Create your own awesome maps

Even on the go

with our free apps for iPhone, iPad and Android

Get Started

Already have an account?
Log In

การแยกสลายด้วยไฟฟ้า Electrolysis by Mind Map: การแยกสลายด้วยไฟฟ้า
Electrolysis
5.0 stars - 1 reviews range from 0 to 5

การแยกสลายด้วยไฟฟ้า Electrolysis

หลักการ

แรงเคลื่อนไฟฟ้าของเซลล์(Ecell)มีค่าเป็นบวก แสดงว่าเซลล์ไฟฟ้านี้สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าเองได้ แต่ถ้าแรงเคลื่อนไฟฟ้าของเซลล์มีค่าเป็นลบ แสดงว่าเซลลืไฟฟ้านี้ไม่สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าเองได้ การทำให้เซลล์ไฟฟ้าเคมีที่มีค่าแรงเคลื่นไฟฟ้าเป็นลบเกิดปฏิกิริยาขึ้นได้นั้น จะต้องมีพลังงานจากแหล่งไฟฟ้าภายนอกใส่เข้าไป การเปลี่ยนแปลงทางเคมีโดยอาศัยพลังงานไฟฟ้าจากภายนอก เรียกว่า การแยกสลายด้วยไฟฟ้า(Electrolysis)

วัตถุประสงค์

เพื่อสึกษาหลักการของกระบวนการแยกสลายด้วยไฟฟ้า

เพื่อสึกษาวิธีการแยกสลายด้วยไฟฟ้าของน้ำ

เพื่อหาน้ำหนักอะตอมของทองแดงโดยวิธีทางการแยกสลายด้วยไฟฟ้า

การทดลอง

อุปกรณ์ที่ใช้ในการทดลอง

บีกเกอร์ขนาด 250 ซม3

กระบอกตวงขนาด 50 ซม3

บิวเรตขนาด 50 ซม3

ขั้วไฟฟ้าทำด้วยลวดนิโครมที่มีหลอดหุ้ม

ขั้วไฟฟ้าทำด้วยลวดทองแดง

นาฬิกาจับเวลา

แอมป์มิเตอร์ 100 x 2 mA พร้อมกับตัวต้านทานที่ปรับค่าได้ (variable resistor)

เครื่องจ่ายไฟฟ้ากระแสตรง

ไม้บรรทัด

สารเคมีที่ใช้ในการทดลอง

กรดซัลฟิวริกเข้มข้น 0.5M (0.5M sulfuric acid)

วิธีการทดลอง

1.นำลวดทองแดงและลวดนิโครมมาขัดให้สะอาดด้วยกระดาษทราย แล้วนำไปชั่งให้รู้น้ำหนักที่แน่นอน บันทึกน้ำหนักไว้

2.จัดตั้งอุปกรณ์ โดยงอลวดทองแดง และลวดนิโครม จากนั้นนำมาสอดเข้าที่ปลายบิวเรตที่คว่ำอยุ่ในบีกเกอรืขนาด 250 ซม3 โดยให้ปลายลวดทองแดงเสมอกับลวดนิดตรม

3.เติมสารละลาย 0.5 m H2SO4 จำนวน 150 ซม3 ลงในบีกเกอร์

4.ดูดสารละลายกรดในบีกเกอร์ให้เข้ามาอยู่ในบิวเรต ดดยการไขก๊อกปิดเปิดของบิวเรต แล้วใช้ลูกยางดูดสารละลายจนกระทั่งระดับสารละลายกรดในบิวเรตขึ้นไปสูงประมารขีดปริมาตร 45-50 cm3 บันทึกระดับที่แน่นอนของสารละลายกรดในบิวเรต

6.จ่ายไฟให้กับระบบ พร้อมกับเริ่มจับเวลาทันที

7.ปรับปุ่มของตัวต้านทานที่ปรับค่าได้จนเข้มของแอมมิเตอร์อ่านค่าได้ 200 mA ในขั้นนี้จะสังเกตเห็นก๊าซไฮโดรเจนเกิดขึ้นที่ลวดนิโครม (และปเมื่อเวลาผ่านไปมากขึ้นอาจจะพบว่ามีตะกอนทองแดงเกิดขึ้นด้วย

8.ปล่อยให้ปฏิกิริยาดำเนินต่อไปพร้อมทั้งคอยควบคุมกระแสไฟฟ้าให้คงที่ โดยการปรับตัวต้านทานที่ปรับค่าได้ หลังจากที่เก็บก๊าซไอโดรเจนเกิดขึ้นในบิวเรตได้ปริมาตรประมาณ 30-35 cm3แล้ว ให้หยุดทำการทดลอง (ในช่วงนี้สารละลายจะมีสีฟ้าอ่อน)โดยการปิดแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรง พร้อมทั้งหยุดจับเวลา

9.อ่านระดับของสารละลายที่เหลืออยู่ในบิวเรต วัดความสูงของสารละลายที่เหลือในบิวเรตโดยใช้ไม้บรรทัด และเวลาที่ใช้ในการทดลอง บันทึกผลการทดลองที่ได้

10.ปลดปากคลิปที่คีบขั้วทั้งสองออก นำลวดทองแดงไปล้างน้ำให้สะอาด แล้วเช้ดให้แห้ง นำลวดทองแดงเส้นนี้ไปชั่งให้รู้น้ำหนักที่แน่นอน บันทึกผลการทดลองที่ได้

11.วัดอุณหภูมิ และความดันของห้องปฏิบัติการในขณะทำการทดลอง จดบันทึกไว้

12.ทำการทดลองซ้ำในข้อ1-9 อีกครั้ง โดยใช้ลวดทองแดงเส้นเดิมแต่เปลี่ยนสารละลาย 0.5M H2SO4 ใหม่

13.คำนวณหาน้ำหนักอะตอมของทองแดงจากปริมาณไฟฟ้าที่ใช้

14.คำนวณหาน้ำหนักอะตอมของทองแดงจากปริมาตรก๊าซไฮโดรเจนที่ใช้

15.หาความผิดพลาดร้อยละของน้ำหนักอะตอมทองแดงที่ได้ในการคำนวณจากปริมารไฟฟ้าที่ใช้ และปริมาตรก๊าซไฮโดรเจนที่เกิดขึ้น โดยเทียบกับน้ำหนักอะตอมของทองแดง

ส่วนประกอบของกระบวนการแยกสลายด้วยไฟฟ้า

แหล่งให้พลังงานไฟฟ้า

ขั้วไฟฟ้า(electrode)

สายละลายอิเล้กดทรไลตื(electrolyte)

สารละลายที่มีสมบัตินำไฟฟ้าได้

เป็นตัวกลางเพื่อให้กระแสไฟฟ้าสามารถไหลผ่านขั้วแคโทดไปยังแอโนด(หรืออิเล็กตรอนไหล)

เซลล์อิเล็กโทรไลติก(electrolytic cell)

มีขั้วไฟฟ้าอยู่ 2 ชนิด

ขั้วแอโนด, เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน(Oxidation)

ขั้วแคโทด(cathode), เกิดปฏิกิริยารีดักชัน(Reduction)

การคำนวณ

การหาน้ำหนักอะตอมของทองแดงจากปริมาณไฟฟ้าที่ใช้

ประจุไฟฟ้าอิเล็กตรอน 1 โมล เท่ากับปริมาณไฟฟ้า 96,500 คูลอมป์ ถ้ามีอิเล็กตรอนที่เกี่ยวข้อง 2 โมล จะได้ว่า เมื่อมีปริมาณไฟฟ้าเทียบเท่ากับอิเล้กตรอน 2 โมล ผ่านลงในสารละลาย ทำให้ทองแดงละลายออกมา 1 โมล หรือ ถ้ามีปริมาณไฟฟ้า 2x96,500 คูลอมป์ จะทำให้ทองแดงละลายออกมาเท่ากับ Mcu กรัม ถ้าปริมาณไฟฟ้า Q= It คูลอมป์ จะทำให้ทองแดงละลายออกมาเท่ากับ Mcu x2x96,500/It กรัม

การหาน้ำหนักอะตอมของทองแดงจากปริมาตรก๊าซไฮโดรเจนที่เกิดขึ้น

จำนวนโมลของก๊าซไฮโดรเจนที่เกิดขึ้น คำนวณได้จากกฎก๊าซสมบูรณ์แบบ PV = nRT โดยค่า P หาไก้จากสมการ *Pก๊าวไฮโดรเจน= Pบรรยากาศ - Pไอน้ำอิ่มตัวที่อุณหภูมิทดลอง -Pเนื่องจากความสูงของน้ำh* (Pบรรยากาศ ให้ใช้ที่ 1 บรรยากาศ หรือ 760 มม ปรอท)