Вопрос школьника
Амперметр, включенный последовательно с электролитической ванной с раствором AgNO3, показывает ток I=0,90 A. Верен ли амперметр, если за время τ=5 мин прохождения тока выделилась масса m=316 мг серебра?
Ответ от учителя
Для ответа на данный вопрос необходимо использовать закон Фарадея, который гласит, что количество вещества, выделившегося на электроде, пропорционально количеству электричества, прошедшего через раствор. Формула закона Фарадея выглядит следующим образом:
m = M * Q / (n * F),
где m — масса вещества, выделившегося на электроде, M — молярная масса вещества, Q — количество электричества, прошедшего через раствор, n — количество электронов, участвующих в реакции на электроде, F — постоянная Фарадея.
Для решения задачи необходимо выразить количество электричества Q через известные величины. Для этого воспользуемся формулой для расчета электрического заряда:
Q = I * t,
где I — сила тока, t — время прохождения тока.
Подставляя известные значения, получаем:
Q = 0,90 А * 5 мин * 60 с/мин = 270 Кл.
Теперь можно выразить количество вещества n, участвующего в реакции на электроде. Для этого необходимо знать уравнение реакции, происходящей на электроде. Поскольку в задаче не указано, какой электрод используется, предположим, что это серебряный электрод, на котором происходит реакция:
Ag+ + e- → Ag
Таким образом, для выделения одного атома серебра необходимо один электрон. Следовательно, количество вещества n можно выразить как:
n = Q / (F * 1),
где 1 — количество электронов, участвующих в реакции.
Подставляя известные значения, получаем:
n = 270 Кл / (96500 Кл/моль * 1) = 0,0028 моль.
Теперь можно выразить массу вещества M, используя известную массу серебра, выделившегося на электроде:
M = m / n = 316 мг / 0,0028 моль = 113 г/моль.
Это значение соответствует молярной массе AgNO3. Если амперметр верен, то расчетная молярная масса должна быть близка к табличной. Табличная молярная масса AgNO3 равна 169,87 г/моль. Разница между расчетной и табличной молярной массой может быть вызвана погрешностью измерений или неполнотой реакции на электроде. Однако, если разница будет слишком большой, это может свидетельствовать о неверности измерений амперметра.
