Электрический ток в электролитах. Закон электролиза - ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

Цель: выяснить, какие частицы являются носителями тока в электролитах.

Ход урока

I. Повторение изученного

1. Какие частицы являются носителями тока в газах?

2. Как они получаются?

3. Чем отличается самостоятельный разряд от несамостоятельного?

4. За счет каких факторов поддерживается самостоятельный разряд?

5. Какие виды самостоятельного разряда вы знаете?

6. Что такое плазма?

7. Приведите примеры вещества, находящегося в состоянии плазмы?

II. Самостоятельная работа

1. Под действием ионизатора газ становится проводником; заряженный электроскоп, стоящий рядом, начинает быстро разряжаться. Почему после удаления ионизатора разряд прекращается?

A. Ионизатор разрядил электроскоп.

Б. В результате рекомбинации заряженные частицы быстро исчезают, превращаясь в нейтральные атомы, газ становится непроводником.

B. В газе будет только одноименный заряд.

2. Почему для уменьшения потерь электроэнергии на коронный разряд в линиях электропередач высокого напряжения применяют провода возможно большего диаметра?

A. Напряженность поля вблизи поверхности проводника увеличивается.

Б. Напряженность поля вблизи поверхности проводника не меняется.

B. Напряженность поля вблизи поверхности проводника уменьшается.

3. Какой вид разряда имеет место в лампах дневного света? Назовите носители зарядов при этом разряде.

A. Тлеющий: электроны, ионы газа и поров ртути.

Б. Коронный: электроны, ионы газа.

B. Искровой: электроны, ионы газа.

4. Как зависит проводимость газов от давления?

A. Не зависит.

Б. Чем больше давление, тем больше проводимость.

B. Чем больше давление, тем меньше проводимость.

5. Какие физические явления используются для ионизации газа?

1. Увеличение температуры.

2. Рентгеновские лучи.

3. Уменьшение давления.

4. Радиоактивность.

5. Ультрафиолетовое излучение.

А. 1,2,3,5.

Б. 1,2,4,5.

В. 1,2,3.

6. Сила тока насыщения в газе зависит:

1. От положенного напряжения.

2. Действия ионизатора.

3. Объема между электродами.

А. 1.

Б. 1,2.

В. 2,3.

7. Плоский конденсатор, значение напряжения на котором близко к пробойному, отсоединили от источника тока. Наступит ли пробой, если пластины начать сближать?

A. Наступит.

Б. Не наступит.

B. Наступит, если пластины сближать с большой скоростью.

8. Коронный разряд поддерживается за счет.

A. Ионизирующим излучением.

Б. Термоэлектронной эмиссией.

B. Высокой температурой газа.

Г. Высокой напряженностью электрического поля.

9. Может возникнуть ток насыщения при самостоятельной проводимости газа?

А. Нет.

Б. Да.

Ответы: 1. Б, 2. В, 3. А, 4. В, 5. Б, 6. В, 7. Б, 8. Г, 9. А

III. Изучение нового материала

Эксперимент

К источнику тока присоединим последовательно лампу и электролитическую ванну с дистиллированной водой, в которую опущены электроды. Замкнем цепь. Лампа не горит.

Добавим в воду какую-нибудь соль (медный купорос). Лампа загорится.

Рассмотрев угольные электроды, обнаружим характерный красный цвет (медь). При протекании тока через раствор электролитов вместе с зарядом всегда переносится вещество. (Электролиз.) Носителями тока в этих проводниках являются ионы. В растворах электролитов всегда содержится некоторое число ионов. Если тока нет, они двигаются беспорядочно, но в электрическом поле положительные ионы - к катоду, отрицательные - к аноду.

Для растворов электролитов справедлив закон Ома.

При электролизе происходит выделение вещества.

где μ - молярная масса; n - валентность; N_i - число ионов, достигших электрода; m_oi - масса одного иона; q_oj - заряд одного иона; k - электрохимический эквивалент и зависит от вещества.

F - число Фарадея;

F = 9,65 · 10⁴ Кл.

Для выделения 1 моля необходимо 9,65 · 10⁴ Кл.

Отсюда можно найти заряд электрона

Применение электролиза

1. Гальваностегия (никелирование, серебрение).

2. Гальванопластика (изготовление копий) 1838 г. Б. С. Якоби.

3. Электронатирание.

4. Промышленный способ получения кислорода и водорода.

5. Очистка металлов, полученных при выплавке из руды, от прочих примесей.

6. Электрополировка поверхностей.

III. Повторение изученного

1. Почему чистая вода не проводит электричество?

2. Почему становится проводником при растворении соли?

3. Что называется электрохимическим эквивалентом?

4. Как можно определить заряд электрона?

IV. Решение задач

1. При серебрении изделия на катоде за 30 минут отложилось серебро массой 4,55 г. Определите силу тока при электролизе. (Ответ: I ≈ 2,26 А.)

2. Сколько никеля выделится при электролизе за 1 час при силе тока 10 А, если известно, что молярная масса никеля 0,0587 кг/моль, а валентность n = 2? (Ответ: 11 г.)

3. При электролизе раствора ZnSO₄, была затрачена энергия 20 гВт.ч. Определите массу выделившегося цинка, если напряжение на зажимах ванны 4 В. (Ответ: 612 г.)

4. Определите массу серебра, выделившегося на катоде при электролизе азотнокислого серебра за время 2 часа, если к ванне приложено напряжение 1,2 В, а сопротивление ванны 5 Ом. (Ответ: m = 1,9 г.)

5. Определите толщину слоя меди, выделившейся за 5 часов при электролизе медного купороса, если плотность тока 0,8 А/дм². (Ответ: h = 5,3 · 10^-5 м.)

Домашняя работа

П. 122, задача 7-8 на. 317.