Сколько времени потребуется пропускать постоянный электрический ток силой 1 А через 0,2 моль ртути в водном растворе

Мороженое_Вампир

17

Для решения этой задачи нам понадобятся некоторые знания об электрохимии. Давайте начнем с описания процесса ионизации и электролиза.

Ионизация ртути в водном растворе нитрата ртути происходит следующим образом:

\[Hg(NO3)2 \rightarrow Hg^{2+} + 2NO3^-\]

Теперь перейдем к электролизу. Электрический ток, пропущенный через раствор, вызывает окисление и восстановление веществ на электродах.

На катоде (полюс, к которому подключен отрицательный проводник) происходит восстановление металла. В данном случае ионы ртути будут восстанавливаться к ртути:

\[Hg^{2+} + 2e^- \rightarrow Hg\]

На аноде (полюс, к которому подключен положительный проводник) происходит окисление. Однако, в данной задаче не сказано, какое вещество будет на аноде, поэтому мы должны определить его.

Чтобы полностью удалить ионы ртути из раствора, необходимо окислить все ртути до ионов Hg^{2+}. Ионы Hg^{2+} должны реагировать на аноде, потеряв 2 электрона. В результате образуется какое-то вещество, которое будет на неактивном аноде.

Определим его. Мы знаем, что при электролизе общая зарядность ионов, восстанавливающихся на катоде, равна общей зарядности ионов, окисляющихся на аноде. В данном случае каждый ион ртути Hg^{2+} теряет 2 электрона. Количество ионов ртути, содержащихся в 0,2 моль ртути, можно найти, умножив на число Авогадро (6,022 × 10^23 моль^-1). Таким образом:

Количество электронов для окисления 0,2 моля ртути:
n = 2 × (0,2 моль) × (6,022 × 10^23) = 2,4144 × 10^23 электрона

Электрический заряд (Q), протекающий через раствор, определяется как произведение силы тока (I) на время (t). Мы знаем, что сила тока равна 1 А (ампер), и нам нужно найти время (t):

Q = I × t

Так как количество электронов (n) равно израсходованному заряду (Q), мы можем записать:

n = Q / e

где e - элементарный заряд, равный 1,6 × 10^-19 Кл (кл).

Теперь мы можем найти время (t):

t = (Q / I) = (n × e) / I

Подставив значения в формулу, получим:

t = (2,4144 × 10^23 × 1,6 × 10^-19) / 1 = 3,8624 × 10^4 с (секунд)

Таким образом, потребуется пропускать постоянный электрический ток силой 1 А через 0,2 моль ртути в водном растворе нитрата ртути примерно 3,8624 × 10^4 секунды, чтобы полностью удалить ионы ртути из раствора.

Чтобы определить вещество, образующееся на неактивном аноде, мы должны знать другие ионы, содержащиеся в растворе. Пожалуйста, предоставьте дополнительную информацию о составе раствора, чтобы мы могли дать ответ на этот вопрос.