Ich denke, bei den höheren Konzentrationen macht Ihr Leitungswasser möglicherweise einen Film aus $ \ ce {Cu (OH) 2} $ span> auf Ihrer Oberfläche Elektrode, und das ist es, was Ihre Galvanik abschaltet. Ihr Leitungswasser ist möglicherweise leicht alkalisch (der pH-Wert des Leitungswassers kann von etwa 6,5 $ span> bis zu 9,5 $ span reichen >).

Versuchen Sie, Ihren Lösungen etwas Schwefelsäure zuzusetzen. Wenn alkalische Filme das Problem sind, wird dies das Problem beheben.

Es erhöht auch die Leitfähigkeit Ihrer Lösungen enorm, da Wasserstoffionen extrem mobil sind.

Die Löslichkeit von Kupfersulfat nimmt mit zunehmender Schwefelsäurekonzentration ab. Fügen Sie daher nicht zu viel Säure hinzu.

Zwei Dinge sind in der Elektrochemie sehr wichtig.

1- Sauberkeit: Ihr Leitungswasser enthält alle Arten von Verunreinigungen, die wahrscheinlich elektroaktiv sind. Meine Empfehlung: Nehmen Sie etwas Leitungswasser, fügen Sie kein $ \ ce {CuSO4} $ hinzu und wiederholen Sie das Experiment. Wenn Sie eine Ablagerung sehen, ist das kein Kupfer. Ich werde nicht einmal versuchen, Vermutungen anzustellen, wie hoch diese Einzahlung sein könnte.

2- Potenzielle Kontrolle: Dies ist bei der Art der von Ihnen verwendeten Einrichtung sehr schwierig. In zwei Elektrodenexperimenten wie Ihnen wirken sich der Lösungswiderstand, der Abstand zwischen den Elektroden und der Strom, den Sie ziehen, auf das tatsächliche Potenzial Ihrer Elektrode aus. Bei der konstanten Spannung von 12 V hängt der aufgenommene Strom auch von den oben genannten Parametern ab. Daher ist es sehr schwierig, das tatsächliche elektrochemische Potenzial zu bestimmen.

Gamry verfügt über einen hervorragenden Anwendungshinweis Etwa 2,3- und 4-Elektroden-Experimente hier: http://www.gamry.com/application-notes/two-three-and-four-electrode-experiments/, wenn Sie nachlesen möchten auf die Details.

Welche Verunreinigung in Ihrem Leitungswasser auch immer viel geringer sein sollte als die CuSO4-Konzentration, könnte jedoch ein Faktor in Ihrem Experiment sein.

Die Leitfähigkeit wird mit einem nicht abscheidenden Wechselstrom gemessen. Der Gleichstromwiderstand oder seine Umkehrung hängt von vielen Faktoren ab, aber alle erfordern eine gleichzeitige Messung von Spannung und Strom.

Die Messung der Elektrolyserate mit visuellen Mitteln ist unzureichend, da Ihnen klar ist, dass die Charakter der Ablagerung von Kupfer ändert sich. Ein besseres Maß ist die Bestimmung der abgeschiedenen Kupfermasse - aber die für ein kurzes Experiment erforderliche Genauigkeit erfordert ein sehr empfindliches Gleichgewicht - und da Kupfer manchmal abblättert, wird die Messung der Kathode leider schwierig. Das Messen des Kupferverlusts an der Anode könnte eine bessere Messung sein.

Aber noch besser (leicht genauer) ist das Messen des Stroms. Wenn Strom fließt, wird er von Cu ++ - und SO4-- -Ionen getragen (es sei denn, Sie fügen H2SO4 hinzu. In diesem Fall führt H + auch Strom). Das Hinzufügen von H2SO4 erschwert das Experiment, da Sie gleichzeitig Kupfer galvanisieren und Wasser elektrolysieren.

Hier ist mein Vorschlag: Messen Sie die Spannung zwischen den Elektroden UND den Strom, der gleichzeitig bei einer Konzentration von CuSO4 (kein H2SO4) in Wasser fließt (wie wäre es, wenn Sie destilliertes Wasser anstelle von Leitungswasser verwenden, um Ihre Ergebnisse universeller?). Dann etwas mehr CuSO4.5H2O einfüllen und die Änderung von Strom und Spannung verfolgen. Beides wird sich ändern. Sie können die Spannung ODER den Strom so einstellen, dass sie der ursprünglichen Spannung oder dem ursprünglichen Strom entsprechen. In beiden Fällen nimmt der scheinbare Gleichstromwiderstand (R = E / I https://en.wikipedia.org/wiki/Ohm%27s_law) der Lösung ab.

Das Kohlrausch-Gesetz besagt, dass $ \ Lambda_m = \ Lambda_m ^ {\ circ} - \ kappa \ sqrt {c} $ mit $ \ Lambda_m = \ frac {k} {c} $ (wobei $ k $ die elektrische ist Leitfähigkeit) für starke Elektrolyte und niedrige Konzentrationen, was auf die starke Wechselwirkung von Ionen zurückzuführen ist. In diesem Licht sind Ihre Ergebnisse nicht inkonsistent. Ich bin mir jedoch nicht sicher, wie groß $ \ kappa $ ist und ob für die Bedingungen (Kupfersulfat als Elektrolyt, Konzentration von 0,1 M bis 1,0 M) das Gesetz gilt. Zumindest möchte ich darauf hinweisen, dass es nicht offensichtlich oder sogar richtig ist anzunehmen, dass die Leitfähigkeit linear von der Konzentration des Elektrolyten abhängt oder dass bei hohen Konzentrationen sogar eine positive Beziehung besteht.

Dies ist definitiv nicht als eindeutige Antwort gedacht (nette Tautologie).

Der gelöste Stoff muss ionisieren, und wenn die Konzentration der Ionen zunimmt, wird die weitere Ionisierung gehemmt. Die nichtionisierten Moleküle sind inert und stören die Reaktionsgeschwindigkeit