Bài 14: Dòng điện trong chất điện phân

Bài 1 (trang 85 SGK Vật Lý 11): 

Nội dung của thuyết điện li là gì? Anion thường là phần nào của phân tử?

Lời giải:

* Trong dung dịch, các hợp chất hóa học như axit, bazo và muối phân li ( một phần hoặc toàn bộ) thành các nguyên tử và nhóm nguyên tử tích điện gọi là icon: icon có thể chuyển động tự do trong dung dịch và trở thành hạt tải điện.

* Anion thường là phần icon âm của phần tử.

Bài 2 (trang 85 SGK Vật Lý 11):

 Dòng điện trong chất điện phân khác dòng điện trong kim loại như thế nào?

Lời giải:

* Dòng diện trong các chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của các icon dương và icon âm. Dòng điện trong các chất điện phân không chỉ tải điện lượng mà còn tải vật chất đi theo.

* Còn dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các eelectron tự do.

Bài 3 (trang 85 SGK Vật Lý 11):

 Hãy nói rõ hạt tải điện mạng điện trên các phần khác nhau của mạch điện có chứa bình điện phân:

a) Dây dẫn và điện cực kim loại.

b) Ở sát bề mặt của hai điện cực.

c) Ở trong lòng chất điện phân.

Lời giải:

Hạt tải điện mang dòng điện trên các phần tử của mạch điện có chứa bình điện phân:

a) Trong phần dây dẫn và các điện cực kim loại: hạt tải điện là các electron tự do.

b) Ở sát bề mặt hai điện cực.

* sát cực dương: các icon âm ( anion)

* Sát cực âm: các icon dương (cation)

c) Ở trong lòng chất điện phân: dòng chuyển dời có hướng của các icon cùng chiều điện trường: icn ngược chiều điện trường.

Bài 4 (trang 85 SGK Vật Lý 11):

 Chất điện phân thường dẫn điện tốt hơn hay kém hơn kim loại? Tại sao?

Lời giải:

* Chất điện phân thường dẫn diện tốt hơn kim loại.

* Nguyên nhân:

– Mật độ các icon con trong điện phân nhở hơn mật độ cac electron tự do trong kim loại.

– Khối lượng và kích thước của cac icon trong chất điện phân lớn hơn khối lượng các eelectron, nên tốc độ chuyển động có hướng của chúng nhỏ hơn electron.

– Môi trường dung dịch điện phân mất trật tự, nên cản trở mạnh chuyển động có hướng của các icon.

Bài 5 (trang 85 SGK Vật Lý 11): 

Hai bể điện phân: bể A để luyện nhôm, bể B để mạ niken. Hỏi bể nào có cực dương tan? Bể nào có suất phản điện?

Lời giải:

* Bể A để luyện nhôm có cực dương bằng than (graphit) nên không có hiện tượng cục dương tan.

* Bể A để mạ niken có cực dương là niken và chất điện phân NiSO4 thì sẽ có cực dương tan.

* Bể nào không có cực dương tan thì sẽ đóng vai trò là máy thu và khi đó suất phản điện => bể A để luyện nhôm có suất phản điện.

Bài 6 (trang 85 SGK Vật Lý 11):

 Phát biểu định luật Fa-ra- đây, công thức Fa-ra-đây và đơn vị dùng trong công thức này.

Lời giải:

* Định luật Fa-ra-đây thứ I

Khối lượng của vật chất được giải phóng ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình đó.

m=kq

k: đương lượng điện hóa của chất được giải phóng ở điện cực.

* Định luật Fa-ra-đây thứ hai

Đương lượng điện hóa k của mọt nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam A/n của nguyên tố đó. Hệ số tỉ lệ là 1/F’ trong đó F là số Fa-ra-đây.

Bài 7 (trang 85 SGK Vật Lý 11): 

Khi điện phân dung dịch H2 SO4 với điện cực bằng graphit, ta thu được khí oxi bay ra. Có thể dùng công thức Fa-ra-đây để tính khối lương oxi bay ra được không?

Lời giải:

Khi điện phân dung dịch H2 SO4 với điện cực bằng graphit, ta thu được khí oxi bay ra. Trong trường hợp đó có thể dùng công thức Fa-ra-đây để tính khối lượng oxi bay ra. Côn thức:

Bài 8 (trang 85 SGK Vật Lý 11):

 Phát biển nào chính xác?

Dòng điện trong chất điện phân là chuyển động có hướng của:

A. các chất tan trong dung dịch

B. các icon dương trong dung dịch

C. các icon dương và các icon âm dưới tác đụng của điện trường trong dung dịch

D. các icon dương và icon âm theo chiều điện trường trong dung dịch.

Lời giải:

Dòng điện trong chất điện phân là chuyển động có hướng của các icon dương và các icon âm dưới tác dụng của điện trường trong dung dịch.

Đáp án: C

Bài 9 (trang 85 SGK Vật Lý 11): 

Phát biển nào chính xác?

Kết quả cuối cùng của quá trình điện phân dung dịch CuSO4 với điện cực bằng đồng là:

A. không có thay đổi gì ở bình điện phân.

B. anot bị ăn mòn.

C. đồng bám vào catot.

D. đồng chạy từ anot sang catot.

Lời giải:

Kết quả cuối cùng của quá trình điện phân dung dịch CuSO4 với điện cực bằng đồng là chạy từ anot sang catot.

Đáp án: D

Bài 10 (trang 85 SGK Vật Lý 11)

 ion Na+ và Cl- trong nước có thể tính theo công thức: v=μE trong đó E là cường độ điện trường, μ là độ linh động có giá trị lần lượt là 4,5.10-8 m2/ V.s. Tính điện trở suất của dung dịch NaCl nồng độ 0,1 mol/l, cho rằng toàn bộ các phần tử NaCl đều phân li thành icon.

Lời giải:

Gọi j là mật độ dòng diện = lượng điện tích qua một đơn vị tiết diện thẳng của dây dẫn trong 1s

n là mật độ hạt tải điện là icon Na+ ; n = mật độ hạt tải điện là icon Cl-.

σ là điện suất.

ρ=1/σ là điện trở suất.

Vì Na+ nhẹ hơn Cl- nên có độ linh động μ+>μ-

μ+=6,8.10-8 m2/ V.s; μ-=4,5.10-8 m2/ V.s

Khi phân li, số icon Na+ bằng số icon Cl-. Do đó, theo đề:

Điện trở suất của dung dịch NaCl:

Bài 11 (trang 85 SGK Vật Lý 11):

 Người ta muốn bọc một lớp đồng dày d = 10 μm trên một bản đồng điện tích S=1cm2 bằng phương pháp điện phân. Cường độ dòng điện là 0,010A. Tính thời gian cần thiết để bọc được lớp đồng. Cho biết đồng có khố lượng riêng là ρ=8900 kg/m3.

Lời giải:

Khối lượng đồng cần bọc khỏi bản đồng là:

m=V.ρ=S.d.ρ= 10-4.10.10-6.8900.10-3=8,9.10-3 g

Mặt khác, theo định luật Fa-ra-đây khối lượng đồng cần bóc khỏi bảnh đồng trong thời gian t là:

Thời gian cần thiết để bóc được lớp đồng là:

Đáp số: t= 44,73 phút