а) Зная молярную массу и валентность кислорода, определить его электрохим. эквивалент и массу, выделившуюся при протекании заряда 5,5 Кл.
б) За какое время израсходуется полностью медный анод размером 100×50х2 мм, если сила тока в электролитической ванне 3 А?
Ответы
а) Для решения задачи необходимо знать молярную массу кислорода и его валентность. Молярная масса кислорода равна 16 г/моль, а его валентность равна 2.
Электрохимический эквивалент кислорода можно вычислить по формуле:
E = M/2z,
где E - электрохимический эквивалент, M - молярная масса элемента, z - его валентность.
E = 16 г/моль / 2*2 = 4 г/кл
Масса кислорода, выделившегося при протекании заряда 5,5 Кл, можно вычислить по формуле:
m = Q/E,
где m - масса, Q - заряд.
m = 5,5 Кл * 4 г/кл = 22 г
Ответ: электрохимический эквивалент кислорода равен 4 г/кл, а масса кислорода, выделившегося при протекании заряда 5,5 Кл, равна 22 г.
б) Для решения задачи необходимо знать объем меди в аноде, который можно вычислить по формуле:
V = S*h,
где V - объем, S - площадь сечения анода, h - высота анода.
V = 100 мм * 50 мм * 2 мм = 10000 мм^3 = 10 см^3
Масса меди в аноде равна:
m = ρV,
где m - масса, ρ - плотность меди.
Плотность меди составляет примерно 8,9 г/см^3, поэтому масса меди в аноде равна:
m = 8,9 г/см^3 * 10 см^3 = 89 г
Ток, протекающий через анод, можно вычислить по закону Ома:
I = U/R,
где I - ток, U - напряжение, R - сопротивление.
Поскольку сопротивление электролитической ванны очень мало, можно считать, что U постоянно равно напряжению источника питания. Пусть это напряжение равно 2 В. Тогда ток, протекающий через анод, будет равен:
I = 2 В / 3 Ом = 0,67 А
Время, за которое израсходуется полностью медный анод, можно вычислить по формуле:
t = m/I,
где t - время, m - масса меди, I - ток.
t = 89 г / 0,67 А = 132,84 с ≈ 2 минуты 13 секунд
Ответ: полностью медный анод размером 100×50х2 мм израсходуется при силе тока 3 А за примерно 2 минуты 13 секунд.