Vật Lí 11 Bài 14: Dòng điện trong chất điện phân

Vật Lí 11 Bài 14: Dòng điện trong chất điện phân

C1 trang 81 SGK: Để phân biệt môi trường dẫn diện có phải là chất điện phân hay không, ta có thể làm cách nào?

Trả lời:

Dòng điện trong chất điện phân không chỉ tải điện lượng mà còn tải vật chất đi theo. Tới điện cực chỉ có các electron có thể đi tiếp, còn lượng vật chất đọng lại ở điện cực, gây ra hiện tượng điện phân.

→ Để phân biệt môi trường dẫn điện có phải là chất điện phân hay không ta xem có vật chất bám lại ở trên điện cực hay không hoặc có một số chất thoát ra.

C2 trang 83 SGK: Vì sao các định luật Fa-ra-đây có thể áp dụng cả với các chất được giải phóng ở điện cực nhờ phản ứng phụ?

Trả lời:

Các định luật Fa-ra-đây có thể áp dụng cả với các chất được giải phóng ở điện cực nhờ phản ứng phụ vì dòng điện trong chất điện phân tải điện lượng và vật chất bao gồm các chất được giải phóng ở điện cực là do phản ứng phụ sinh ra. Khối lượng vật chất được giải phóng ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ thuận vơi điện lượng chạy qua bình đó.

m = k.q

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

C3 trang 83 SGK: Có thể tính số nguyên tử trong một mol kim loại từ số Fa- ra – đây được không?

Trả lời:

Theo định luật Fa-ra-đây thứ II: Giải bài tập Vật Lý 11 | Giải Lý 11

Trong đó:

n là hóa trị của nguyên tố.

A là khối lượng mol của chất được giải phóng ra ở điện cực.

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

Theo định luật Fa-ra-đây thứ nhất ta được: k = m/q

q = N.e (N là số electron tự do chạy qua bình điện phân)

Giải bài tập Vật Lý 11 | Giải Lý 11

Nếu xét 1 mol kim loại có hóa trị là 1 thì m/A = 1mol; n = 1 thì số nguyên tử trong 1mol kim loại là:

Giải bài tập Vật Lý 11 | Giải Lý 11

C4 trang 84 SGK: Tại sao khi mạ đều, muốn lớp mã điều. Ta phải quay vật cần mạ trong điện phân?

Trả lời:

Khi mạ điện, vật cần mạ là catôt, anôt là tấm kim loại để mạ. Nếu ta không quay vật cần mạ trong lúc điện phân thì lượng kim loại bám vào vật cần mạ phía đối diện anôt sẽ nhiều hơn ở các phía khác vì vậy lớp mạ sẽ không đồng đều. Muốn lớp mạ điện đều ta phải quay vật cần mạ trong lúc 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 ion: ion có thể chuyển động tự do trong dung dịch và trở thành hạt tải điện.

• Anion thường là phần ion âm của phần tử thường là gốc axit hoặc nhóm (OH)

• Cation mang điện dương là ion kim loại ion H+ hoặc một số nhóm nguyên tử khác.

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 ion dương và ion 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 electron tự do.

• Dòng điện trong chất điện phân yếu hơn trong kim loại và dòng điện trong chất điện phân không chỉ tải điện lượng mà còn tải cả vật chất.

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 ion âm (anion)

    + Sát cực âm: các ion dương (cation)

c) Ở trong lòng chất điện phân: dòng chuyển dời có hướng của các ion dương cùng chiều điện trường và ion âm 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 yếu hơn kim loại.

   + Nguyên nhân:

- mật độ các ion trong điện phân nhỏ hơn mật độ cac electron tự do trong kim loại.

- khối lượng và kích thước của các ion trong chất điện phân lớn hơn khối lượng các electron, nên tốc độ chuyển động có hướng của chúng nhỏ hơn electron.

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

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 có 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 một 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:

Giải bài tập Vật Lý 11 | Giải Lý 11 Giải bài tập Vật Lý 11 | Giải Lý 11

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 H2SO4 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.

Công thức: Giải bài tập Vật Lý 11 | Giải Lý 11

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 đồng chạy từ anot sang catot.

CuSO4 → Cu2+ + SO42-

Cu2+ -ve catot, +2e→ Cu

SO42- -ve anot, +2e→ CuSO4 + 2e-

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:

n1 là mật độ hạt tải điện ion Na+; n2 = mật độ hạt tải điện là ion Cl-.

σ là độ dẫn điện; 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 ion Na+ bằng số ion Cl-. Do đó, theo đề:

n0 là nồng độ của dung dịch NaCl:

Giải bài tập Vật Lý 11 | Giải Lý 11

→ n1 = n2 = n = n0.NA = 100.6,02.1023 = 6,02.1025 hạt/m3

Tốc độ chuyển động có hướng của các ion trong nước có thể tính theo công thức: v = μ.E

Mà ta có: Giải bài tập Vật Lý 11 | Giải Lý 11 nên ta được:

Giải bài tập Vật Lý 11 | Giải Lý 11 Giải bài tập Vật Lý 11 | Giải Lý 11

Độ dẫn điện của dung dịch NaCl là:

Giải bài tập Vật Lý 11 | Giải Lý 11

→ Điện trở suất của dung dịch NaCl:

Giải bài tập Vật Lý 11 | Giải Lý 11

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 khối lượng riêng là ρ = 8900 kg/m3.

Lời giải:

Đổi đơn vị: d = 10 μm = 10.10-6 m; S = 1 cm2 = 10-4 m2.

Khối lượng đồng cần bọc khỏi bản đồng là:

m = V.ρ = S.d.ρ = 10-4.10.10-6.8900 = 8,9.10-6 kg = 8,9.10-3 g.

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

Giải bài tập Vật Lý 11 | Giải Lý 11

Thời gian cần thiết để bọc được lớp đồng là:

Giải bài tập Vật Lý 11 | Giải Lý 11

Đáp số: t = 44,73 phút

Xem thêm các bài Giải bài tập Vật Lí 11 (có video) hay khác:

Ngân hàng trắc nghiệm lớp 11 tại khoahoc.vietjack.com

GIẢM GIÁ 40% KHÓA HỌC VIETJACK HỖ TRỢ DỊCH COVID

Đăng ký khóa học tốt 11 dành cho teen 2k4 tại khoahoc.vietjack.com

Đã có app VietJack trên điện thoại, giải bài tập SGK, SBT Soạn văn, Văn mẫu, Thi online, Bài giảng....miễn phí. Tải ngay ứng dụng trên Android và iOS.

Nhóm học tập facebook miễn phí cho teen 2k4: fb.com/groups/hoctap2k4/

Theo dõi chúng tôi miễn phí trên mạng xã hội facebook và youtube:

Nếu thấy hay, hãy động viên và chia sẻ nhé! Các bình luận không phù hợp với nội quy bình luận trang web sẽ bị cấm bình luận vĩnh viễn.


Các loạt bài lớp 11 khác
2004 - Toán Lý Hóa