Công thức tính khối lượng vật được giải phóng hay nhất - Vật lí lớp 11
Công thức tính khối lượng vật được giải phóng hay nhất
Công thức tính khối lượng vật được giải phóng 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 Vật Lí 11.
Bài viết Công thức tính khối lượng vật được giải phóng 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 tính khối lượng vật được giải phóng Vật Lí 11.
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.
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 giải phóng ở 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)
2. Công thức – đơn vị đo
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).
Đương lượng điện hoá k của một nguyên tố được xác định bởi công thức:
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 công thức trên, ta được công thức Fa-ra-đây xác định chất giải phóng ở điện cực:
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. Nên nhiều bài toán không hỏi khối lượng chất giải phóng ở điện cực mà hỏi khối lượng chất bám vào điện cực âm (catot) thì ta cũng sử dụng công thức m = k.q hoặc
Khi biết khối lượng chất được giải phóng và điện lượng qua bình điện phân có thể xác định đương lượng điện hóa k như sau:
Trong đó:
+ k gọi là đương lượng điện hoá của chất được giải phóng ở điện cực, có đơn vị g/C
+ 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).
Trong thực tế, hiện tượng dương cực tan được sử dụng trong mạ điện hoặc bóc một lớp mạ trên bề mặt vật có bề dày d, diện tích mạ S và khối lượng riêng của chất cần mạ là D. Ta tính được khối lượng lớp mạ là: m = D.V = D.S.d.
Trong đó:
+ D là khối lượng riêng của chất mạ, có đơn vị kg/m3 hoặc g/cm3;
+ V là thể tích lớp mạ; V = d.S, có đơn vị m2.
+ d là bề dày lớp mạ, có đơn vị m;
+ S là diện tích lớp mạ, có đơn vị m2.
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).
4. Bài tập minh họa
Bài 1: Chiều dày của lớp Niken phủ lên một tấm kim loại là d = 0,1 mm sau khi điện phân trong 30 phút. Diện tích mặt phủ của tấm kim loại là 30 cm2. Cho biết Niken có khối lượng riêng là D = 8,9.103 kg/m3, nguyên tử khối A = 58 và hoá trị n = 2. Cường độ dòng điện qua bình điện phân là bao nhiêu?
Bài giải:
Khối lượng lớp mạ là:
m = D.S.d = 8,9.103. 30.10-4 . 0,1.10-3 = 26,7.10-4 (kg) = 2,67 (g)
Áp dụng định luật Faraday:
Đáp án: I = 4,94 A
Bài 2: Một bình điện phân đựng dung dịch bạc nitrat với anốt bằng bạc. Điện trở của bình điện phân là R = 2 W. Hiệu điện thế đặt vào hai cực là U = 10 V. Cho A = 108 và n = 1. Khối lượng bạc giải phóng ở cực dương sau 2 giờ là bao nhiêu?
Bài giải:
Cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân là:
Khối lượng bạc giải phóng ở cực dương sau 2 giờ là:
Đáp án: 40,3 g
Xem thêm các Công thức Vật Lí lớp 11 quan trọng hay khác:
Sách VietJack thi THPT quốc gia 2024 cho học sinh 2k6:
Săn shopee siêu SALE :
- Sổ lò xo Art of Nature Thiên Long màu xinh xỉu
- Biti's ra mẫu mới xinh lắm
- Tsubaki 199k/3 chai
- L'Oreal mua 1 tặng 3
- Soạn Văn 12
- Soạn Văn 12 (bản ngắn nhất)
- Văn mẫu lớp 12
- Giải bài tập Toán 12
- Giải BT Toán 12 nâng cao (250 bài)
- Bài tập trắc nghiệm Giải tích 12 (100 đề)
- Bài tập trắc nghiệm Hình học 12 (100 đề)
- Giải bài tập Vật lý 12
- Giải BT Vật Lí 12 nâng cao (360 bài)
- Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 12 (có đáp án)
- Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 (70 đề)
- Luyện thi đại học trắc nghiệm môn Lí (18 đề)
- Giải bài tập Hóa học 12
- Giải bài tập Hóa học 12 nâng cao
- Bài tập trắc nghiệm Hóa 12 (80 đề)
- Luyện thi đại học trắc nghiệm môn Hóa (18 đề)
- Giải bài tập Sinh học 12
- Giải bài tập Sinh 12 (ngắn nhất)
- Chuyên đề Sinh học 12
- Đề kiểm tra Sinh 12 (có đáp án)(hay nhất)
- Ôn thi đại học môn Sinh (theo chuyên đề)
- Luyện thi đại học trắc nghiệm môn Sinh (18 đề)
- Giải bài tập Địa Lí 12
- Giải bài tập Địa Lí 12 (ngắn nhất)
- Giải Tập bản đồ và bài tập thực hành Địa Lí 12
- Bài tập trắc nghiệm Địa Lí 12 (70 đề)
- Luyện thi đại học trắc nghiệm môn Địa (20 đề)
- Giải bài tập Tiếng anh 12
- Giải bài tập Tiếng anh 12 thí điểm
- Giải bài tập Lịch sử 12
- Giải tập bản đồ Lịch sử 12
- Bài tập trắc nghiệm Lịch Sử 12
- Luyện thi đại học trắc nghiệm môn Sử (20 đề)
- Giải bài tập Tin học 12
- Giải bài tập GDCD 12
- Giải bài tập GDCD 12 (ngắn nhất)
- Bài tập trắc nghiệm GDCD 12 (37 đề)
- Luyện thi đại học trắc nghiệm môn GDCD (20 đề)
- Giải bài tập Công nghệ 12