Công Thức định Luật Faraday Lý 11 - Mua Trâu

Định luật cảm ứng được khám phá bởi nhà vẫn lý khoa học người anh Michael Faraday năm 1831 và Joseph Henry độc lập nghiên cứu cùng một thời gian. Nội dung định luật pha ra đây được phổ biến đến học sinh trong chương trình vật lý lớp 11.

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

- Gia sư dạy Hóa giỏi chúng tôi xin đưa ra ví dụ xét trường hợp bình diện phân đựng dung dịch CuSO4 với Cực dương bằng đồng:

+ Khi có dòng điện chạy qua, cation Cu2+ chạy về catot và nhận electron trở thành nguyên tử Cu bám vào điện cực. Ở anot, electron bị kéo về dương cực của nguồn điện, tạo điều kiện hình thành ion Cu2+ trên bề mặt tiếp xúc với dung dịch.

+ Khi anion SO42- chạy về anot, nó kéo ion Cu2+ vào dung dịch. Như vậy, đồng ở anot sẽ tan dần 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 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

+ Tỉ lệ nghịch với điện tích của ion

- Định luật cảm ứng Faraday là định luật cơ bản trong điện từ, cho biết từ trường tương tác với một mạch điện để tạo ra sức điện động một hiện tượng gọi là cảm ứng điện từ. Đó là nguyên lý hoạt động cơ bản của máy biến áp, cuộn cảm, các loại động cơ điện, máy phát điện và nam châm điện.

- Phương trình Maxwell-Faradat là sự tổng quát của định luật Faraday và được liệt kê như một trong các phương trình Maxwell

- Phát biểu định luật: khối lượng chất giải phóng ở mỗi điện cực tỷ lệ với điện lượng đi qua dung dịch và tương đương với lượng của chất

Trong đó:

m Khối lượng chất giải phóng ở điện cực

A khối lượng mol nguyên tử của chất thu được ở điện cực

n số electron trong mà nguyên tử hoặc ion để cho nhận

I cường độ dòng điện

t thời gian điện phân

F hàng số Faraday là điện tích của một mol electron hay điện lượng cần thiết để một mol electron chuyển dời trong mạch ở catot hoặc anot

Các công thức mở rộng từ công thức định luật Faraday:

- Định luật cảm ứng Faraday dựa trên các thí nghiệm vào năm 1831. Ban đầu, định luật được phát biểu là: Một lực điện động được sinh ra bởi cảm ứng khi từ trường quanh vật dẫn điện thay đổi. Suất điện động cảm ứng tỷ lệ thuận với độ thay đổi của từ trường thông qua vòng mạch điện.

- Sự điện phân có mặt nhiều trong các ứng dụng trong công nghiệp

+ Điều chế các kim loại, điều chế các kim loại.

+ Điều chế một số phi kim như H2, O2, F2, Cl2

+ Điều chế một số hợp chất như NaOH, H2O2, nước Gia-ve

+ Tinh chế một số kim loại như Cu, Pb, Zn, Fe, Ag, Au,…

+ Mạ điện

- Điện phân với anot tan cũng được dùng trong mạ điện nhằm bảo vệ kim loại khỏi những sự ăn mòng, đồng thời tạo vẻ đẹp cho kim loạt được mạ. Anot là kim loại dùng để mạ, còn catot là vật cần mạ. Lớp mạ thông thường rất mỏng.

Xem thêm: Gia sư dạy lớp 11

- Bước 1: Viết phương trình điện li của tát cả các chất điện phân, xác định các ion điện cực.

- Bước 2: Viết các phương trình hóa học của các bán phản ứng (viết phương trình nhận e của các ion tại các điện cực); tính số e trao đổi ở mỗi điện cực (nếu giả thiết cho cường độ dòng điện và thời gian điện phân) : ne (cho ở anot) = ne (nhận ở catot) = ne trao đổi tại điện cực.

- Bước 3: Biểu diễn các đại lượng theo các bán phản ứng hoặc theo các phương trình phân chung

- Bước 4: Tính theo yêu cầu bài toán

Trong nhiều trường hợp, có thể dùng định luật bảo toàn mol electron ( số mol electron thu được ở catot bằng số mol electron nhường ở anot) thực hiện cách làm này có thể giúp học sinh giải bài toán nhanh hơn.

Bài 1: Một bình điện phân đựng dung dịch AgNO3 có điện trở là 2,5 Ω. Anot 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 catot sau 16 phút 5 giây. Khối lượng nguyên tử 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:

I = U/R = 10/ 2,5 = 4 (A)

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

m= 1/F . A/n It = 1/96500 . 108/1 . 4. 965 = 4,32 (g)

Đáp số: 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 D = 8900kg/m3, khối lượng mol 64g/mol và hóa trị 2.

Bài giải:

Khối lượng đồng phải bóc đi là:

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

m= AIt/ F.n => t= m.96500.n/A.I = 8,9.10-3.96500.2/64.10-2 = 2683 (s)

Đáp số: 2683 giây

Xem thêm:- Định luật phản xạ ánh sáng- Định luật Ôm- Định luật vạn vật hấp dẫn- Định luật cu-lông

Câu 10: SGK trang 85:

Tốc độ chuyển động có hướng của ion Na+ và Cl­- trong nước có thể tính theo công thức: v = $\mu $.E, trong đó E là cường độ điện trường, $\mu $ có giá trị lần lượt là 4,5.10-8 m2/(V.s) và 6,8.10-8 m2/(V.s). Tính điện trở suất của dung dịch NaCl nồng độ 0,1 mol/l, cho rẳng toàn bộ các phân tử NaCl đều phân li thành ion.

Xem lời giải

Với loạt bài Công thức định luật Faraday Vật Lí lớp 11 sẽ giúp học viên nắm vững công thức, từ đó có kế hoạch ôn tập hiệu suất cao để đạt hiệu quả cao trong những 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 vận dụng công thức trong bài có giải thuật cụ thể giúp học viên dễ học, dễ nhớ Công thức định luật Faraday Vật Lí 11 .

Bạn đang đọc: Công thức định luật Faraday hay nhất – Vật lí lớp 11

1. Định nghĩa

Hiện tượng dương cực tan xảy ra khi những anion đi tới anôt kéo những ion sắt kẽm 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 + + 2 e – → Cu Ở anôt, electron bị kéo về cực dương của nguồn điện, tạo điều kiện kèm theo hình thành ion Cu2 + trên mặt phẳng tiếp xúc với dung dịch . Cu → Cu2 + + 2 e –

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 kỳ lạ dương cực tan .

Khi xảy ra hiện tượng kỳ lạ 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 của nguyên tố đó. Hệ số tỉ lệ là , 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 chức năng Culong ; + m là khối lượng vật chất được giải phóng ở điện cực của bình điện phân, có đơn vị chức năng gam ( g ) .

* Định luật Fa-ra-đây thứ hai

Đương lượng điện hoá k của một nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam của nguyên tố đó. Hệ số tỉ lệ là , trong đó F gọi là số Fa-ra-đây.

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 chức năng 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 :

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 chức năng 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 chức năng ampe ( A ) ;

+ t là thời hạn dòng điện chạy qua bình điện phân, có đơn vị chức năng 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 hoàn toàn có thể suy ra những đại lượng cường độ dòng điện, thời hạn điện phân, khối lượng mol nguyên tử ( từ đó xác lập tên nguyên tố ) .

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:

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

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 :

Đáp án: 2683 giây

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

Giới thiệu kênh Youtube VietJack