Каков продукт и его количество, образующийся на аноде при электролизе 5-часового процесса в растворе сульфата никеля

Таинственный_Оракул

32

Для решения данной задачи, нам необходимо использовать законы электролиза и соотношение между током и количеством вещества, обрабатываемого в электролизе.

Закон электролиза Фарадея гласит, что количество вещества, образующегося на электроде, пропорционально количеству переданного через электролит заряда. Формула, связывающая количество продукта с переданным зарядом, выглядит следующим образом:

\[Q = I \cdot t\]

где:
- \(Q\) - количество электрического заряда (заряд, переданный через электролит) в кулонах;
- \(I\) - сила тока в амперах;
- \(t\) - время, в течение которого действует ток, в секундах.

С учетом данной формулы, мы можем определить количество заряда, протекшего через электролит за 5 часов (воспользуемся единицей измерения секунда для проведения расчетов):

\(t = 5 \cdot 3600 = 18000\) секунд.

Также нам дана сила тока \(I = 10\) А.

Подставив эти значения в формулу, получим значение заряда:

\(Q = 10 \cdot 18000 = 180000\) Кл.

Теперь нам необходимо найти количество продукта на аноде. Для этого мы используем понятие эквивалента вещества. Количество вещества, образующегося на аноде в процессе электролиза, пропорционально количеству заряда, а также эквивалента данного вещества. Таким образом, можем записать следующую формулу:

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

где:
- \(n\) - количество вещества, образующегося на аноде в молях;
- \(Q\) - количество электрического заряда в кулонах, которое проходит через электролит;
- \(F\) - постоянная Фарадея, равная 96500 Кл/моль.

Подставим все известные значения:

\(n = \frac{180000}{96500} \approx 1.868\) моль.

Таким образом, количество вещества (продукта) на аноде примерно равно 1.868 моля.

Теперь перейдем к вопросу о выходе никеля. Выход никеля определяется как отношение количества никеля к количеству вещества на аноде. То есть:

\[Выход\:никеля = \frac{Моль\:никеля}{Моль\:продукта\:на\:аноде}\]

Поскольку в нашей задаче задан только ток, нам необходимо знать соотношение между количеством никеля и переданным зарядом. Для этого нам необходимо знать массу никеля, соответствующую переданному заряду.

Масса (в граммах) вещества, образующегося на электроде, можно выразить следующей формулой:

\[m = \frac{Q \cdot M}{F}\]

где:
- \(m\) - масса вещества на электроде в граммах;
- \(Q\) - количество электрического заряда в кулонах, прошедшего через электролит;
- \(M\) - молярная масса вещества в г/моль;
- \(F\) - постоянная Фарадея, равная 96500 Кл/моль.

Молярная масса никеля (II) сульфата составляет 262.9 г/моль. Подставим все известные значения:

\[m = \frac{180000 \cdot 262.9}{96500} \approx 489.26\] г.

Таким образом, масса никеля, соответствующая переданному заряду, составляет примерно 489.26 г.

Теперь можем рассчитать выход никеля:

\[Выход\:никеля = \frac{Моль\:никеля}{Моль\:продукта\:на\:аноде} = \frac{489.26}{1.868} \approx 261.67\%\]

Таким образом, выход никеля составляет примерно 261.67%. Это значит, что выход никеля превышает количество вещества на аноде, что невозможно физически. Вероятно, в задаче есть ошибка или упущение, и необходима корректировка. Если у вас есть какие-либо вопросы, пожалуйста, задавайте!