Какую силу тока нужно пропустить через раствор NiSO4, чтобы за 300 минут масса катода увеличилась на 50 г? Какой

Kosmos

65

Для начала, давайте определим, какая химическая реакция происходит при электролизе раствора NiSO4.

Реакция на катоде (полюсе, где происходит восстановление):
2H2O + 2e- -> H2 + 2OH-

Реакция на аноде (полюсе, где происходит окисление):
Ni -> Ni^2+ + 2e-

Исходя из этих реакций, мы видим, что Ni^2+ и OH- продукты, формирующиеся на аноде и катоде соответственно.

Теперь давайте рассмотрим, как расчитать силу тока необходимую для увеличения массы катода на 50 г за 300 минут. Здесь нам понадобится знание закона Фарадея и формулы, связывающей изменение массы силой тока.

Закон Фарадея утверждает, что количество вещества, выпавшего или осаженного на электроде, прямо пропорционально количеству электричества, прошедшему через раствор.

Используя формулу для изменения массы (\( \Delta m \)) электрода, \( \Delta m = Q \cdot M \), где \( Q \) - количество электричества, прошедшего через раствор, а \( M \) - эквивалентная масса вещества на электроде, мы можем найти количество электричества, а, следовательно, и силу тока.

Из условия задачи известно, что \( \Delta m = 50 \) г и время \( t = 300 \) минут. Мы также знаем, что эквивалентная масса никеля \( M_{Ni} = 58.69 \) г/моль.

Таким образом, сила тока (\( I \)) может быть найдена по формуле:

\[ I = \frac{ \Delta m}{ M \cdot t} \]

Подставим известные значения:

\[ I = \frac{ 50 \: \text{г} }{ 58.69 \: \text{г/моль} \cdot 300 \: \text{мин} } \]

Выполняя вычисления, получим значение силы тока.

Теперь перейдем к проценту выхода по току. Процент выхода по току показывает, какая часть теоретического количества продукта действительно образовалась.

Формула для расчета процента выхода по току (\( \text{Выход}_{\text{ток}} \)) выглядит следующим образом:

\[ \text{Выход}_{\text{ток}} = \frac{ \text{моль продукта, образующегося на электроде} }{ \text{моль продукта, образующегося теоретически} } \cdot 100 \]

В данном случае, наш продукт - никель (Ni).

Так как в условии задачи сказано, что процент выхода по току составляет 90%, мы можем записать следующее:

\[ 90 = \frac{ \text{моль Ni, образующегося на электроде} }{ \text{моль Ni, образующегося теоретически} } \cdot 100 \]

Известно, что при электролизе каждые 2 моль электронов соответствуют образованию 1 моля никеля. Исходя из этого, мы можем записать:

\[ \text{моль Ni, образующегося на электроде} = \frac{ I \cdot t}{ 2} \]

Теперь мы можем решить уравнение для определения количества никеля, образующегося теоретически, и найти процент выхода по току.

Как только вы найдете количества никкеля на электроде и теоретические значения используя приведенные выше формулы, проанализируйте, насколько эти значения близки друг к другу. Если они слишком сильно отличаются, объясните, почему это может быть.

Надеюсь, что эта подробная информация поможет вам понять процесс электролиза раствора NiSO4 и провести расчеты, связанные с задачей. Если у вас есть еще вопросы, пожалуйста, не стесняйтесь задавать их!