1-й закон Фарадея з Cobra SMARTsense

Закони Фарадея вважають основними законами електролізу; вони описують, як електрична енергія рухає хімічні реакції в електролітах.

У цьому досліді учні знайомляться з принципом 1-гозакону Фарадея: він стверджує, що кількість речовини, виділеної на електроді, прямо пропорційна електричному заряду, який пройшов крізь електроліт.

Закон дає змогу точно передбачити виділену кількість речовини, якщо відомі сила струму й час. Тим самим він становить основу для розрахунку процесів електролізу в лабораторії та промисловості.

Попередні знання

Учні мають уже бути обізнані з принципом електролізу. Також вони мають бути обізнані з перенесенням заряду, силою струму та провідністю. Крім того, вони мають уже мати теоретичні базові знання про закони Фарадея.

Принцип

1-йзакон Фарадея, сформульований 1834 року Майклом Фарадеєм, стверджує, що кількість речовини, виділеної на електроді, прямо пропорційна електричному заряду, який пройшов крізь електроліт.

Навчальна мета

Учні знайомляться з 1-м законом Фарадея на досліді й доводять його правильність. Вони усвідомлюють, що виділена при електролізі кількість речовини пропорційна добуткові сили струму на час.

Завдання

Учні виконують електроліз і зважуванням електродів доводять 1-й закон Фарадея. У цьому досліді розчин купрум сульфату піддають електролізу протягом трьох різних проміжків часу (5, 10 і 15 хвилин) і зважують виділену на електроді кількість міді.

• На цей дослід поширюються загальні вказівки щодо безпечного експериментування на уроках природничих наук.
• Під час досліду всі присутні в приміщенні особи мають носити захисні окуляри!
• Щодо H- і P-фраз, будь ласка, звертайтеся до паспорта безпеки відповідного реактиву.

Закони Фарадея відкрив 1834 року Майкл Фарадей; вони становлять основу електролізу, яким ми його знаємо сьогодні.

Електроліз використовують, щоб добуватиабо очищати метали. Так можна, наприклад, електрохімічно одержувати алюміній чи мідь.

1-йзакон Фарадея стверджує, що кількість речовини, виділеної на електроді, прямо залежить від електричного заряду, який протікає крізь розчин. Цей важливий основний принцип електрохімії досліджують у цьому досліді.

1. Склади установку для електролізу й запусти електроліз.
2. Зваж використані мідні електроди до й після (аналітичні терези!) і запиши свої спостереження.
3. Виконай електроліз із трьома різними тривалостями реакції (5, 10 і 15 хвилин).
4. Доведи, що (за сталої сили струму) справджується: маса пропорційна добуткові сили струму на час

iOS

Android

Windows

1. Огляньте обидва мідні електроди: якщо метал за час зберігання окиснився, скористайся шматком наждачного паперу, щоб зняти оксидний шар.
2. Зваж обидва електроди й запиши початкову масу.
3. Приготуй електроліт: налий для цього бл. розчину купрум сульфату, а потім сульфатної кислоти у рифлену ванночку.
4. Розмісти мідні електроди в рифленій ванночці так, щоб вони не торкалися один одного (див. рисунок).

Зважай далі на колір з'єднань: синій (мінус-полюс) завжди до синього (чорного), а червоний (плюс-полюс) завжди до червоного!

З'єднай провідники за допомогою перехідних штекерів із датчиком Cobra SMARTsense Voltage.

Тепер склади установку для електролізу так, як показано на рисунку праворуч.

1. З'єднай датчик Cobra SMARTsense Voltage за допомогою затискачів «крокодил» із мідними електродами.
2. Настроми на затискачі «крокодил» на електродах ще по одному з'єднувальному кабелю і на його вільному кінці теж закріпи затискач «крокодил».

Затискачі «крокодил» поки що неприєднуй до батареї.

• Запусти measureAPP на мобільному пристрої.
• Натисни на датчику кнопку «Пуск» приблизно на 3 секунди.
• Приєднай датчик, торкнувшись поряд з описом датчика в measureAPP.
• Налаштуй показ виміряних значень, торкнувшись над діаграмою.

Вимірювання напруги

1. Тепер приєднай затискачі «крокодил» до батареї. Синій (мінус-полюс) завжди до синього (чорного), а червоний (плюс-полюс) завжди до червоного!
2. Стеж за тим, щоб записати, який електрод, тобто яка мідна пластина, приєднаний до плюс-полюса, а який - до мінус-полюса батареї. Якщо здійматимуться пари, не вдихай їх!
3. Дай електролізу йти одну хвилину й запиши значення напруги.

• Запусти measureAPP на мобільному пристрої.
• Натисни на датчику кнопку «Пуск» приблизно на 3 секунди.
• Приєднай датчик, торкнувшись поряд з описом датчика в measureAPP.
• Налаштуй показ виміряних значень, торкнувшись над діаграмою.

Підготовка до вимірювання сили струму

1. Помий мідні електроди й ретельно висуши їх.
2. Зваж електроди й запиши маси в таблицю на слайді Результати вимірювань як для часу 0.
3. Для вимірювання струму датчик Voltage замінюють на датчик Current, а коло вмикають послідовно. Склади тепер коло так, як показано праворуч. Затискачі «крокодил» поки що неприєднуй до батареї!

Вимірювання сили струму

1. Знову стеж за тим, щоб записати, який електрод приєднаний до плюс-полюса, а який - до мінус-полюса батареї. Якщо здійматимуться пари, не вдихай їх!
2. Тепер приєднай батарею.
3. Дай електролізу йти 5 хвилин і запиши значення сили струму.

1. Заверши електроліз: від'єднай батарею й зачекай, доки вода охолоне.
2. Обережно обмий обидва електроди, висуши й зваж їх. Запиши маси в таблицю на слайді Результати вимірювань.
3. Продовж електроліз ще на 5 хвилин, а потім повтори кроки 1 і 2.
4. Повтори електроліз утретє й востаннє протягом 5 хвилин, а після цього знову виконай кроки 1 і 2.

Придивившись, можна побачити перші газові бульбашки між електродами.