Какой будет масса осажденной меди из раствора медного купороса в течение 5 часов при заданном токе?

Пугающий_Пират

51

Для решения данной задачи нам потребуется знать некоторые основные понятия в области электрохимии. Когда протекает электролиз, вещество, содержащее в своем составе ионы, распадается на положительно и отрицательно заряженные ионы. Положительно заряженные ионы, называемые катионами, перемещаются к отрицательно заряженному электроду (катоду), а отрицательно заряженные ионы, называемые анионами, перемещаются к положительно заряженному электроду (аноду).

В нашем случае, раствор медного купороса (CuSO4) содержит ионы меди (Cu^2+) и сульфата (SO4^2-). При электролизе медного купороса медные ионы (Cu^2+) будут притягиваться к катоду и осаживаться в виде меди, а ионы сульфата останутся в растворе.

Для решения задачи нам понадобятся следующие данные, которые заданы в условии:
- ток (I) - измеряется в амперах (A);
- время (t) - измеряется в секундах (с).

Формула, связывающая количество осажденного вещества с током и временем, известна как закон Фарадея и имеет следующий вид:

m = (Q * M) / (n * F),

где:
- m - масса осажденного вещества, измеряемая в граммах (г);
- Q - количество электричества, протекшее через систему, измеряемое в кулонах (Кл);
- M - молярная масса осажденного вещества, измеряемая в граммах на моль (г/моль);
- n - количество электронов, участвующих в реакции;
- F - постоянная Фарадея, равная 9,6485 * 10^4 Кл/моль.

Чтобы использовать эту формулу и рассчитать массу осажденной меди, нам нужно знать количество электричества (Q), количество электронов (n) и молярную массу меди (M).

Количество электричества (Q) можно рассчитать, умножив ток (I) на время (t):

Q = I * t.

Количество электронов (n) и молярную массу меди (M) нам потребуется найти в химической реакции, которая описывает осаждение меди из ионного раствора медного купороса. В данном случае, реакция будет выглядеть следующим образом:

Cu^2+ + 2e- -> Cu.

Как видно из реакции, для осаждения одной медной ионной массы требуется 2 электрона. Молярная масса меди (M) составляет около 63,546 г/моль.

Теперь, когда у нас есть все необходимые данные, мы можем перейти к решению задачи.

1. Рассчитаем количество электричества (Q):

Q = I * t.

2. Рассчитаем количество электронов (n):

n = 2 (так как для осаждения одной медной ионной массы требуется 2 электрона).

3. Рассчитаем массу осажденной меди (m):

m = (Q * M) / (n * F).

Подставим известные значения и выполним расчет:

m = (Q * M) / (n * F) = (I * t * M) / (2 * F).

После выполнения всех вычислений мы получим массу осажденной меди из раствора медного купороса в течение 5 часов при заданном токе.