Який тривалість електролізу, необхідна для отримання 0,5 грамів хрому при силі струму 3 ампери?

Letuchiy_Piranya_3315

18

Для решения данной задачи нам понадобятся основные понятия электролиза и формула электрохимической эквивалентности.

Электролиз - это процесс разложения (реакции) электролита под действием постоянного электрического тока. В данном случае мы хотим получить 0,5 грамма хрома, поэтому хром является выделяемым металлом.

Формула, связывающая массу вещества и количество прошедшего через него заряда, называется формулой электрохимической эквивалентности и выглядит следующим образом:

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

где:
\(m\) - масса выделившегося вещества,
\(Z\) - число, обозначающее количество электронов, необходимых для выделения одной молекулы вещества,
\(F\) - постоянная Фарадея (значение приблизительно равно 96500 Кл/моль),
\(I\) - сила тока (измеряется в амперах),
\(t\) - время, в течение которого протекает электролиз (измеряется в секундах).

Для решения задачи нам нужно найти время \(t\), причем даны значения массы \(m\) (0,5 г), силы тока \(I\) (3 А) и число электронов \(Z\), необходимых для выделения одной молекулы хрома.

Чтобы найти время, перепишем формулу, выражая время \(t\):

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

Теперь можем подставить известные значения и рассчитать результат.

Найдем значение числа электронов \(Z\). Для этого воспользуемся периодической системой элементов и узнаем атомную массу хрома, а затем молярную массу хрома:

Атомная масса хрома = 52 г/моль
Молярная масса хрома = 52 г/моль

Чтобы найти \(Z\), нужно знать молярную массу чистого хрома и массу одной молекулы хрома. Поскольку молярная масса хрома равна массе одной молекулы хрома, то \(Z = \frac{{52}}{{52}} = 1\).

Теперь, когда мы знаем все известные значения, подставим их в формулу для времени:

\[
t = \frac{{0,5}}{{1 \cdot 96500 \cdot 3}}
\]

Выполняем вычисления:

\[
t = \frac{{0,5}}{{289500}} \approx 0,000001727\text{ сек}
\]

Итак, требуемая длительность электролиза составляет примерно 0,000001727 секунды, чтобы получить 0,5 грамма хрома при силе тока 3 ампера.