Какова количество никеля, осажденного на поверхности детали при проведении процесса никелирования в течение 50 минут

Солнечный_Пирог_779

31

Для решения данной задачи, мы можем использовать закон Фарадея, который гласит, что количество вещества, осажденного или растворенного в результате электролиза, пропорционально количеству перенесенного заряда.

Формула для расчета количества вещества (массы) можно записать следующим образом:

\[ m = \frac{Q}{z} \times k \]

где:
- \( m \) - масса никеля (в кг)
- \( Q \) - количество заряда, протекшее через электролит (в Кл)
- \( z \) - заряд никеля (в Кл)
- \( k \) - электрохимический эквивалент никеля (в кг/Кл)

Мы можем использовать известные значения для расчета решения.

Исходя из условия, нам известно:
- время электролиза: \( t = 50 \) мин = \( 50 \times 60 \) сек = \( 3000 \) сек,
- сила тока: \( I = 2 \) А,
- электрохимический эквивалент никеля: \( k = 3 \times 10^{-7} \) кг/Кл.

Для начала, найдем количество заряда, протекшее через электролит, используя формулу:

\[ Q = I \times t \]

Подставим известные значения, получим:

\[ Q = 2 \, \text{А} \times 3000 \, \text{с} = 6000 \, \text{Кл} \]

Затем, найдем заряд никеля. Поскольку каждый моль никеля соответствует \( z \) кулонам, мы можем использовать уравнение Нернста:

\[ z = \frac{{m_{\text{Ни}}}}{{M_{\text{Ни}}}} \times 96500 \, \text{Кл/моль} \]

где:
- \( m_{\text{Ни}} \) - молярная масса никеля (в кг/моль)
- \( M_{\text{Ни}} \) - масса никеля (в кг)

Молярная масса никеля равняется его атомной массе, которая составляет 58,7 г/моль, или \( 0,0587 \) кг/моль.

Подставим известные значения:

\[ z = \frac{{0,0587 \, \text{кг/моль}}}{{0,0587 \, \text{кг}}} \times 96500 \, \text{Кл/моль} \approx 96500 \, \text{Кл} \]

Теперь мы можем использовать полученные значения для расчета массы осажденного никеля:

\[ m = \frac{Q}{z} \times k \]

Подставим значения:

\[ m = \frac{{6000 \, \text{Кл}}}{{96500 \, \text{Кл}}} \times 3 \times 10^{-7} \, \text{кг/Кл} \approx 1,96 \times 10^{-5} \, \text{кг} \]

Таким образом, количество никеля, осажденного на поверхности детали, составляет приблизительно \( 1,96 \times 10^{-5} \) кг.