Определите массу остатка хлорида никеля и объем выделившегося газа после прохода постоянного тока силой 5 ампер

Арбуз

35

Для решения данной задачи, нам необходимо воспользоваться законом Фарадея, который устанавливает, что масса вещества, осажденного или выделившегося в результате электролиза, прямо пропорциональна количеству электричества, прошедшему через раствор.

1. Найдем количество электричества, прошедшего через раствор:
Количество электричества (кол-во заряда) = ток × время

Заданные значения:
Ток (I) = 5 А
Время (t) = 5,36 часов

Количество электричества = 5 А × 5,36 ч = 26,8 Кл (килокулон)

2. Далее, воспользуемся стехиометрией реакции, чтобы определить массу осажденного хлорида никеля и объем выделившегося газа. Из уравнения реакции между хлоридом никеля и постоянным током известно, что на каждый моль никеля образуется 2 моля хлора и масса никеля равна 58,7 г/моль.

Рассчитаем количество никеля (в молях):
Количество никеля (в молях) = количество заряда / заряд ника

Заряд ника составляет 2F, где F - фаррадей (96485 Кл/моль).
Таким образом, заряд ника = 2 × 96485 Кл/моль = 192970 Кл/моль

Количество никеля = 26,8 Кл / 192970 Кл/моль = 0,0001389 моль

0,0001389 моль никеля соответствует 0,0002778 моль хлорида (с их уравнения реакции 1:2 соответствие).

Масса хлорида никеля = количество хлорида × молярная масса хлорида никеля
= 0,0002778 × 129,7 г/моль (дано)
= 0,03597 г
≈ 36,0 мг

Таким образом, масса остатка хлорида никеля составляет примерно 36,0 мг.

3. Теперь посчитаем объем выделившегося газа. Из уравнения реакции известно, что на каждый моль никеля образуется 1 моль газа (в данном случае хлор).
Количество газа = количество никеля = 0,0001389 моль

Объем газа (при нормальных условиях) можно рассчитать с помощью уравнения состояния идеального газа (V = nRT/P), где:
n - количество вещества газа в моль;
R - универсальная газовая постоянная (0,0821 л·атм/моль·К);
T - температура газа в Кельвинах;
P - давление газа в атмосферах.

Заданные значения:
n = 0,0001389 моль
R = 0,0821 л·атм/моль·К
T = 273 К (так как задача не указывает температуру, мы будем считать ее комнатной температурой)
P = 1 атм (так как задача не указывает давление, мы будем считать его нормальным для комнатной температуры)

Объем газа = 0,0001389 моль × 0,0821 л·атм/моль·К × 273 K / 1 атм
≈ 0,003465 л
≈ 3,47 мл

Таким образом, объем выделившегося газа составляет примерно 3,47 мл.

Итак, масса остатка хлорида никеля составляет примерно 36,0 мг, а объем выделившегося газа примерно 3,47 мл.