При якій силі струму проводився електроліз, якщо за 10 хвилин на катоді було виділено 0,54 грами хрому?

Даниил

39

Для решения данной задачи мы можем использовать закон Фарадея для электролиза. Этот закон гласит, что количество вещества, произведенного или расходуемого в результате электролиза, прямо пропорционально количеству электричества, прошедшего через электролит.

Для начала, нам нужно найти количество электричества, прошедшего через электролит. Мы знаем, что на катоде, или отрицательном электроде, было выделено 0,54 грамма хрома за 10 минут (или 600 секунд).

Теперь мы должны обратиться к таблице периодических элементов, чтобы найти молярную массу хрома. Молярная масса (обозначается как М) хрома равна примерно 52 г/моль.

Мы можем использовать формулу для нахождения количества вещества (n), которая выглядит следующим образом:

\[n = \frac{m}{M}\]

где:
n - количество вещества,
m - масса вещества,
M - молярная масса.

Подставляя известные значения, мы получаем:

\[n = \frac{0,54}{52}\]

Вычислив это выражение, получаем n примерно равным 0,0104 моль хрома.

Теперь мы можем использовать второй закон Фарадея, который гласит, что количество электричества (Q), прошедшее через электролит, прямо пропорционально количеству вещества (n), и обратно пропорционально эквивалентному весу вещества (Е):

\[Q = n \cdot E\]

где:
Q - количество электричества (в кулонах),
n - количество вещества (в молях),
E - эквивалентный вес вещества.

В нашем случае, мы хотим найти силу тока (I), проходящего через электролит, поэтому мы перепишем уравнение, выразив I:

\[I = \frac{Q}{t}\]

где:
I - сила тока (в амперах),
Q - количество электричества (в кулонах),
t - время (в секундах).

Мы знаем, что время составляет 600 секунд.

Теперь мы должны найти эквивалентный вес хрома (Е). Эквивалентный вес (обозначается как Е) равен отношению молярной массы вещества к заряду элементарного иона. Для хрома заряд элементарного иона составляет 1+ (т.к. он образует ионы Cr3+):

\[E = \frac{M}{z}\]

где:
E - эквивалентный вес,
M - молярная масса,
z - заряд элементарного иона.

Заряд элементарного иона хрома равен 3+, из чего следует, что

\[E = \frac{52}{3}\]

Теперь, подставив значения, получаем:

\[Q = n \cdot E = 0,0104 \cdot \frac{52}{3}\]

\[Q \approx 0,1806\] (кулона)

Теперь, подставив известные значения, получаем:

\[I = \frac{0,1806}{600} \approx 0,0003\] (ампера)

Следовательно, сила тока, при которой проводился электролиз, составляет примерно 0,0003 ампера.