Яку кількість заряду потрібно проходити під час електролізу слабкого розчину кислоти, щоб отримати 120 кг водню

Aleksandrovna

4

Для решения этой задачи необходимо использовать закон Фарадея для электролиза. Закон Фарадея гласит, что количество вещества, образующегося или расходующегося при электролизе, пропорционально переданным электрическим зарядам.

Известно, что количество водорода, которое необходимо получить, равно 120 кг. Чтобы найти количество заряда, которое нужно пропустить через раствор кислоты, используем уравнение:

\[Q = m \cdot z \cdot F,\]

где:
\(Q\) - количество заряда (в коломбах),
\(m\) - масса вещества (в кг),
\(z\) - число электронов, переносимых одним ионом,
\(F\) - постоянная Фарадея (96500 Кл/моль).

Чтобы найти количество заряда, нужно знать массу водорода, число электронов, переносимых одним ионом водорода и постоянную Фарадея. Мы уже знаем, что масса водорода равна 120 кг.

Чтобы найти число электронов, переносимых одним ионом, можно использовать уравнение Нернста:

\[E = \frac{{E^0 - RT}}{{nF}},\]

где:
\(E\) - потенциал электрода,
\(E^0\) - стандартный потенциал электрода (для водородной пары, он равен 0 В),
\(R\) - универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/моль·К),
\(T\) - температура (в К),
\(n\) - число электронов, переходящих при окислении или восстановлении одного иона,
\(F\) - постоянная Фарадея (96500 Кл/моль).

Так как мы должны электролизировать слабый раствор кислоты, можно положить, что температура составляет примерно 298 К. Найдите значение потенциала электрода \(E\) и затем подставьте его в уравнение Нернста для вычисления числа электронов \(n\), переходящих при электролизе одного иона.

После нахождения числа электронов, переносимых одним ионом водорода, подставьте значения в уравнение \(Q = m \cdot z \cdot F\) для вычисления общего количества заряда \(Q\).

После всех вычислений вы сможете определить необходимое количество заряда для электролиза слабого раствора кислоты, чтобы получить 120 кг водорода, необходимого для заполнения аэростата.