Сколько меди оселось на катоде после прохождения заряда в 12,5кл через электролит, состоящий из водного раствора

Yaschik_5424

59

Хорошо, чтобы решить эту задачу, нам понадобится знать некоторые физические и химические понятия. Давайте разберемся.

Когда электрический заряд проходит через электролит, происходит электрохимическая реакция, в результате которой медь перемещается с одного электрода на другой. В этой задаче медный купорос (раствор соли меди) играет роль электролита, а катод служит местом, где осаждаются медь.

Вопрос задачи состоит в том, сколько меди оселось на катоде после прохождения заряда в 12,5 кулонов через раствор медного купороса.

Для решения задачи воспользуемся электрохимическими уравнениями. Перед нами стоит задача определить количество осадка меди на катоде, так что здесь используется уравнение неразложимости.

Уравнение неразложимости показывает, как изменяются концентрации ионов в растворе при прохождении электрического тока. Для медного купороса (CuSO4) уравнение неразложимости выглядит следующим образом:

\[Cu^{2+} + 2e^- -> Cu\]

Это уравнение описывает процесс осаждения меди на катоде при прохождении электрического тока.

Теперь, зная количество заряда (12,5 кулона), можно определить количество меди, осевшей на катоде. Для этого нужно знать связанную с этим количество вещества (в молях) и дальше применить соотношение между зарядом, количеством вещества и числом электронов.

Formula for the calculation:
\[Q = nF\]
где \(Q\) - количество заряда, \(n\) - количество вещества, \(F\) - постоянная Фарадея.

Так как одна молекула меди восстанавливается двумя электронами, \(1\) моль меди соответствует \(2\) молям электронов. Таким образом, количество электронов равно количеству вещества, умноженному на \(2\).

Теперь, зная количество электронов и постоянную Фарадея (\(F\) равно \(96 500 \, \text{Кл/моль}\)), можем найти количество заряда.

\[Q = (2 \, \text{моль} \, Cu) \times (96 500 \, \text{Кл/моль})\]
\[Q = 193 000 \, \text{Кл}\]

Имея количество заряда (\(12,5 \, \text{Кл}\)) и количество заряда от реакции (\(193 000 \, \text{Кл}\)), мы можем найти количество меди, осевшей на катоде:

\[\text{Количество осадка меди} = \frac{12,5 \, \text{Кл}}{193 000 \, \text{Кл}} \times (1 \, \text{моль} \, Cu)\]
\[\text{Количество осадка меди} = 0,0000648 \, \text{моль}\]

Но задача требует найти количество меди в граммах. Для этого нам нужно знать молярную массу меди. Молярная масса меди равна \(63,5 \, \text{г/моль}\).

Теперь мы можем найти количество меди в граммах:

\[\text{Количество осадка меди (г)} = 0,0000648 \, \text{моль} \times 63,5 \, \text{г/моль}\]
\[\text{Количество осадка меди (г)} = 0,004113 \, \text{г}\]

Таким образом, как результат нашего решения, на катоде оселось около \(0,004113\) грамма меди после прохождения заряда в \(12,5\) кулона через электролит, состоящий из водного раствора медного купороса.