Công thức định luật Faraday hay nhất - Vật lí lớp 11

Công thức định luật Faraday hay nhất

Với loạt bài Công thức định luật Faraday Vật Lí lớp 11 sẽ giúp học sinh nắm vững công thức, từ đó có kế hoạch ôn tập hiệu quả để đạt kết quả cao trong các bài thi môn Vật Lí 11.

Bài viết Công thức định luật Faraday hay nhất gồm 4 phần: Định nghĩa, Công thức - Đơn vị đo, Mở rộng và Bài tập minh họa áp dụng công thức trong bài có lời giải chi tiết giúp học sinh dễ học, dễ nhớ Công thức định luật Faraday Vật Lí 11.

                               Công thức định luật Faraday hay nhất

1. Định nghĩa

Hiện tượng dương cực tan xảy ra khi các anion đi tới anôt kéo các ion kim loại của điện cực vào trong dung dịch.

Ví dụ: Xét trường hơp bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 với cực dương bằng đồng: 

  Khi có dòng điện chạy qua, cation Cu2+ chạy về catôt và nhận electron trở thành nguyên tử Cu bám vào điện cực.

Cu2+  + 2e- → Cu

  Ở anôt, electron bị kéo về cực dương của nguồn điện, tạo điều kiện hình thành ion Cu2+ trên bề mặt tiếp xúc với dung dịch.

Cu → Cu2+   + 2e- 

  Khi anion (SO4)2- chạy về anôt, nó kéo  ion Cu2+ vào dung dịch. Như vậy, đồng ở anôt sẽ tan dần vào trong dung dịch. Đó là hiện tượng dương cực tan.

Công thức định luật Faraday hay nhất

Khi xảy ra hiện tượng dương cực tan, dòng điện trong chất điện phân tải điện lượng cùng với vật chất  (theo nghĩa hẹp) nên khối lượng chất đi đến điện cực:

+ Tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình điện phân;

+ Tỉ lệ thuận với khối lượng của ion (hay khối lượng mol nguyên tử A của nguyên tố tạo nên ion ấy);

+ tỉ lệ nghịch với điện tích của ion (hay hóa trị n của nguyên tố tạo ra ion ấy)

* Định luật Fa-ra-đây thứ nhất

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

* Định luật Fa-ra-đây thứ hai

  Đương lượng điện hoá k của một nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam Công thức định luật Faraday hay nhất của nguyên tố đó. Hệ số tỉ lệ là Công thức định luật Faraday hay nhất, trong đó F gọi là số Fa-ra-đây.

2. Công thức – đơn vị đo

* Định luật Fa-ra-đây thứ nhất

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

m = k.q

Trong đó:

+ k gọi là đương lượng điện hoá của chất được giải phóng ở điện cực;

+ q là điện lượng chạy qua bình điện phân, có đơn vị Culong;

+ m là khối lượng vật chất được giải phóng ở điện cực của bình điện phân, có đơn vị gam (g).

* Định luật Fa-ra-đây thứ hai

Đương lượng điện hoá k của một nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam Công thức định luật Faraday hay nhất của nguyên tố đó. Hệ số tỉ lệ là Công thức định luật Faraday hay nhất, trong đó F gọi là số Fa-ra-đây.

Công thức định luật Faraday hay nhất

 Trong đó:

+ k là đương lượng điện hóa.

+ F là số Fa-ra-đây, F = 96494 C/mol, thường lấy chắn là F = 96500 C/mol.

+ A là khối lượng mol nguyên tử của nguyên tố tạo nên ion, có đơn vị gam.

+ n là hóa trị của nguyên tố tạo ra ion.

* Kết hợp hai định luật Fa-ra-đây, ta được công thức Fa-ra-đây:

Công thức định luật Faraday hay nhất

Trong đó:

 + m là chất được giải phóng ở điện cực, tính bằng gam.

+ F là số Fa-ra-đây, F = 96494 C/mol, thường lấy chắn là F = 96500 C/mol.

+ A là khối lượng mol nguyên tử của nguyên tố tạo nên ion, có đơn vị gam.

+ n là hóa trị của nguyên tố tạo ra ion.

+ I là cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân, có đơn vị ampe (A);

+ t là thời gian dòng điện chạy qua bình điện phân, có đơn vị giây (s).

3. Mở rộng

Khối lượng vật chất giải phóng ở điện cực dương cũng bằng khối lượng vật chất bám vào cực âm.

Từ công thức định luật Fa-ra-đây, ta có thể suy ra các đại lượng cường độ dòng điện, thời gian điện phân, khối lượng mol nguyên tử (từ đó xác định tên nguyên tố).

Công thức định luật Faraday hay nhất

                                Công thức định luật Faraday hay nhất

4. Bài tập minh họa

Bài 1: Một bình điện phân đựng dung dịch AgNO3 có điện trở là 2,5 Ω. Anốt của bình điện phân bằng bạc (Ag) và hiệu điện thế đặt vào hai điện cực của bình là 10V. Tính khối lượng m của bạc bám vào catốt sau 16 phút 5 giây. Khối lượng nguyên tử của bạc là A=108 và hóa trị n = 1.

Bài giải:

Đổi 16 phút 5 giây = 965 giây

Cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân là: Công thức định luật Faraday hay nhất 

Khối lượng bạc bám vào catốt sau 16 phút 5 giây là: 

Công thức định luật Faraday hay nhất

Đáp án: 4,32 g

Bài 2: Người ta muốn bóc một lớp đồng dày d = 10μm trên một bản đồng diện tích S = 1cm2 bằng phương pháp điện phân. Cường độ dòng điện là 0,010 A. Tính thời gian cần thiết để bóc được lớp đồng. Cho biết đồng có khối lượng riêng là D = 8900 kg/m3, khối lượng mol 64 g/mol và hóa trị 2.

Bài giải:

Khối lượng đồng phải bóc đi:

m = D.V = D.S.d = 8900.1.10-4.10.10-6 = 8,9.10-6  (kg) = 8,9.10-3 (g)

Áp dụng công thức định luật Faraday:

Công thức định luật Faraday hay nhất

Đáp án: 2683 giây

Xem thêm các Công thức Vật Lí lớp 11 quan trọng hay khác:

Giới thiệu kênh Youtube VietJack

Ngân hàng trắc nghiệm miễn phí ôn thi THPT Quốc Gia tại khoahoc.vietjack.com

CHỈ CÒN 250K 1 KHÓA HỌC BẤT KÌ, VIETJACK HỖ TRỢ DỊCH COVID

Tổng hợp các video dạy học từ các giáo viên giỏi nhất - CHỈ TỪ 399K tại khoahoc.vietjack.com

Tổng đài hỗ trợ đăng ký khóa học: 084 283 45 85


Các loạt bài lớp 12 khác