Ćwiczenie nr 34 a
Temat: Wyznaczanie równoważnika elektrochemicznego wodoru i tlenu przy pomocy aparatu Hoffmana.
LITERATURA:
1. Podręczniki uniwersyteckie z fizyki ogólnej. 2. H. Szydłowski „Pracownia fizyczna”.
3. T. Dryński „Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki”.
4. W. F. Nozdriew „Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki ogólnej”.
5. J. Smela, T. Zamorski, A. Puch „Pierwsza pracownia fizyczna- przewodnik” Wydawnictwo Oświatowe FOSZE, Rzeszów 1995.
CEL ĆWICZENIA:
1. Praktyczne zapoznanie się ze zjawiskiem elektrolizy.
2. Wyznaczenie wartości równoważnika elektrochemicznego wodoru i tlenu. 3. Zapoznanie się z budową woltametru Hofmanna.
ZAGADNIENIA KOLOKWIALNE:
1. Dysocjacja elektrolityczna. Elektroliza. Prawa elektrolizy Faradaya.
2. Mechanizm przewodnictwa elektrycznego elektrolitów, prawo Ohma dla elektrolitów. 3. Równoważnik chemiczny i elektrochemiczny pierwiastka, stała Faradaya, definicje,
jednostki w układzie SI.
4. Wyznaczenie równoważnika elektrochemicznego wodoru i tlenu przy pomocy aparatu Hoffmana - zasada pomiaru.
PRZEBIEG DOSWIADCZENIA:
1. Mierzymy gęstość elektrolitu przy pomocy aerometru. 2. Ostrożnie wlewamy elektrolit do woltametru.
4. Włączamy prąd i przy pomocy opornicy suwakowej ustalamy jego natężenie w granicach 0,4-0,5 A tak, aby pęcherzyki gazów wydzielały się szybko, ale nie gwałtownie.
Wyłączamy prąd i otwierając zawory K1 i K2 usuwamy gaz wydzielony w czasie próby. 5. Zamykamy zawory K1 i K2 . Włączamy prąd uruchamiając jednocześnie stoper. Notujemy
natężenie prądu w czasie elektrolizy „I”. Gdy gaz wydzielający się na katodzie wypełni 2/3-3/4 części rurki prąd wyłączamy. Notujemy czas przebiegu elektrolizy „t” i objętość gazów wydzielonych w rurkach „A” i „B”.
6. Przy pomocy katetometru mierzymy różnice poziomów słupów elektrolitu h1 i h2. Mierzymy temperaturę elektrolitu, uznając, że jest to temperatura wydzielonego gazu. Odczytujemy stan ciśnienia atmosferyczngo (barometr rtęciowy, pokój nr 14).
7. Obliczamy masy wydzielonych gazów korzystając ze wzoru:
0
0 V
m
gdzie: ρ0 jest gęstością, a V0 objętością gazu w warunkach normalnych.
Gęstość gazu ρ0 odczytujemy z tablic fizycznych. Natomiast V0 obliczamy z równania Clapeyrona wykorzystując dane eksperymentalne i mając na uwadze to, że w rurce woltametru znajduje się mieszanina wydzielonego gazu i pary wodnej nasyconej w danej temperaturze. Ciśnienie w woltametrze należy obliczyć korzytając z równania Daltona. Ciśnienie pary wodnej nasyconej w danej temperaturze można odczytać z tablic .
8. Mając dane masy wydzielonych gazów, „I” i „t” obliczamy równoważniki elektrochemiczne wodoru i tlenu. Oceniamy błąd pomiaru. Uzyskane wyniki porównujemy z danymi tablicowymi.
Uwaga: Należy zachować dużą ostrożność przy posługiwaniu się roztworem kwasu siarkowego. Wlewanie i wylewanie roztworu przeprowadzać w obecności asystenta technicznego, lub asystenta prowadzącego zajęcia.
Konieczne mycie rąk (zlew obok). W celu ochrony garderoby należy ubrać fartuch ochronny. Aparatura:
Aparat Hoffmana + dwie elektrody, zasilacz prądu stałego, opornica suwakowa 50 Ω, katetometr, amperomierz 0,75-3 A, roztwór wodny H2SO4 (elektrolit), barometr (sala 14), areometr.
