Какова масса меди, которая осаждалась на катоде в результате прохождения электрического тока силой 2А в течение

Magiya_Zvezd

60

Для решения этой задачи нам понадобится использовать закон Фарадея, который устанавливает пропорциональность между количеством вещества, осажденного на электроде, и силой тока, временем и массой данного вещества. Формула для расчета массы меди, осажденной на катоде, выглядит следующим образом:

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

Где:
- m - масса меди, осажденной на катоде;
- Q - количество электричества, прошедшее через раствор хлорида меди (заряд);
- M - молярная масса меди;
- n - количество электронов, участвующих в реакции осаждения меди;
- F - постоянная Фарадея.

Найдем каждую из этих величин поочередно.

В начале нам необходимо определить количество электричества (заряд), прошедшее через раствор хлорида меди. Для этого воспользуемся формулой:

\[ Q = I \cdot t \]

Где:
- I - сила тока, равная 2 А (амперам);
- t - время, в течение которого проходит ток, равное 20 мин (минутам).

Подставим известные значения в формулу:

\[ Q = 2 \: \text{А} \cdot 20 \: \text{мин} \]

Теперь переведем время в секунды, так как величина времени должна быть выражена в СИ-единицах (секундах):

\[ Q = 2 \: \text{А} \cdot 20 \: \text{мин} \cdot 60 \: \text{с} \]

Вычислим значение:

\[ Q = 2400 \: \text{Кл} \]

Теперь нам необходимо найти молярную массу меди (М). Для этой цели обратимся к таблице химических элементов и найдем молярную массу меди. Найденное значение составляет 63.55 г/моль.

И последнее значение, которое нам нужно найти, - количество электронов, участвующих в реакции осаждения меди (n). Для этого мы знаем, что каждый медный ион Cu\(^{2+}\) получает 2 электрона.

Теперь, когда у нас есть все известные значения, мы можем рассчитать массу меди по формуле:

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

Подставим известные значения:

\[ m = \frac {2400 \: \text{Кл} \cdot 63.55 \: \text{г/моль}}{2 \cdot 2 \cdot 96485 \: \text{Кл/моль}} \]

Выполним расчет:

\[ m = \frac{153240 \: \text{г}}{192970 \: \text{Кл/моль}} \]

\[ m \approx 0.794 \: \text{г} \]

Таким образом, масса меди, осаждающейся на катоде при прохождении электрического тока силой 2А в течение 20 минут через раствор хлорида меди, составляет около 0.794 г.