PHƯƠNG PHÁP GIẢI DẠNG BÀI TẬP VỀ DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN KHÔNG CÓ CỰC DƯƠNG TAN
1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
+ Khi không có hiện tượng dương cực tan thì bình điện phân xem như một máy thu điện, nên dòng điện qua bình tuân theo định luật ôm cho đoạn mạch chứa máy thu (vì có hai cực, dòng vào cực dương ra cực âm)
\(I = \frac{{E - {E_p}}}{{r + {r_p}}}\)
+ Để giải ta cũng sử dụng định luật Farađây:
\(m = \frac{1}{F}.\frac{A}{n}.q\,\,\,hay\,\,\,m = \frac{1}{F}.\frac{A}{n}.I.t\)
+ Các công thức liên quan: khối lượng riêng: D = m/V; thể tích: V = S.d
Trong đó:
• D (kg/m3): khối lượng riêng
• d (m): bề dày kim loại bám vào điện cực
• S (m2): diện tích mặt phủ của tấm kim loại
• V (m3): thể tích kim loại bám vào điện cực.
2.VÍ DỤ MINH HỌA
Ví dụ 1: Một mạch điện kín gồm một nguồn điện có suất điện động E = 6V, điện trở trong r = 0,5Ω , cung cấp dòng điện cho bình điện phân dung dịch đồng sunfat với anôt làm bằng chì. Biết suất phản điện của bình điện phân là Ep = 2V, và lượng đồng bám trên ca tôt là 2,4g. Hãy tính:
a) Điện lượng dịch chuyển qua bình điện phân.
b) Cường độ dòng điện qua bình điện phân.
c) Thời gian điện phân.
Giải
Bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 và anôt được làm bằng chì (Pb) nên không xảy ra hiện tượng cực dương tan trong quá trình điện phân. Trong trường hợp này bình điện phân xem như một máy thu điện, nên dòng điện qua bình tuân theo định luật ôm cho đoạn mạch chứa máy thu:
\(I = \frac{{E - {E_p}}}{{r + {r_p}}}\)
a) Điện lượng dịch chuyển qua bình điện phân:
Ta có:
\(\begin{array}{l} m = \frac{1}{F}.\frac{A}{n}.q\\ \Rightarrow q = \frac{{m.F.n}}{A} = \frac{{2,4.96500.2}}{{64}} = 7237,5C \end{array}\)
b) Cường độ dòng điện qua bình điện phân:
\(I = \frac{{E - {E_p}}}{{r + {r_p}}} = \frac{{6 - 2}}{{0,5 + 1,5}} = 2A\)
c) Thời gian điện phân:
t = q/t = 7237,5/2 = 3618,75s
Ví dụ 2: Cho mạch điện như hình vẽ: E = 13,5 V, r = 1 Ω; R1 = 3 Ω; R3 = R4 = 4 Ω. Bình điện phân đựng dung dịch CuSO4, anốt bằng đồng, có điện trở R2 = 4 Ω. Hãy tính:
a) Điện trở tương đương RMN của mạch ngoài, cường độ dòng điện qua nguồn, qua bình điện phân.
b) Khối lượng đồng thoát ra ở catốt sau thời gian t = 3 phút 13 giây. Cho khối lượng nguyên tử của Cu = 64 và n = 2.
c) Công suất của nguồn và công suất tiêu thụ ở mạch ngoài.
Giải
a) Ta có:
R34 = R3R4/ ( R3+R4) = 2 Ω
⇒ R234 = R2 + R34 = 6Ω
+ Điện trở tương đương RMN của mạch ngoài:
RMN = R1R2,34/ ( R1+R2,34) = 2 Ω
+ Cường độ dòng điện qua nguồn:
I = E / ( RMN+r) = 13,5/ (2+1) = 4,5A
+ Ta có: UMN = IRMN = 9V
=> I2 = UMN/ R234 = 9/6 = 1,5A
b) Khối lượng đồng thoát ra ở catốt sau thời gian t = 3 phút 13 giây:
m = AIt/ 96500n = 0,096g
c)+ Công suất của nguồn: PE = E.I = 60,75W
+ Công suất tiêu thụ ở mạch ngoài: PMN = I2RMN = 40,5W
3. BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Bài 1: Người ta dùng 36 nguồn giống nhau, mỗi nguồn có suất điện động 1,5 V, điện trở trong 0,9 Ω để cung cấp điện cho một bình điện phân đựng dung dịch ZnSO4 với cực dương bằng kẽm, có điện trở R = 3,6 Ω. Hỏi phải mắc hỗn hợp đối xứng bộ nguồn như thế nào để dòng điện qua bình điện phân là lớn nhất. Tính lượng kẽm bám vào catôt của bình điện phân trong thời gian 1 giờ 4 phút 20 giây. Biết Zn có A = 65; n = 2.
Đ/S: m = 3,25g
Bài 2. Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ. Nguồn điện có suất điện động E và điện trở trong r = 1 Ω. R1 = 3 Ω ; R2 = R3 = R4 = 4 Ω. R2 là bình điện phân, đựng dung dịch CuSO4 có anốt bằng đồng. Biết sau 16 phút 5 giây điện phân khối lượng đồng được giải phóng ở catốt là 0,48g.
a) Tính cường độ dòng điện qua bình điện phân và cường độ dòng điện qua các điện trở ?
b) Tính E ?
Đ/S:
a) Ip = I2 = 1,5A; I4 =I3 = 0,75A; I1 = 3A
b) E = 13,5V
...
------(Nội dung tiếp theo của tài liệu, các em vui lòng đăng nhập để xem online hoặc tải về máy)-----
Trên đây là trích dẫn một phần nội dung tài liệu Phương pháp giải dạng bài tập về Dòng điện trong chất điện phân không có cực dương tan môn Vật Lý 11 năm 2020. Để xem toàn bộ nội dung các em đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.
Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.
