Сколько времени потребуется для обработки электролизом 1000 м3 сточных вод, содержащих 5,4 мг/дм3 ртути
Сколько времени потребуется для обработки электролизом 1000 м3 сточных вод, содержащих 5,4 мг/дм3 ртути, с использованием силы тока 4,0 А и определением выхода по току?
Moroznyy_Korol 9
Для решения этой задачи, нам необходимо знать несколько физических и химических констант.Во-первых, нам понадобится знание фарадай, обозначенного символом F, который равен 96485 Кл/моль. Фарадай определяет количество электрической зарядки, протекающей через электролизер, которая необходима для окисления или восстановления реагента в химической реакции.
Во-вторых, нам потребуется знание молярной массы ртути, которая составляет 200,59 г/моль.
Для начала, мы можем рассчитать количество вещества ртути в сточных водах. Для этого мы воспользуемся формулой:
\[
n = \frac{m}{M}
\]
Где \( n \) - количество вещества, \( m \) - масса вещества и \( M \) - молярная масса вещества.
Масса вещества ртути будет равна:
\[
m = V \times c
\]
Где \( m \) - масса вещества, \( V \) - объем и \( c \) - концентрация ртути в сточных водах.
Подставляя значения в формулу, получим:
\[
m = 1000 \, м^3 \times 5,4 \, мг/дм^3 \times \frac{1 \, г}{1000 \, мг} \times \frac{1 \, дм^3}{1000 \, м^3} = 5,4 \, г
\]
Теперь рассчитаем количество вещества ртути:
\[
n = \frac{5,4 \, г}{200,59 \, г/моль} = 0,0269 \, моль
\]
Далее, мы можем использовать уравнение Нернста для рассчета количества заряда, необходимого для реакции электролиза. Формула уравнения Нернста:
\[
Q = n \times F
\]
Где \( Q \) - количество заряда, \( n \) - количество вещества и \( F \) - фарадай.
Подставляя значения в формулу, получим:
\[
Q = 0,0269 \times 96485 = 2597,1865 \, Кл
\]
Наконец, мы можем рассчитать время, необходимое для обработки сточных вод. Формула для расчета времени:
\[
t = \frac{Q}{I}
\]
Где \( t \) - время, \( Q \) - количество заряда и \( I \) - сила тока.
Подставляя значения в формулу, получим:
\[
t = \frac{2597,1865 \, Кл}{4,0 \, А} = 649,296 \, сек
\]
Таким образом, время, необходимое для обработки 1000 м³ сточных вод с содержанием 5,4 мг/дм³ ртути при использовании силы тока 4,0 А и определении выхода по току, составляет примерно 649,3 секунды.