Сколько времени потребуется, чтобы пропустить ток силой 5 А через раствор сульфата железа (II), чтобы на катоде

Максим

60

Чтобы решить эту задачу, нам необходимо использовать электрохимический анализ. Давайте начнем с формулы для определения количества выпадающего на катоде вещества.

Масса выпадающего вещества на катоде (m) может быть определена с помощью формулы:

\[m = Z \cdot F \cdot I \cdot t\]

Где:
- Z - число перенесенных электронов (количество электронов, необходимых для отдельной молекулы вещества),
- F - постоянная Фарадея (число Кулонов на моль электронов),
- I - электрический ток (в амперах),
- t - время (в секундах).

Теперь нам необходимо выразить количество выпадающего железа в граммах. Mолярная масса железа (Fe) составляет примерно 55,85 г/моль. Поскольку каждый моль железа соответствует 2 молярным эквивалентам электронов (Fe2+ + 2e- -> Fe), число переносимых электронов (Z) для железа равно 2.

Таким образом, мы можем переписать формулу для массы выпадения железа на катоде:

\[m = 2 \cdot F \cdot I \cdot t\]

Теперь мы можем подставить известные значения в формулу. Дано, что ток (I) равен 5 А и масса выпадающего железа (m) составляет 2,8 г. Mолярная масса (Fe) равна 55,85 г/моль.

Для расчета времени (t) нам сначала нужно определить постоянную Фарадея (F). Она равна 96485 Кулон/моль.

Теперь мы можем решить уравнение относительно времени (t):

\[t = \frac{m}{2 \cdot F \cdot I}\]

Подставляем значения:

\[t = \frac{2,8}{2 \cdot 96485 \cdot 5}\]

Вычисляем:

\[t ≈ \frac{2,8}{2 \cdot 96485 \cdot 5} ≈ 2,89 \times 10^{-6} \text{ сек}\]

Таким образом, чтобы пропустить ток силой 5 А через раствор сульфата железа (II) и выделить 2,8 г железа, потребуется около 2,89 микросекунды.