Яка маса води розклалася внаслідок впливу електричного струму, якщо було сформовано водень масою 4г? Напишіть реакційне

Yachmenka

52

Для розв"язання даної задачі визначимо електрохімічний еквівалент воденя, тобто кількість воденю, яка виділяється під час проходження 1 фарада електричного заряду в електролізері.

Електрохімічний еквівалент водню \(E_v\) обчислюється за формулою:
\[E_v = \frac{m}{Q}\]
де \(m\) - маса виділеного водню (у грамах), \(Q\) - електричний заряд (у кулонах).

Задача повідомляє, що було сформовано водень масою 4 г. Зчитаємо з умови задачі, що це маса виділеного водню \(m\).

Далі нам потрібно визначити, скільки електричного заряду \(Q\) пройшло через електролізер для виділення даної кількості водню. Для цього знайдемо кількість електронів \(n\), що пройшли через електролізер, використовуючи формулу:
\[n = \frac{Q}{e}\]
де \(e\) - елементарний заряд, \(e \approx 1.6 \times 10^{-19}\) Кл.
Відповідно, електричний заряд \(Q\) можна знайти, перемноживши кількість електронів \(n\) на елементарний заряд \(e\):
\[Q = n \cdot e\]

Поставимо реакційне рівняння для процесу виділення водню під час електролізу. Знаємо, що під час електролізу водню очищається від домішок, а домішки виділяються на електроді. В результаті розкладання води на аноді виділяється кисень:
\[2H_2O \rightarrow 2H_2 + O_2\]

Тепер ми маємо всі необхідні дані, щоб розв"язати задачу. Проведемо обчислення:

1. Визначимо електричний заряд \(Q\):
\[Q = n \cdot e\]
Припустимо, що в даному випадку \(n = 2\), тому:
\[Q = 2 \cdot 1.6 \times 10^{-19} \, \text{Кл}\]

2. Знаходимо електрохімічний еквівалент \(E_v\):
\[E_v = \frac{m}{Q}\]
Підставляємо відомі значення:
\[E_v = \frac{4}{2 \cdot 1.6 \times 10^{-19}} \, \text{г/Кл}\]

Отже, маса води, розкладеної під час впливу електричного струму, може бути обчислена як \(E_v\) множене на електричний заряд \(Q\). Запишемо умову задачі у відповідному форматі з описаним рішенням та реакційним рівнянням:

"Маса води, розкладеної під час впливу електричного струму, може бути обчислена, використовуючи величину електрохімічного еквівалента водню \(E_v\) та електричний заряд \(Q\), що пройшов через електролізер. За даними задачі, було сформовано водень масою 4 г, тому \(m = 4\) г. Визначимо електричний заряд \(Q\) за допомогою кількості електронів \(n\), які пройшли через електролізер, та елементарного заряду \(e\):
\[Q = n \cdot e = 2 \cdot 1.6 \times 10^{-19} \, \text{Кл}\]
Підставивши відомі значення, отримаємо:
\[E_v = \frac{m}{Q} = \frac{4}{2 \cdot 1.6 \times 10^{-19}} \, \text{г/Кл}\]
Тому маса води, розкладеної під час впливу електричного струму, становить \(E_v \cdot Q\), де \(E_v\) - електрохімічний еквівалент водню, а \(Q\) - електричний заряд.

При розрахунку в конкретному випадку треба виходити з величин \(E_v\) та \(Q\), отриманих з наявних даних."

Слід пам"ятати, що вказані обчислення є лише прикладом розв"язання задачі, і вони можуть відрізнятися в залежності від конкретних даних задачі. Однак основний принцип розв"язання залишається незмінним.