Яка маса та об єм водню утвориться після пропускання заряду 2·105 Кл через розчин сірчаної кислоти за нормальних умов

Robert

64

Для решения этой задачи, нам необходимо использовать закон Фарадея. Закон Фарадея гласит, что масса продукта электролиза (в данном случае водорода) прямо пропорциональна заряду, протекшему через электролит. Формулы, которые мы сможем использовать для решения этой задачи, также включают связь между массой, объемом и плотностью вещества. Я постараюсь разбить решение на несколько шагов с подробными объяснениями.

Шаг 1: Найдем количество вещества сульфатной кислоты (H2SO4). Для этого воспользуемся уравнением состояния идеального газа: PV = nRT , где P - давление, V - объем, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, T - температура.

Перенесем эту формулу в вид \(n = \frac{{PV}}{{RT}}\), где P = 105 Па (паскаль), V - объем раствора (который здесь не указан), R = 8.31 Дж/(моль·К) (универсальная газовая постоянная), T = 273 K (кельвин).

Шаг 2: По формуле плотности \(p = \frac{m}{V}\) найдем массу раствора. Здесь p - плотность раствора, m - масса раствора, V - объем раствора. В задаче указано, что плотность водорода составляет 0,09 \(г/см^3\), поэтому p = 0,09 \(г/см^3\).

Шаг 3: Найдем объем раствора сульфатной кислоты. Для этого воспользуемся формулой объема \[V = \frac{m}{p}\], где m - масса раствора, p - плотность раствора (в данном случае сульфатной кислоты).

Шаг 4: Применим закон Фарадея. Согласно закону Фарадея, количество электрического заряда, необходимое для электролиза воды, составляет 2·10^5 Кл (кл).

Шаг 5: Найдем массу водорода, используя соотношение между количеством вещества и массой. Вес одного моля водорода составляет 2 г.

Теперь, когда у нас есть все необходимые формулы и данные, давайте приступим к решению задачи.

1) Найдем количество вещества сульфатной кислоты (H2SO4):
\[n = \frac{{PV}}{{RT}} = \frac{{105 \times V}}{{8.31 \times 273}}\]

2) Найдем массу раствора сульфатной кислоты:
\[m = p \times V\]

3) Найдем объем раствора сульфатной кислоты:
\[V = \frac{{m}}{{p}}\]

4) Применим закон Фарадея:
Масса водорода, образующегося при данном электролизе, будет прямо пропорциональна заряду, протекшему через раствор сульфатной кислоты:
\[m(H2) = \frac{{m(H2SO4) \times 2 \times 10^5}}{{n(H2SO4)}}\]

5) Найдем массу водорода, зная количество вещества:
\[m(H2) = n(H2) \times molar mass(H2)\]

Применяя эти шаги и используя данные из условия задачи (\(p = 0.09 г/см^3\) и плотность водорода равна 2 г/моль), вы сможете решить задачу и получить ответ в виде конкретного числа.