Яка маса срібла виділиться на катоді в результаті пропускання крізь розчин аргентум (I) нітрату електричного струму силою 10 А протягом 35 хв?
Ответы
Згідно з цим законом, маса металу, який виділяється на катоді, прямопропорційна кількості електричного заряду, що протікає через електроліт, і пропорційна молярній масі металу.
Формула, яка відповідає закону Фарадея, має вигляд:
m = Q * M / (n * F),
де m - маса металу, який виділяється на катоді;
Q - кількість електричного заряду, що протікає через електроліт (в кулонах);
M - молярна маса металу (в г/моль);
n - кількість електронів, необхідних для відновлення однієї молекули металу;
F - число Фарадея, рівне заряду одного моля електронів, тобто 96 485,3 Кл/моль.
У цій задачі ми маємо срібло (Ag), молярна маса якого дорівнює 107,87 г/моль. Для Ag ми також знаємо, що кожні 1 моль Ag потребує 1 моль електронів для відновлення. Таким чином, n = 1.
Тепер ми можемо використати формулу Фарадея, щоб знайти масу Ag, яка виділиться на катоді:
m = Q * M / (n * F)
m = 10 A * 35 хв * 60 с / хв * 107,87 г/моль / (1 * 96485 Кл/моль)
m ≈ 0,020 г
Отже, маса срібла, яка виділиться на катоді, складе близько 0,020 г.
Відповідь:
Щоб розв'язати це завдання, потрібно використати закон Фарадея про електроліз, який говорить, що кількість речовини, яка виділяється на електроді під час електролізу, пропорційна кількості електричного заряду, що проходить через розчин.
Маса Ag, яка виділяється на катоді, залежить від кількості заряду Q, який проходить через розчин, і еквівалентної маси Ag:
m(Ag) = Q * M(Ag) / z(Ag)
де M(Ag) - молярна маса срібла, z(Ag) - його зарядовий номер.
Для Ag зарядовий номер z(Ag) = 1, тому маса Ag, яка виділяється на катоді, буде:
m(Ag) = Q * M(Ag)
Для обчислення кількості заряду Q спочатку потрібно перевести дані у СІ одиниці:
I = 10 A (сила струму)
t = 35 хв = 35 * 60 с = 2100 с (час електролізу)
Кількість заряду, що проходить через розчин, можна обчислити за формулою:
Q = I * t
Q = 10 A * 2100 с = 21000 Кл
Тепер ми можемо обчислити масу Ag, яка виділиться на катоді, за формулою:
m(Ag) = Q * M(Ag)
M(Ag) = 107.8682 г/моль (молярна маса срібла)
m(Ag) = 21000 Кл * 107.8682 г/моль ≈ 2269 г
Отже, маса Ag, яка виділиться на катоді під час електролізу, становитиме близько 2269 г.