1. Каково время, необходимое для выделения 9 г воды из раствора серной кислоты при токе 2 А, если электрохимический

Яксоб_1149

58

Задача 1:
Для вычисления времени, необходимого для выделения 9 г воды из раствора серной кислоты, мы можем использовать формулу электролиза.

Сначала нам понадобится найти количество заряда, проходящего через раствор:

\[Q = I \cdot t\]

где Q - заряд, I - сила тока (2 А), t - время в секундах (что мы и хотим найти).

Затем, нам нужно найти количество вещества воды, используя формулу:

\[m = M \cdot n\]

где m - масса воды (9 г), M - молярная масса воды (\(H_2O\), приближенно 18 г/моль), n - количество вещества в молях (что мы и хотим найти).

Но прежде чем продолжить расчеты, нам нужно найти количество заряда, необходимое для выделения одного моля воды. Для этого мы можем использовать электрохимический эквивалент водорода, который составляет 10^-3 кг/Кл. Поскольку каждая молекула воды состоит из двух атомов водорода, то количество заряда, необходимое для выделения одной молекулы воды, будет равно эквивалентной массе водорода, деленной на два:

\[Q_1 = \frac{{M_H}}{{2}}\]

где \(M_H\) - молярная масса водорода (1 г/моль).

Используя эту информацию, мы можем выразить количество вещества воды через количество заряда:

\[n = \frac{{Q}}{{Q_1}}\]

Теперь у нас есть все необходимые формулы для решения задачи. Давайте начнем.

1) Найдем количество заряда:
\[Q = I \cdot t\]
\[2 \cdot t = Q\] (1)

2) Найдем количество вещества воды:
\[n = \frac{{Q}}{{Q_1}}\] (2)

3) Найдем количество вещества воды через массу:
\[m = M \cdot n\] (3)

Подставим (1) в (2):
\[n = \frac{{2 \cdot t}}{{Q_1}}\]

Затем подставим (3):
\[m = M \cdot \frac{{2 \cdot t}}{{Q_1}}\]

Теперь мы можем решить задачу, найдя значение времени \(t\):

\[t = \frac{{m \cdot Q_1}}{{2 \cdot M}}\]

Подставим известные значения:
\[t = \frac{{9 \cdot 10^{-3} \, кг \cdot Кл}}{{2 \cdot 18 \, кг/моль}}\]

\[t = \frac{{0.009 \, кг \cdot Кл}}{{0.036 \, кг/моль}}\]

\[t = \frac{{0.009}}{{0.036}} \, моль \cdot с\]

\[t = 0.25 \, моль \cdot с\]

Таким образом, время, необходимое для выделения 9 г воды из раствора серной кислоты при токе 2 А, составляет 0.25 моль \cdot с.

Задача 2:
Если скорость направленного дрейфа электронов в проводнике увеличивается в 2 раза, то сила тока также увеличится в 2 раза. Это происходит потому, что сила тока определяется количеством заряда, проходящего через поперечное сечение проводника в единицу времени. Увеличение скорости дрейфа электронов означает, что больше зарядов проходит через поперечное сечение за одну секунду. Следовательно, сила тока увеличится в 2 раза.

Задача 3:
Если время удваивается и сила тока увеличивается до 2 А, то нам нужно найти количество вещества, выделяющегося при электролизе определенного вещества. Для этого мы можем использовать формулу электролиза:

\[m = M \cdot I \cdot t\]

где m - масса вещества (что мы и хотим найти), M - молярная масса вещества, I - сила тока (2 А), t - время в секундах (которое удваивается).

Подставим известные значения:

\[m = 20 \, г/моль \cdot 2 \, А \cdot 2 \, сек\]

\[m = 80 \, г\]

Таким образом, при силе тока 2 А и удвоенном времени, выделяется 80 г вещества.

Задача 4:
С увеличением температуры удельное сопротивление металлического проводника обычно увеличивается. Это происходит из-за увеличения сопротивления движению электронов в металле под воздействием теплового движения атомов. При повышении температуры атомы металла начинают колебаться с большей амплитудой, что затрудняет движение электронов. Следовательно, удельное сопротивление металлического проводника увеличивается при нагревании.