называются  электролитами.  Это  название  впервые было  предложено  английским  ученым  М.Фарадеем.  Именно  Фарадей  предложил  называть  электроды своими  названиями.  Тот  электрод  , который подключен  к  отрицательному полюсу  источника  тока –катодом,  а к  положительному-анодом. А  ионы которые  движутся  к катоду ,  положительно  заряженный  ион называются   катионами.  Отрицательные  ионы  ,которые  движутся к  аноду  анионами. Процесс  ,  о  котором  мы  с вами  говорили  процесс распада  нейтральных  молекул под  действием  полярных  молекул  воды  называется электролитической диссоциацией. В  переводе Расщепление.

Процесс  выделения  на  электродах  веществ, связанных  с окислительно-восстановительной реакцией, называют  электролизом

.

 Продукты  разложения электролитов выделяются на  электродах  все  время  пока  течет  ток. Особенно  легко  определить  количество  выделяющегося  вещества ,  если  подобрать  такой  раствор , в  котором  выделяющееся  вещество  оседает  в виде  твердого  осадка  на  электроде      Количество  вещества  в  электроде  можно  определить  взвешиванием.  Измерения  показывают , что  масса  вещества , выделившегося  на  электроде  пропорциональна  заряду ,  прошедшему  через  электролит.   m=kq=kIt ,  где  m- масса  выделившегося   вещества, I- сила  тока ,  протекающего  через  электролит , t-время  электролиза, q-полный  заряд , прошедший  через  ванну за  время t , k- коэффициент  пропорциональности.

Исследования   Фарадея  показали  , что коэффициент  пропорциональности –это  величина  характерная  для  каждого  вещества . Величина k называется электрохимическим  эквивалентом. Электрохимический эквивалент  какого -либо вещества  численно  равен массе этого  вещества выделяемым  при электролизе  зарядом  в 1 Кл, протекшем через  раствор. Электрохимический  эквивалент  различных  веществ пропорционален их  атомным  массам и  обратно  пропорционален  их  химическим  валентностям. (СЛАЙД   )

k=1/F *M/Z  , где F  называется  числом  Фарадея. F=9,65*104Кл/моль

Слайд  с формулами.

Общую  формулу можно  вывести   следующим  образом. При  электролизе  на  электродах  происходит  выделение   вещества , очевидно , что  это  масса вещества  равна произведению массы одного иона  на  число  ионов: m=m0i N. moi-масса  одного  иона , N- число  ионов , достигших электрода  за  время t.

moi=M/Na; N=q/qoi=It/Ze,  q=It  и  представляет собой  заряд  протекающий  через электролит за  время t. qoi=Ze  – заряд иона  который определяется  валентностью  атома Z . При  диссоциации молекул состоящих  из  одновалентных  атомов , Z=1. Для  двухвалентных  атомов Z=2. И т.д . Если  подставить  все эти  выражения  в  выражение  для  массы , то мы  получим: m=MIt/ZeNa- Второй закон  электролиза : При одинаковом количестве  электричества ( электрическом  заряде,прошедшем  через  электролит ) масса вещества , выделившегося  при  электролизе , пропорциональна  отношению молярной массы вещества к валентности.Слайд

;m/It=M/ZeNa

 Так как m=kIt, то  коэффициент  пропорциональности равен  отношению :k=M/ZeNa.  Видим  по  формуле ,  что k- это  коэффициент , зависящий от природы вещества. Масса вещества, выделившегося   на  электроде ,  при  прохождении эл.тока за  время   пропорциональна  силе   тока и  времени. Электрохимический  эквивалент носит  простой  физический  смысл ,  т.к. moi=M/Na

                                                                        qoi=Ze  , то  k можно  представить  в виде k=moi/qoi, т. е.  электрохимический  эквивалент  данного вещества  -это отношение массы одного  иона к заряду иона. Кстати , имея  все эти  формулы  мы   можем  определить  заряд электрона : e=MIt/ZmNa.

Именно  благодаря  электролизу и  был  найден  элементарный  заряд  , который оказался  равным 1,6*10-19 Кл.

мы предлагаем подборку разноуровневых  заданий по теме «Электролиз», решение которых поможет вам в подготовке к итоговой аттестации в форме ЕГЭ                

Учитель физики: А сейчас решим задачу на данный закон Фарадея. .

Рассчитайте массу серебра которая образуется при электролизе  водного раствора нитрата серебра с графитовыми электродами на аноде, если выделился кислород массой 6 г.

Учитель физики: Как будем решать поставленную перед нами задачу? (составим химические схемы процесса и из уравнения найдём массу серебра.

Решение 1. (химическое)

Составим схемы электродных процессов электролиза:

4 на катоде: Ag+ + e- Ag0

1 на аноде: 2h3O          O2 + 4H+ + 4e-

Суммарный процесс:

4Ag+ +  2h3O            4Ag  + O2 + 4H+

Из суммарного уравнения видно, что при образовании 1 моль кислорода выделяется 4 моль серебра, т. 2. Какой толщины слой серебра отложился на ложках?

I=1,8A                           m=kIt=MIt/ZF              d=V/S n= m/pSn=MIt/ZFpSn

n=12                            k=M/ZF

t=5ч=18000с              

 S=50cм2= 0,005м3         d=0,1079кг/моль * 1,8А*18000с/1*

p=10500кг/м3                96 500  Кл/моль *10500кг/м3 *0,005м3 *12=

d=?                                0,0000575м               

3.посмотрите, на каком из трёх электродов К, К 1 или  К 2 выделится больше меди и почему?      

Вывод учащихся:

 «Для данной цепи справедлив закон параллельного соединения проводников, большая часть меди выделится на катоде К, так как в этом случае через электролит проходит больший по величине ток, а, следовательно, больший заряд».

Учитель химии

 Проверим результативность нашей совместной работы, выполним задания кодированного теста. Ответы проставляем на специальном бланке, подписав на нём свою фамилию.

 ОТВЕТЫ:

 Вариант__

 Фамилия, имя______________ №

 №вопроса         1        2        3        4        5

Ответ                 В          Б         В         А          В  

 Практическая  часть (физика)

II уровень.   Вспомним основные положения теории

  1. Что такое электролит? Какова физическая природа электрического тока в электролитах?
  2. Что называют электролитической диссоциацией? Объясните механизм диссоциации в растворах электролитов.
  3. Что называют электролизом?
  4. Сформулируйте законы электролиза Фарадея.
  5. Что называется электрохимическим эквивалентом вещества?
  1. Чистая вода не проводит электрического тока. Почему она становится проводником при растворении в ней солей, кислот или щелочей?
  2. От чего зависит электрохимический эквивалент вещества?
  3. Каков физический смысл постоянной Фарадея для электролиза? Каково ее значение?
  4. Почему сопротивление растворов электролитов зависит от температуры?
  5. Справедлив ли закон Ома для растворов электролитов?

III уровень.   Попробуйте выполнить задания

  1. Какими носителями электрического заряда создается электрический ток в растворах или расплавах электролитов?

A. Только электронами;

Б. Электронами и дырками;

B. Только ионами;

Г. Электронами и ионами.

  1. Как изменится масса вещества, выделившегося на катоде, при прохождении электрического тока через раствор электролита при увеличении силы тока в  раза?

A. Не изменится;

Б. Увеличится в  раза;

B. Увеличится в  раза.

  1. В процессе электролиза положительные ионы перенесли на катод за  положительный заряд , отрицательные ионы перенесли на анод такой же по модулю отрицательный заряд. Чему равна сила тока в цепи?

А. ;     Б. ;     В. .

  1. Какой минимальный заряд может быть перенесен электрическим полем через раствор или расплав электролита?

A. ;     Б. ;     B. Сколь угодно малый.

  1. При измерении электрохимического эквивалента  некоторого вещества получили график зависимости массы этого вещества, выделяющегося на электроде, от времени . Определите, чему он равен, если при этом сила тока в цепи электролитической ванны была равна .

А. ;  

Б. ;  

В. ;  

Г. .

Сверяемся  с ответами!

1/В;2/Б;3/В;4/А;5/В

Учитель :

 О практическом применении электролиза мы узнаем из презентаций, подготовленных учащимися (3 учащихся)

Области использования  электролиза (слайды

 Получение металлов из расплавов их оксидов, гидроксидов или хлоридов.

Электрохимическое оксидирование.

Гальванотехника.

Гальванопластика.

Рафинирование (очистка) металлов.

Электровосстановление металлов.

Гальванизация и электрофорез в медицине.

Учитель химии: Любое научное открытие интересно только тогда, когда находит практическое применение.

  1. Электролиз широко используется для получения наиболее активных металлов (щелочных, щелочно-земельных, алюминия, магния), некоторых активных неметаллов (фтор, хлор) и сложных веществ (гидроксида натрия и калия).
  2. Для очистки металлов от примесей (рафинирование). Так полученную из руды неочищенную медь отливают в форме толстых листов, которые помещают в ванну в качестве анодов. При электролизе медь анода будет растворяться, примеси выпадают на дно, на катоде, сделанном из особо чистой меди будет оседать чистая медь.Дорого обходится такая рафинированная медь с примесью всего 0,1% и менее, но все затраты покрываются стоимостью извлеченных из нее серебра, золота, селена, теллура.
  3. Электролитическим путем покрывают поверхность одного металла тонким слоем другого ( никелем, хромом, оловом, золотом и т.д) для защиты поверхности от коррозии.

Если на поверхность металла нанести слой графита, то электролизом можно получить точную копию с рельефной поверхности. Это гальфанопластика, открыт русским ученым Б.Якоби, который в 1836 г применил этот способ для изготовления полых фигур в Исааковском соборе в Санк-Петербурге

Закон Фарадея

Концепция закона Фарадея состоит в том, что любое изменение магнитной среды катушки с проволокой вызывает в катушке «индуцированное» напряжение (ЭДС). Независимо от того, как производится изменение, напряжение будет генерироваться. Изменение может быть произведено изменением напряженности магнитного поля, перемещением магнита к катушке или от нее, перемещением катушки в магнитное поле или из него, вращением катушки относительно магнита и т. Д.

Слева вверху на иллюстрации две катушки пронизаны изменяющимся магнитным полем.Магнитный поток F определяется как F = BA, где B – магнитное поле или среднее магнитное поле, а A – площадь, перпендикулярная магнитному полю. Обратите внимание, что для данной скорости изменения потока через катушку генерируемое напряжение пропорционально количеству витков N, через которые проходит поток. Этот пример относится к работе трансформаторов, где магнитный поток обычно следует за железным сердечником от первичной катушки ко вторичной катушке и генерирует вторичное напряжение, пропорциональное количеству витков во вторичной катушке.

По часовой стрелке второй пример показывает напряжение, генерируемое при перемещении катушки в магнитное поле. Иногда это называют «ЭДС движения», и она пропорциональна скорости, с которой катушка перемещается в магнитное поле. Эта скорость может быть выражена через скорость изменения области, находящейся в магнитном поле.

Следующий пример – это стандартная геометрия генератора переменного тока, в которой катушка с проволокой вращается в магнитном поле. Вращение изменяет перпендикулярную площадь катушки по отношению к магнитному полю и генерирует напряжение, пропорциональное мгновенной скорости изменения магнитного потока.При постоянной скорости вращения генерируемое напряжение синусоидально.

Последний пример показывает, что напряжение можно генерировать, перемещая магнит к катушке с проволокой или от нее. При постоянной площади изменяющееся магнитное поле вызывает генерируемое напряжение. Направление или «смысл» генерируемого напряжения таковы, что любой результирующий ток создает магнитное поле, противодействующее изменению магнитного поля, которое его создало. Это значение знака минус в законе Фарадея, и это называется законом Ленца.

закон Фарадея

закон Фарадея
Следующая: Электрический скалярный потенциал? Up: Зависящие от времени уравнения Максвелла Предыдущая: Введение История развития физики человечеством можно рассматривать как историю синтеза идей. Физики продолжают находить, что очевидно несопоставимые явления можно понимать как разные аспекты некоторых более фундаментальное явление. Этот процесс продолжается до сегодняшнего дня. явления могут быть описаны в терминах трех фундаментальных сил: силы тяжести , силы тяжести Электрослабая сила и сильная сила .Одна из главных целей современной физики состоит в том, чтобы найти способ объединить эти три силы, чтобы все физики можно описать в терминах единой объединенной силы. Этот, по сути, это цель теории струн.

Первый великий синтез идей в физике произошел в 1666 году, когда Исаак Ньютон понял, что сила, заставляющая яблоки падать вниз, такая же, как у сила, которая удерживает планеты на эллиптических орбитах вокруг Солнца. Второй великий синтез, который мы собираемся изучить более подробно, произошел в 1830 г., когда Майкл Фарадей открыл, что электричество и магнетизм – это два аспекты одного и того же, обычно называемые Электромагнетизм . Третий великий синтез, который мы обсудим в настоящее время произошло в 1873 году, когда Джеймс Клерк Максвелл продемонстрировал этот световой и электромагнетизм тесно связаны. Последний (но, надеюсь, не последний) великий синтез произошел в 1967 году, когда Стив Вайнберг и Абдус Салам показал, что электромагнитная сила и слабое ядерное взаимодействие (, то есть , которое отвечает за распады) можно комбинировать для создания электрослабой силы. К сожалению, работа Вайнберга выходит далеко за рамки этого курса лекций.

Давайте теперь рассмотрим эксперименты Фарадея, поместив их в надлежащее положение. исторический контекст. До 1830 года единственный известный способ изготовления электрического ток через проводник должен был соединить концы провода с положительное и отрицательное клеммы аккумуляторной батареи. Мы измеряем способность батареи выдавать ток вниз по проводу с точки зрения его напряжения , под которым мы понимаем разницу напряжений между его положительным и отрицательным выводами. Чему соответствует напряжение в физику? Что ж, вольт – это единицы измерения электрического скалярного потенциала, поэтому, когда мы Говоря о батарее 6 В, мы действительно говорим о том, что разница в электрический скалярный потенциал между его положительным и отрицательным выводами составляет шесть вольт.Это понимание позволяет нам писать

(370)

где – напряжение аккумуляторной батареи, обозначает положительный полюс, отрицательный вывод, и является элементом длины вдоль провод. Конечно, приведенное выше уравнение является прямым следствием . Ясно, что разница напряжений между двумя концами провода прикрепленный к батарее подразумевает наличие электрического поля, которое проталкивает заряды через провод. Это поле направлено от положительной клеммы аккумулятора к отрицательной. терминал, и, следовательно, таков, чтобы заставить электроны течь через провод от отрицательного к положительному выводу. Как и ожидалось, это означает, что Чистая положительный ток течет от положительной клеммы к отрицательной. Дело в том, что – консервативное поле гарантирует, что разность напряжений не зависит от путь провода. Другими словами, два разных провода, подключенных к одной батарее развиваются одинаковые разности напряжений.

Давайте теперь рассмотрим замкнутый контур провода (без батареи). Напряжение вокруг такой петли, которую иногда называют электродвижущей силой . force или эл.м.ф. , является

(371)

Это прямое следствие уравнения поля . Итак, поскольку это консервативное поле, то электродвижущая сила вокруг замкнутый контур провода автоматически равно нулю, и ток по проводу не течет. Кажется, все это имеет смысл. Однако Майкл Фарадей собирается бросить гаечный ключ в наших работах! В 1830 году он обнаружил, что изменяющееся магнитное поле может вызвать протекание тока по замкнутому шлейф из провода (при отсутствии аккумулятора). Ну, а если по проводу течет ток, значит, должен быть электродвигатель. сила. Так,
(372)

что сразу означает, что это не консервативная область, и что . Ясно, что нам придется изменить некоторые наших идей относительно электрических полей.

Фарадей продолжил свои эксперименты и обнаружил, что другой способ создания электродвижущей силы вокруг проволочной петли состоит в том, чтобы поддерживать постоянное магнитное поле и переместите петлю.В конце концов, Фарадей смог сформулировать закон, который объяснял все его эксперименты. Э.д.с. генерируется вокруг проволочной петли в магнитном поле, пропорционально скорость изменения потока магнитного поля через петлю. Так, если обозначена петля, и это некоторая поверхность, прикрепленная к петле, то фарадеевский эксперименты можно резюмировать, написав

(373)

где – коэффициент пропорциональности. Таким образом, изменяющийся поток магнитного поля через петлю создает электрическое поле, направленное вокруг петли. Этот процесс известен как Магнитная индукция .

единиц S.I. были тщательно отобраны, чтобы приведенное выше уравнение. Единственное, что нам теперь нужно решить, это то, или же . Другими словами, в каком направлении вокруг петли возникает наведенная ЭДС. хотите погонять ток? У нас есть общий принцип, который позволяет нам решать подобные вопросы.Это называется Принцип Ле-Шателье . Согласно принципу Ле Шателье, каждое изменение вызывает реакцию, которая пытается минимизировать изменение. По сути, это означает что Вселенная устойчива к малым возмущениям. Когда этот принцип применяется к частному случаю магнитная индукция, его обычно называют закон Ленца . По словам Ленца закон, ток, индуцированный вокруг замкнутого контура всегда такова, что создаваемое магнитное поле пытается противодействовать изменение магнитного потока, создающего электродвижущую силу. Из рис. 34 видно, что если магнитное поле увеличивается, и ток циркулирует по часовой стрелке (как видно сверху), затем он создает поле, которое противодействует увеличению магнитного потока через петлю, в в соответствии с законом Ленца. Направление тока противоположно смысл токовой петли (при условии, что поток через петля положительна), поэтому это означает, что в уравнении. (373). Таким образом, фарадеевский закон принимает форму

(374)

Рисунок 34:

Экспериментально установлено, что закон Фарадея правильно предсказывает е.м.ф. (, то есть , ) генерируется в любом проводном шлейфе, независимо от положение или форма петли. Резонно предположить, что та же ЭДС. было бы генерируется в отсутствие провода (конечно, ток не будет течь в таком случае). Таким образом, уравнение. (374) действительно для любого замкнутого контура. Если Фарадея закон должен иметь какой-то смысл, тогда он также должен быть верным для любой поверхности, прикрепленной к петля . Ясно, что если поток магнитного поля через петлю зависит от поверхность, на которой это оценивается, то закон Фарадея будет предсказывать разные е.m.f.s для разных поверхностей. Поскольку нет предпочтительной поверхности для обычная некопланарная петля, это не имело бы особого смысла. Условие для потока магнитного поля, , зависеть только на петле, к которой прикреплена поверхность, а не на натуре самой поверхности, является

(375)

для любой закрытой поверхности.

Закон Фарадея, Ур. (374), можно преобразовать в уравнение поля, используя Теорема Стокса.Мы получаем

(376)

Это последнее уравнение Максвелла. Он описывает, как изменяющееся магнитное поле может генерировать или индуцировать электрическое поле. Теорема Гаусса применима к уравнению. (375) дает знакомое уравнение поля
(377)

Это гарантирует, что магнитный поток через петлю является четко определенной величиной.

Расхождение уравнения.(376) дает

(378)

Таким образом, уравнение поля (376) фактически требует, чтобы дивергенция магнитное поле должно быть постоянным во времени для самосогласования (это означает что поток магнитного поля через петлю не обязательно должен быть четко определенным количество, пока его производная по времени хорошо определена). Однако постоянный несоленоидное магнитное поле может быть создано только магнитными монополями, а магнитных монополей не существует (насколько нам известно). Следовательно, . Отсутствие магнитных монополей это факт наблюдения: его не может предсказать никакая теория. Если магнитные монополи будут открыты завтра, это не вызовет у физиков какие-то проблемы. Мы знаем, как обобщить уравнения Максвелла, чтобы включить как магнитные монополи, так и токи магнитных монополей. В этом обобщенном формализма, уравнения Максвелла полностью симметричны относительно электрические и магнитные поля, и . Тем не мение, дополнительный член (включающий ток магнитных монополей) должен быть добавлен к правая часть уравнения.(376), чтобы сделать его самосогласованным.

Следующая: Электрический скалярный потенциал? Up: Зависящие от времени уравнения Максвелла Предыдущая: Введение
Ричард Фицпатрик 2006-02-02

Что такое закон Фарадея? – Определение, эксперимент и заключение – электрические концепции

Это закон электромагнитной индукции. Единица измерения магнитного потока в системе СИ – Вебер, что эквивалентно метру Тесла 2 . Закон Фарадея – это, по сути, экспериментальный результат. Фарадей провел серию экспериментов, чтобы получить упомянутый выше результат. Мы обсудим эксперимент, чтобы лучше понять, как создается ЭДС из-за изменения магнитного потока.

Эксперимент Фарадея

Необходимый материал: Токопроводящая петля, стержневой магнит и гальванометр

К гальванометру подсоединяется токопроводящая петля, и стержневой магнит медленно перемещается к петле вдоль оси петли.Теперь стержневой магнит отводится от петли, но снова по оси петли. Пожалуйста, выполните следующие шаги из симулятора ниже. Не забудьте поставить галочку напротив поля в симуляторе ниже.

  • Поднесите стержневой магнит ближе к катушке.
  • Отведите стержневой магнит от катушки.
  • Удерживайте стержневой магнит неподвижно.
Наблюдения:
  • По мере приближения стержневого магнита к петле стрелка гальванометра отклоняется. Это означает, что ток течет в контуре в определенном направлении, как показано отклонением гальванометра. Но ток может течь только при наличии некоторой ЭДС. Это означает, что должна была возникнуть некоторая наведенная ЭДС из-за движения стержневого магнита.
  • Когда стержневой магнит отводится от петли, стрелка гальванометра снова отклоняется, но на этот раз в противоположном направлении. Что это значит? Это означает, что ток, протекающий в петле, имеет противоположное направление.Таким образом, направление или полярность ЭДС изменились, что привело к течению тока в противоположном направлении.
  • Когда стержневой магнит удерживается в неподвижном состоянии, стрелка гальванометра не отклоняется.
Заключение и формулировка закона Фарадея

Таким образом, у нас есть эти три наблюдения, и нам нужно сформулировать, как Фарадей пришел к выводу. Видите, когда мы приближаем стержневой магнит к проводящей петле, напряженность магнитного поля увеличивается. Но означает ли это, что наведенная ЭДС зависит только от напряженности магнитного поля? Нет, потому что мы видели в эксперименте, что, когда стержневой магнит удерживается неподвижно рядом с петлей, ток через петлю не течет. Таким образом, наведенная ЭДС зависит не только от напряженности магнитного поля.

Затем, когда мы перемещаем стержневой магнит быстрее к петле или от нее, величина отклонения гальванометра увеличивается. Это означает, что наведенная ЭДС зависит от скорости изменения магнитного поля, проходящего через проводящую петлю.Обратите внимание на слово “магнитное поле”, проходящее через петлю. Таким образом, чем больше количество силовых линий магнитного поля проходит через петлю, тем больше будет величина наведенной ЭДС. Собственно это магнитный поток. Магнитный поток – это количество силовых линий магнитного поля, проходящих через замкнутую кривую.

Таким образом, теперь мы можем сказать, что наведенная ЭДС зависит от скорости изменения магнитного потока, соединяющего проводящую петлю. А как насчет отрицательного знака?

Из наблюдений (1) и (2) мы можем, по крайней мере, сказать, что индуцированная ЭДС носит направленный характер и зависит от того, увеличивается или уменьшается потокосцепление через контур.Значение этого отрицательного знака объясняет Ленц в его знаменитом законе Ленца.

Лето

Таким образом, чтобы подвести итог, согласно закону Фарадея наведенная ЭДС зависит от скорости изменения магнитной связи через проводящую катушку или петлю. Следовательно, чтобы возникла наведенная ЭДС, поток через катушку должен измениться.

As Magnetic Flux Ø = B.A где жирный знак означает векторную форму. Таким образом, поток можно изменить, изменив следующее:

  • Площадь поперечного сечения змеевика.
  • Величина или направление магнитного поля.
  • Площадь поперечного сечения и магнитное поле.