Bài 19: Dòng điện trong chất điện phân. Định luật Fa-ra-đây - Giải BT Vật Lí 11 nâng cao
Bài 19: Dòng điện trong chất điện phân. Định luật Fa-ra-đây
Câu c1 (trang 96 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Mô tả rõ hơn chuyển động của ion Na+ và Cl- trong chất điện phân.
Hướng dẫn giải:* Khi chưa có điện trường (chưa đặt một hiệu điện thế vào hai cực của bình điện phân) thì các ion Na+ và Cl- chuyển động nhiệt hỗn loạn trong chất điện phân và sau một thời gian ta có sự cân bằng động giữa quá trình phân li và tái hợp.
* Khi có điện trường:
+ Trong chất điện phân hình thành một điện trường hướng từ anôt sang catôt, dưới tác dụng của điện trường, các ion lúc này chuyển động có hướng.
+ Các ion Na+ dịch chuyển cùng chiều điện trường về catôt nhận một êlectron trở thành Na trung hoà, các ion Cl- ngược hướng điện trường về anôt cho một êlectron trở thành Cl trung hoà và kết hợp với Na tan lại vào dung dịch.
Như vậy trong chất điện phân có các ion âm và dương chuyển động thành dòng tạo nên dòng điện qua chất điện phân.
Câu c2 (trang 97 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Dựa vào lập luận bản chất dòng điện trong chất điện phân, hãy chứng tỏ điện trở của dung dịch điện phân giảm khi nhiệt độ tăng.
Hướng dẫn giải:Bản chất dòng điện trong chất điện phân là dòng dịch chuyển có hướng của các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm ngược chiều điện trường. Khi nhiệt độ tăng, số lượng phân tử phân li tăng dẫn đến số lượng các cặp ion được tạo thành tăng. Chính điều này làm tăng khả năng dẫn điện của dung dịch điện phân, do vậy mà điện trở của dung dịch điện phân giảm khi nhiệt độ tăng.
Câu 1 (trang 100 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Chất điện phân là gì? Cho ví dụ về chất điện phân.
Hướng dẫn giải:Các dung dịch muối, các muối nóng chảy, axit, bazo được gọi là các chất điện phân
Ví dụ: dung dịch NaOH, dung dịch axit H2 SO4…
Câu 2 (trang 100 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Hạt tải điện trong chất điện phân là các hạt nào? Tại sao dòng điện qua chất điện phân lại gây ra sự vận chuyển các chất, còn dòng điện qua kim loại không gây ra hiện tượng đó?
Hướng dẫn giải:• Hạt tải điện trong chất điện phân là các ion dương và các ion âm được tạo thành do sự phân li của các phân tử.
• Dòng điện qua chất điện phân gây ra sự vận chuyển các chất vì bản chất của các dòng điện là sự dịch chuyển của các ion. Còn dòng điện qua kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các electron tự do trong kim loại
Câu 3 (trang 100 sgk Vật Lý 11 nâng cao):Hãy phát biểu định luật Fa-Ra-Đây về hiện tượng điện phân.
Hướng dẫn giải:* Định luật Fa-ra-đây về điện phân
Khối lượng m của chất được giải phóng ra ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ với điện lượng Q chạy qua bình đó.
m = kQ
k=1,118.10-6 kg/C: đương lượng điện hóa
* Định luật II Fa-ra- đây về điện phân
Đương lượng điện hóa k của một nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam A/n của nguyên tố đó: k=c. A/n
Kí hiệu 1/c=F, F là một hằng số đối với mọi chất, gọi là số Fa-ra-đây. F≈ 96500C/mol khi m đo bằng gam.
Bài 1 (trang 100 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Chọn phát biểu đúng
A. Khi hòa tan axit, bazo hoặc muối vào trong nước, tất cả các phân tử của chúng đều bị phân li thành các ion.
B. Số cặp ion được tạo thành trong dung dịch điện phân không thay đổi theo nhiệt độ
C. Bình điện phân nào cũng có suất phản điện
D. Khi có hiện tượng dương cực tan, dòng điện trong chất điện phân tuân theo định luật Ôm.
Hướng dẫn giải:Khi có hiện tượng dương cực tan, dòng điện trong chất điện phân tuân theo định luật Ôm
Đáp án: D
Bài 2 (trang 100 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Chọn đáp số đúng
Đương lượng điện hóa của niken là k = 3.10-4 g/C. Khi cho một điện lượng 10 C chạy qua bình điện phân có anot bằng niken thì khối lượng niken bám vào catot là:
A. 0,3.10-4 g
B. 3.10-3 g
C. 0,3.10-3 g
D. 3.10-4 g
Hướng dẫn giải:Khối lượng niken bám vào catot là: m = k. Q = 3.10-4.10 = 3.10-3 g
Đáp án: B
Bài 3 (trang 100 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Chiều dày của lớp niken phủ lên một tấm kim loại là d = 0,05 mm sau khi điện phân trong 30 phút. Diện tích mặt phủ của tấm kim loại là 30cm2. Xác định cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân. Cho biết niken có khối lượng riêng là: ρ = 8,9.103 kg/m3, A = 58 và n = 2
Hướng dẫn giải:Áp dụng định luật Faraday: Khối lượng niken sinh ra bám vào tấm kim loại là:
Mà m = ρ. V = ρ. S. d
Suy ra:
Đáp số: I = 2,47 A
Bài trước: Bài 18: Hiện trượng nhiệt điện. Hiện tượng siêu dẫn - Giải BT Vật Lí 11 nâng cao