Thí nghiệm môn Vật lý - Bài 8: Đo số faraday và điện tích nguyên tố

Bài Thí nghiệm Vật Lý. Bài 8:Đo số Faraday và điện tích nguyên tố I. Mục đích. - Xác định số Faraday và điện tích Electron bằng phương pháp điện phân. II. Nguyên tắc. Trong dung dich điện phân có sự phân ly thành các ion (+) và ion (-). Khi cho dòng điện chạy qua dung dịch ( dòng một chiều ) ion (+) về cực (-); ion (-) về cực (+). Sự giải phóng các chất ở điện cực thoả mãn định luật Faraday. - Định luật Faraday thứ nhất cho biết mối liên hệ giữa khối lượng chất thoát ra ở điện cực và điện lượng Q chạy qua bình điện phân. M=K.Q (1) Trong đó: K là đương lượng điện hoá phụ thuộc vào bản chất hoá học của chất thoát ra ở điện cực. - Định luật Faraday thứ hai xét đến giá trị của đương lượng điện hoá: (2) trong đó: A: là khối lượng nguyên tử. Z : là hoá trị. C: là hệ số tỉ lệ như nhau với mọi chất. Đặt thì: (3) Đặt (3) vào (1) ta có: (4) Đại lượng F gọi là số Faraday. Đại lượng A/Z gọi là đương lượng kilogam của một chất. F= C Đương lượng kilogam Theo (4) ta thấy rằng số Faraday F và độ lớn bằng giá trị của điện lượng qua bình điện phân giải phóng được một đương lượng kilogam ở điện cực. Đơn vị của Ta lại có (5) Với N=6,023.1026 là số Avogadro Từ (3) và (5) ta suy ra: (6) và (7) Như vậy đo được M và Q ở (1) thì ta sẽ xác định được K. Từ (6) xác định được F. Từ (7) xác định được e. Bình điện phân CuSO4 A Hình 1. R E III. Hướng dẫn thực hành. 1. Dụng cụ: - Bình điện phân chứa dung dịch CuSO4. - Hai cực bằng đồng (Cu). - Nguồn điện một chiều. - Biến trở, ngắt điện, ampe kế, đồng hồ đếm giây. - Cân chính xác. 2. Trình tự thí nghiệm. - Mắc mạch điện theo hình 1. Dùng giấy nháp đánh cạch cực âm của bình điện phân. - Dung cân chính xác cân khối lượng ban đầu m1 của cực âm rồi đặt vào bình điện phân. - Đóng khoá K, bấm đồng hồ, điều chỉnh nhanh cho kim ampe kế chỉ 0,1 A: giữ cho dòng điện không đổi trong thời gian 30-40 phút. - Ngắt mạch đồng thời bấm đồng hồ, nhắc cực âm ra khỏi mạch. - Nung cho khô cực âm rồi đưa lên cân xác định khối lượng của nó. Như vậy khối lượng chất thoát ra ở cực âm: M = m2 - m1. Từ (1) xác định K rồi tư (6) xác định F, từ (7) xác định e. Thực hiện các thoa tác trên như vậy lạ lau sạch cực âm tiến hành 2 lần nữa một cách tương tự. Ghi số liệu vào bảng 1. Bảng 1. Đo m1 m2 t Lần 1 30' Lần 2 40' Lần 3 50' Nhận xét kết quả đo: Chú ý: Thí nghiệm xong phải rửa sạch hai bản cực. IV. Câu hỏi kiểm tra: 1. Nêu ý nghĩa vật lý của số Faraday và điện tích nguyên tố e. 2. Trong quá trình đo vì sao phải giữ cho Cu qua bình luôn luôn không đổi. 3. Phép đo có độ chính xác phụ thuộc yếu tố nào?.