Какие будут катодный и анодный процессы при проведении электролиза раствора соли с использованием инертных электродов?

Тимур

51

При проведении электролиза раствора соли с использованием инертных электродов, катодный и анодный процессы будут зависеть от ионов содержащейся соли.

В данной задаче раствор соли содержит ионы никеля (Ni2+) и хлора (Cl-), поэтому катодный процесс будет связан с восстановлением ионов никеля (Ni2+) в металлический никель (Ni). Для этого на катоде будет протекать следующая реакция:
\[Ni^{2+} + 2e^- \rightarrow Ni\]

Анодный процесс будет связан с окислением ионов хлора (Cl-) в хлор (Cl2). Для этого на аноде будет протекать следующая реакция:
\[2Cl^- \rightarrow Cl_2 + 2e^-\]

Теперь рассчитаем массу вещества, выделяющегося на катоде при заданных условиях.

Сила тока равна 3 Ампера, а время указано в минутах. Но перед расчетами необходимо перевести время в секунды, так как сила тока измеряется в амперах.

Таким образом, 30 минут = 30 * 60 секунд = 1800 секунд.

Для расчета массы вещества, выделяющегося на катоде, воспользуемся законом Фарадея: масса вещества, выделяющегося на электроде, пропорциональна количеству электричества, прошедшему через электролит. Формула для расчета массы вещества выглядит следующим образом:

\[m = \dfrac{Q \cdot M}{z \cdot F}\]

где:
m - масса вещества,
Q - количество электричества,
M - молярная масса вещества,
z - количество электронов,
F - постоянная Фарадея.

Количество электричества Q можно найти, умножив силу тока на время:
Q = I * t = 3 А * 1800 с = 5400 Кл (кулон).

Молярная масса никеля (M) равна 58,7 г/моль.

Количество электронов, участвующих в реакции, равно 2 (соответствует реакции на катоде).

Постоянная Фарадея F равна 96500 Кл/моль.

Теперь подставим все значения в формулу и рассчитаем массу вещества:

\[m = \dfrac{5400 Кл \cdot 58,7 г/моль}{2 \cdot 96500 Кл/моль} \approx 16,69 г\]

Таким образом, масса вещества, выделяющегося на катоде при заданных условиях, составляет около 16,69 г.

Обратите внимание, что в данном случае мы предполагали, что все процессы происходят с 100% эффективностью и не учитывали возможные потери электролита. В реальных условиях эффективность может быть меньше, и масса вещества, выделяющегося на катоде, может быть немного меньше расчитанного значения.