Методика выполнения работы

Д

Рис. 17.

Медный кулонометр

ля приготовления медного кулонометра берется фарфоровый или стеклянный стакан объемом в 300 — 400мл. Крышка стакана должна быть изготовлена из пластмассы и иметь зажимные уст­ройства для крепления трех медных электродов (см. рис. 17). Один из электродов является катодом. Он устанавливается посередине крышки, а крайние служат анодами. Таким расположением дости­гается наиболее равномерное распределение тока на катоде. Площадь к атода подбирают в соответствии с силой тока, который будет про­текать через кулонометр. Она должна быть такой, чтобы плотность тока на катоде укладывалась в указанные выше пределы.

Перед началом опыта медные электроды зачищают наждачной бумагой, промывают дистиллированной водой, этиловым спиртом и выдерживают на воздухе в течение 10—15 мин. Катод перед на­чалом опыта должен быть покрыт свежеосажденной медью. Для этого закрепляют электроды в крышке, как это было указано ранее: зали­вают в стакан электролит и погружают электроды. Подключают ячейку в цепь, как показано на рис. 18. Реостатом регулируют силу тока, чтобы на катоде плотность тока была ~ 2 ма/см². Электролиз ведут в течение 1 ч. Затем катод вынимают и промывают последова­тельно дистиллированной водой и этиловым спиртом. Осторожно высушивают на воздухе в течение 10—15 мин при температуре не выше 40—50° С (свежеосажденная медь легко окисляется) и взвеши­вают на аналитических весах. Затем катод крепится на прежнее место, электроды погружаются в электролит (ячейка должна быть отключена от цепи), и кулонометр готов для включения в рабочую цепь. При этом необходимо особенно внимательно следить, чтобы взвешенный электрод был включен катодом, а не анодом.

После окончания опыта катод промывают дистиллированной водой и взвешивают. Разность двух весов дает количество осаж­денной меди. Общее количество электричества, протекшего через данную цепь в течение опыта, рассчитывают по закону Фарадея.

m = (1)

Проверка калибровки амперметра

Для работы собирается электрическая цепь (см. рис. 18). Тип кулонометра указывается преподавателем. Для проверки выбираются три отсчета на шкале прибора (в начале, середине и конце шкалы). Электролиз ведут в течение 1—1,5 ч.

Результаты измерений записываются в табл. 1 (см. форму отчета).

Рис. 18.

Электрическая схема включения медного кулонометра

Форма отчета

1. Указать цель работы.

2. Составить блок-схему исследования.

3. Привести схему включения медного кулонометра.

4. Рассчитать количество электричества по уравнению (1).

5. Таблица I.

Таблица 1

№ п.п	Сила тока по прибору i, а	Время электролиза τ, ч	Количество электричества по кулонометру Q, к	Сила тока по расчету i, а	Абсолютная ошибка прибора	Относитель­ная ошибка прибора

6. Вывод.

Лабораторная работа № 20. Выход по току.

Цель работы:

Освоить навыки проведения электролиза.

Приборы и посуда:

1. Медный кулонометр.

Реактивы и материалы:

1. Раствор сульфата никеля;

2. Раствор хлорида аммония;

3. Раствор борной кислоты;

4. Раствор серной кислоты (ω =2 %);

5. Этиловый спирт;

6. Дистиллированная вода.

Кажущиеся отклонения от закона Фарадея чаще всего наблю­даются при катодном восстановлении электроотрицательных метал­лов, когда возникает возможность затраты части электрического тока на разряд ионов водорода, и при восстановлении ионов ме­талла не до металлического состояния, а до ионов низшей валент­ности. Например, двухвалентная медь может восстановиться до одновалентной.