Исследовательский проект по физике Электролиз Выполнил ученик 8А класса МБОУ «Лицей 1» г.Воронежа МБОУ «Лицей 1» г.Воронежа Кудряков Дмитрий Кудряков Дмитрий Научный руководитель: Лебедянская Л.Н., учитель физики МБОУ «Лицей 1»

Структура работы: Теоретическая часть. Теоретическая часть. Экспериментальная часть. Экспериментальная часть.

Теоретическая часть Из истории электролиза Изучение и применение электролиза началось в конце 18 начале 19 вв. в период становления электрохимии. Для разработки теоретических основ электролиза большое значение имело установление М.Фарадеем в г. точных соотношений между количеством электричества, прошедшего через электролит и количеством вещества, выделившегося на электродах (см. законы Фарадея для электролиза). Промышленное применение стало возможным после появления в 70-х гг. 19 в. мощных генераторов постоянного тока. Изучение и применение электролиза началось в конце 18 начале 19 вв. в период становления электрохимии. Для разработки теоретических основ электролиза большое значение имело установление М.Фарадеем в г. точных соотношений между количеством электричества, прошедшего через электролит и количеством вещества, выделившегося на электродах (см. законы Фарадея для электролиза). Промышленное применение стало возможным после появления в 70-х гг. 19 в. мощных генераторов постоянного тока.

Преимущества электролиза Преимущества электролиза перед химическим методами получения чистых веществ заключаются в возможности сравнительно просто (регулируя ток) управлять скоростью протекания реакций. Преимущества электролиза перед химическим методами получения чистых веществ заключаются в возможности сравнительно просто (регулируя ток) управлять скоростью протекания реакций. Условия электролиза легко контролировать, получать сильнейшие окислители и восстановители, используемые в науке и технике. Условия электролиза легко контролировать, получать сильнейшие окислители и восстановители, используемые в науке и технике. Электролиз основной метод промышленного производства алюминия, хлора и едкого натра; важнейший способ получения фтора, щелочных и щелочноземельных металлов; эффективный метод рафинирования металлов. Электролиз основной метод промышленного производства алюминия, хлора и едкого натра; важнейший способ получения фтора, щелочных и щелочноземельных металлов; эффективный метод рафинирования металлов.

Скорость протекания реакций при электролизе зависит: Скорость реакции определяется скоростью переноса электрических зарядов через единицу поверхности электрода в единицу времени. Мерой скорости служит плотность тока. Плотность тока j=I/S, где I-сила тока,S-площадь электрода Скорость реакции определяется скоростью переноса электрических зарядов через единицу поверхности электрода в единицу времени. Мерой скорости служит плотность тока. Плотность тока j=I/S, где I-сила тока,S-площадь электрода Масса вещества, которое образуется на электродах в результате электролиза, определяется законом Фарадея: m=K I t, где m-масса вещества, K- электрохимический эквивалент, I-сила тока, t-время Масса вещества, которое образуется на электродах в результате электролиза, определяется законом Фарадея: m=K I t, где m-масса вещества, K- электрохимический эквивалент, I-сила тока, t-время 1) от состава и концентрации электролита; 2) от материала электрода; 3) от напряжения на электродах; 4) от температуры.

Реакция разложения Электролиз –физико-химический процесс, состоящий в выделении на электродах составных частей растворённых веществ или других веществ, являющихся результатом вторичных реакций на электродах, который возникает при прохождении электрического тока через раствор либо расплав электролита. Химическая формула электролиза воды : Электролиз –физико-химический процесс, состоящий в выделении на электродах составных частей растворённых веществ или других веществ, являющихся результатом вторичных реакций на электродах, который возникает при прохождении электрического тока через раствор либо расплав электролита. Химическая формула электролиза воды : H 2 O О 2 + Н 2 H 2 O О 2 + Н 2 Эл. ток

Экспериментальная часть 1. Электролиз воды Цель работы: наблюдать выделение газа при электролизе воды. Приборы и материалы: стакан, 2 угольных электрода, источник тока (9-12V), 2 провода, 2 пробирки для сбора газов. Ход работы: Заполним водой электролизер. Помещаем электроды в пробирки, заполненные водой. Газы, которые будут выделяться, вытеснят воду из пробирок. При включении постоянного тока на электродах начинается выделение пузырьков водорода и кислорода.

Постепенно газы заполняют пробирки, вытесняя из них воду. Водорода выделяется в два раза больше по объему по сравнению с кислородом. Это видно и по объемам газов в пробирках. Постепенно газы заполняют пробирки, вытесняя из них воду. Водорода выделяется в два раза больше по объему по сравнению с кислородом. Это видно и по объемам газов в пробирках.

2.Получение меди на электроде при электролизе Цель работы: наблюдать появление меди на электроде, выявить зависимость массы вещества от силы тока и от времени протекания реакции.

источник тока, амперметр, провода, реостат, ванна с электродами, медный купорос, часы, весы и разновесы, электроплитка. Приборы и материалы: источник тока, амперметр, провода, реостат, ванна с электродами, медный купорос, часы, весы и разновесы, электроплитка.

Выполнение эксперимента Собрал электрическую цепь по схеме.

Выполнение опытов 1.Замыкаем электрическую цепь, наблюдаем выделение меди на электроде и образование газа на поверхности электролита. 2.Затем вынимаем электроды и видим, что на одном из электродов образовался налёт меди. 3.Определяем массу выделившейся на электроде меди. (Электрод взвешиваем до реакции и после реакции).

Выполняем 2 серии экспериментов 1.Проводим 3 опыта с интервалом времени 10 минут, изменяя при этом силу тока через электролит. 2.Проводим 3 опыта при одной и той же силе тока, но с интервалами во времени в 5 минут.

Результаты эксперимента записываю в таблицу. опыта Время t, мин Сила тока I, A Масса m, мг 1100, ,5190 опыта Время t, мин Сила тока I, A Масса m, мг 150, , ,5170

Вывод 1. Чем больше сила тока, протекающего через электролит, тем больше масса вещества, выделяющегося на электроде. 2. Чем больше время, в течение которого протекает реакция, тем больше масса вещества, выделяющегося на электроде.

Заключение Использование электролиза Получение кислорода(О2) в чистом виде. При этом используют воду(H2O) или перекись водорода (H2O2). Получение кислорода(О2) в чистом виде. При этом используют воду(H2O) или перекись водорода (H2O2). Для очистки воды в промышленности используют электролиз. Для очистки воды в промышленности используют электролиз. Электрометаллургия. Некоторые металлы, например, алюминий, получают методом электролиза из расплавленной руды. Электролитической ванной и одновременно катодом служит железный ящик с угольным полом, а анодом угольные стержни. Температура руды (около 900 °С) поддерживается протекающим в ней током. Расплавленный алюминий опускается на дно ящика, откуда его через особое отверстие выпускают в формы для отливки. Электрометаллургия. Некоторые металлы, например, алюминий, получают методом электролиза из расплавленной руды. Электролитической ванной и одновременно катодом служит железный ящик с угольным полом, а анодом угольные стержни. Температура руды (около 900 °С) поддерживается протекающим в ней током. Расплавленный алюминий опускается на дно ящика, откуда его через особое отверстие выпускают в формы для отливки.

Использование электролиза Гальванопластика, или электролитическое осаждение металла на поверхности предмета для воспроизведения его формы, была изобретена в 1837 г. русским ученым Б. С. Якоби, предложившим использовать электролиз для получения металлических отпечатков рельефных предметов (медалей, монет и др.). С предмета снимают слепок из воска или вырезают выпуклое изображение на деревянной доске и делают его проводящим, покрывая слоем графита. Затем опускают слепок или доску в качестве катода в электролит. Анодом служит кусок металла, используемого для осаждения. Этим способом изготовляют, например, типографские клише. Гальванопластика, или электролитическое осаждение металла на поверхности предмета для воспроизведения его формы, была изобретена в 1837 г. русским ученым Б. С. Якоби, предложившим использовать электролиз для получения металлических отпечатков рельефных предметов (медалей, монет и др.). С предмета снимают слепок из воска или вырезают выпуклое изображение на деревянной доске и делают его проводящим, покрывая слоем графита. Затем опускают слепок или доску в качестве катода в электролит. Анодом служит кусок металла, используемого для осаждения. Этим способом изготовляют, например, типографские клише.

Использование электролиза Гальваностегия электролитический способ покрытия металлических изделий слоем благородного или другого металла (золота, платины), не поддающегося окислению. Например, при никелировании предмета он сам служит катодом, кусок никеля анодом. Пропуская через электролитическую ванну в течение некоторого времени электрический ток, покрывают предмет слоем никеля нужной толщины. Гальваностегия электролитический способ покрытия металлических изделий слоем благородного или другого металла (золота, платины), не поддающегося окислению. Например, при никелировании предмета он сам служит катодом, кусок никеля анодом. Пропуская через электролитическую ванну в течение некоторого времени электрический ток, покрывают предмет слоем никеля нужной толщины.

Спасибо за внимание !