Chương III: Bài tập dòng điện trong chất điện phân
Chương III: Bài tập định luật Ôm cho mạch chứa bình điện phân
Bài tập dòng điện trong chất điện phân. Các dạng bài tập dòng điện trong chất điện phân. Phương pháp giải bài tập dòng điện trong chất điện phân chương trình vật lý lớp 10 cơ bản, nâng cao.
Chương III: Bài tập dòng điện trong chất điện phân
I/ Tóm tắt lý thuyết
II/ Bài tập dòng điện trong chất điện phân cơ bản
Bài tập 1. Hai bình điện phân: (FeCl3/Fe và CuSO4/Cu) mắc nối tiếp. Sau một khoảng thời gian, bình thứ nhất giải phóng một lượng sắt là 1,4 g. Tính lượng đồng giải phóng ở bình thứ hai trong cùng khoảng thời gian đó. Biết nguyên tử lượng của đồng và sắt là 64 và 56, hóa trị của đồng và sắt là 2 và 3.
m2=1f1f A2n2A2n2 It. (2)
chia (2) cho (1) => m2=2,4g
Bài tập 2. Hai bình điện phân: (CuSO4/Cu và AgNO3/Ag) mắc nối tiếp trong một mạch điện. Sau một thời gian điện phân, khối lượng catôt của hai bình tăng lên 2,8 g. Biết nguyên tử lượng của đồng và bạc là 64 và 108, hóa trị của đồng và bạc là 2 và 1.
a) Tính điện lượng qua các bình điện phân và khối lượng Cu và Ag được giải phóng ở catôt.
b) Nếu cường độ dòng điện bằng 0,5 A. Tính thời gian điện phân.
=> q=1930 (C) => m1=0,64 g; m2=2,16 g.
b) Thời gian điện phân: t=q/I=3860 s
Bài tập 3. Một bộ nguồn điện gồm 30 pin mắc thành 3 nhóm nối tiếp, mỗi nhóm có 10 pin mắc song song; mỗi pin có suất điện động 0,9 V và điện trở trong 0,6 Ω. Một bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 có điện trở 205 Ω được mắc vào hai cực của bộ nguồn nói trên. Anôt của bình điện phân bằng đồng. Tính khối lượng đồng bám vào catôt của bình trong thời gian 50 phút. Biết Cu có A=64; n=2.
I =EbR+rbEbR+rb=0,01316 A => m=0,013 g.
Bài tập 4. Chiều dày của một lớp niken phủ lên một tấm kim loại là h=0,05 mm sau khi điện phân trong 30 phút. Diện tích mặt phủ của tấm kim loại là 30 cm2. Xác định cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân. Biết niken có A=58, n=2 và có khối lượng riêng là ρ= 8,9 g/cm3.
Bài tập 5. Muốn mạ đồng một tấm sắt có diện tích tổng cộng 200 cm2, người ta dùng tấm sắt làm catôt của một bình điện phân đựng dùng dịch CuSO4 và anôt là một thanh đồng nguyên chất, rồi cho dòng điện có cường độ I=10 A chạy qua trong thời gian 2 giờ 40 phút 50 giây. Tìm bề dày lớp đồng bám trên mặt tấm sắt. Cho biết đồng có A=64; n=2 và có khối lượng riêng ρ=8,9.103 kg/m3.
Bài tập 6. Người ta dùng 36 nguồn giống nhau, mỗi nguồn có suất điện động Eo=1,5 V, điện trở trong r=0,9 Ω để cung cấp điện cho một bình điện phân đựng dung dịch ZnSO4 với cực dương bằng kẽm, có điện trở R=3,6 Ω. Hỏi phải mắc hỗn hợp đối xứng bộ nguồn như thế nào để dòng điện qua bình điện phân là lớn nhất. Tính lượng kẽm bám vào catôt của bình điện phân trong thời gian 1 giờ 4 phút 20 giây. Biết Zn có A=65; n=2.
Eb=yEo=54x54x ;
rb=y.rxy.rx=32,4x232,4×2;
I=EbR+rbEbR+rb = 543,6x+32,4x543,6x+32,4x .
Để I=Imax thì 3,6x=32,4x32,4x => x=3.
Vậy phải mắc thành 3 nhánh, mỗi nhánh có 12 nguồn mắc nối tiếp.
Khi đó Imax=2,5 A; m=3,25 g.
Bài tập 7. Điện phân dung dịch H2SO4 với các cực làm bằng platin, ta thu được khí hydro và oxi ở các cực. Tìm thể tích khí hydro thu được ở catốt (ở đktc) nếu dòng điện là 5A, thời gian điện phân là 32phút 10giây.
=> V = (0,1/2)*22,4 = 1,12 lít
Bài tập 8. Khi điện phân dung dịch muối ăn trong nước, người ta thu được khí hydro tại catốt. Khí thu được có thể tích 1lít ở 270C và 1atm. hỏi điện lượng đã dịch chuyển qua bình điện phân bằng bao nhiêu?
pV/T = poVo/To => 1*1/(27+273) = 1*Vo/273 => Vo = 0,91 (lít)
=> m = (Vo/22,4)*2 = 0,08125(g)
[cách khác pV = (m/µ)RT => m = µPV/RT = 2.1.1/(0,082.300) = 0.0813(g)]
m = A.q/(96500n) => q = 7840C (A = 1)
Bài tập 9. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa khối lượng chất giải phóng ra ở điện cực của bình điện phân và điện lượng tải qua bình.
Đương lượng điện hóa của chất điện phân trong bình này là:
Bài tập 10. Bình điện phân có anốt làm bằng kim loại của chất điện phân có hóa trị 2. Cho dòng điện 0,2A chạy qua bình trong 16 phút 5 giây thì có 0,064g chất thoát ra ở điện cực. Kim loại dùng làm anot của bình điện phân là:
Bài tập 11. Người ta muôn bóc một lớp đồng dày d = 10µm trên một bản đồng có diện tích S = 1cm2 bằng phương pháp điện phân. Cường độ dòng điện là 0,01A. Tính thời gian cần thiết để bóc được lớp đồng. Cho biết đồng có khôi lượng riêng ρ
= 8900kg/m2.
.V = ρ.d.S = 8,9.19-6kg
m = AIt/(96500n) => t = 2,68.103(s)