14.2 Методика проведения опыта
Собрать прибор как это показано на рис.1. Заполнить электролитические ячейки соответствующим раствором электролита. Подготовить рабочий электрод (обезжирить поверхность, промыть дистиллированной водой, высушить фильтровальной бумагой, взвесить с точностью до 0,0002 г). Провести электролиз (время электролиза и силу тока указывает преподаватель). Взвесить рабочий электрод после опыта с точностью до 0,0002 г, предварительно промыв его водой и высушив фильтровальной бумагой.
свинцевание
блестящее
меднение
никелирование
цинкование
кулонометрия
(–)
(+)
А
К(–) А(+) К(–) А(+) К(–) А(+) К(–) А(+) К(–) А(+)
Рис. 1 Прибор для проведения электролиза.
Результаты опыта записать в табл. 2.
Таблица 2. Результаты опыта.
|
Название электролита |
Масса электрода до опыта, г |
Масса электрода после опыта, г |
Время электролиза, с |
Сила тока, А |
Площадь покрытия, см2 |
|
свинцевание |
|
|
|
|
|
|
блестящее меднение |
|
|
|
|
|
|
никелирование |
|
|
|
|
|
|
цинкование |
|
|
|
|
|
|
кулонометрия |
|
|
|
|
|
По данным табл. 2 произведите следующие расчеты:
1)
Рассчитайте теоретическую силу тока в
цепи (
),
считая, что выход металла по току в
кулонометрии равен 100
%:
(7)
где
– изменение массы электрода в кулонометрии;
n – валентность меди;
F – постоянная Фарадея;
Ar – атомная масса меди;
t – время электролиза.
2) Определите ошибку амперметра, пользуясь соотношением:
(8)
где
–сила тока в цепи,
А;
–сила
тока, заданная по амперметру, А.
3) Используя формулы (4), (6), (9) и (10) вычислите теоретическую массу металла, восстановившегося на катоде; выход металла по току для всех случаев электролиза (кроме кулонометрии); плотность по току; толщину покрытия:
Плотность тока вычисляется по формуле:
(9)
где I – сила тока, А;
S – площадь покрытия, см2
Толщина покрытия рассчитывается по формуле:
(10)
где
– изменение массы рабочего электрода
в процессе электролиза,г;
S – площадь покрытия, см2;
–плотность
металла покрытия, г/см3.
Исходя из проведенных расчетов, сформулируйте выводы.
14.3 Необходимый уровень подготовки студентов
1. Знать понятия: электролиз, выход металла по току.
2. Знать законы Фарадея для электролиза.
3. Уметь определять порядок разряда ионов на аноде и катоде.
4. Уметь записывать схемы электродных процессов при электролизе расплавов и растворов электролитов с инертным и растворимым анодами.
5. Иметь общее представление о применении электролиза.