Вопрос школьника
Какое количество железа (μFe ≈ 56⋅10 − 3 кг/моль, Z = 3) и хлора (μCl ≈ 35⋅10 − 3 кг/моль, Z = 1) осело на электродах электролитической ванны с раствором хлористого железа FeCl3 при пропускании тока силой I = 10А в течение времени τ = 2 часа?
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо использовать закон Фарадея, который гласит, что количество вещества, осажденного на электродах, пропорционально количеству электричества, прошедшего через электролитическую ванну.
Количество электричества можно вычислить по формуле:
Q = I * t
где Q — количество электричества, I — сила тока, t — время.
В данном случае, Q = 10 * 2 * 3600 = 72000 Кл.
Для расчета количества осевшего на электродах железа и хлора необходимо знать соотношение между количеством электричества и количеством вещества, осажденного на электродах. Для этого используется формула:
n = Q / (z * F)
где n — количество вещества, осевшего на электродах, z — заряд иона, F — постоянная Фарадея (96485 Кл/моль).
Для железа заряд иона равен 3, для хлора — 1.
Для железа:
n(Fe) = Q / (3 * 96485) = 0,247 моль
Масса железа:
m(Fe) = n(Fe) * μ(Fe) = 0,247 * 56 * 10^-3 = 0,0138 кг
Для хлора:
n(Cl) = Q / (1 * 96485) = 0,747 моль
Масса хлора:
m(Cl) = n(Cl) * μ(Cl) = 0,747 * 35 * 10^-3 = 0,0262 кг
Таким образом, на электродах осело 0,0138 кг железа и 0,0262 кг хлора.
