Вопрос школьника
При пропускании через электролит тока силой I = 1,5 А за время τ = 5 мин на катоде выделилось m = 137 мг вещества. Что это за вещество?
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать закон Фарадея, который гласит, что количество вещества, выделившегося на электроде, пропорционально количеству электричества, прошедшего через электролит. Формула для расчета количества выделившегося вещества выглядит следующим образом:
m = M * I * t / (n * F),
где m — масса выделившегося вещества, M — молярная масса вещества, I — сила тока, t — время, n — количество электронов, необходимых для превращения одной молекулы вещества, F — постоянная Фарадея.
Для определения вещества необходимо знать количество электронов, необходимых для превращения одной молекулы вещества. Для этого можно использовать таблицу стандартных потенциалов электродов. Если вещество имеет положительный потенциал, то для его превращения необходимо отдать электроны, а если отрицательный — то принять.
Для примера возьмем вещество CuSO4 (сульфат меди). По таблице стандартных потенциалов электродов, потенциал Cu2+/Cu равен +0,34 В. Это означает, что для превращения Cu2+ в медь необходимо отдать 2 электрона. Таким образом, n = 2.
Подставляя известные значения в формулу, получаем:
137 мг = 63,5 г/моль * 1,5 А * 5 мин / (2 * 96500 Кл/моль)
Отсюда получаем, что молярная масса вещества равна 63,5 г/моль. Это соответствует молярной массе сульфата меди (CuSO4). Следовательно, вещество, выделившееся на катоде, — медь (Cu).
