Как долго нужно пропускать ток силой 1 ампер, чтобы полностью восстановить трехвалентное железо, которое содержится

Letuchiy_Mysh

5

Для решения данной задачи нам понадобится знание закона Фарадея, который связывает количество электричества, прошедшего через проводник, с целевой веществом, в данном случае трехвалентным железом. Формула закона Фарадея выглядит следующим образом:

\[Q = n \cdot F\]

где:
\(Q\) - количество электричества, измеряемое в Кулонах (C),
\(n\) - количество моль электронов,
\(F\) - постоянная Фарадея, равная \(96 485 \, C/моль\).

Для расчета количества электричества, необходимого для восстановления ионов \(Fe^{3+}\) до \(Fe^{2+}\), мы должны знать количество молей трехвалентного железа в растворе.

Для этого мы используем формулу концентрации:

\[c = \dfrac{n}{V}\]

где:
\(c\) - концентрация ионов (моль/л),
\(n\) - количество молей ионов,
\(V\) - объем раствора (л).

Дано, что концентрация раствора соли железа \(Fe^{3+}\) составляет \(0,1 \, моль/л\), а объем равен \(80 \, мл\) или \(0,08 \, л\). Мы можем найти количество молей ионов:

\[n = c \cdot V = 0,1 \, моль/л \cdot 0,08 \, л = 0,008 \, моль\]

Таким образом, у нас есть \(0,008 \, моль\) трехвалентного железа.

Для преобразования каждого иона \(Fe^{3+}\) в \(Fe^{2+}\) необходимо передать 3 электрона. То есть, каждый моль трехвалентного железа требует передачи \(3 \, C\) заряда.

Таким образом, в нашем случае, чтобы преобразовать \(0,008 \, моль\) трехвалентного железа, нам понадобится:

\[Q = 0,008 \, моль \cdot 3 \, C/моль = 0,024 \, C\]

Величина тока измеряется в амперах (A). Мы можем использовать закон Ома \(I = \dfrac{Q}{t}\), чтобы найти время, необходимое для пропуска тока силой \(1 \, A\) через проводник.

\[t = \dfrac{Q}{I} = \dfrac{0,024 \, C}{1 \, A} = 0,024 \, сек\]

Таким образом, чтобы полностью восстановить трехвалентное железо в данном растворе, нужно пропускать ток силой \(1 \, A\) в течение \(0,024 \, секунды\).