Вопрос школьника
Сколько атомов хлора Cl и железа Fe выделится из раствора хлористого железа FeCl2 при пропускании через электролит в течение времени τ силы тока I?
Ответ от учителя
При пропускании электрического тока через раствор хлористого железа FeCl2 происходит электролиз, в результате которого на электроде катоде (отрицательном) происходит восстановление железа, а на электроде аноде (положительном) происходит окисление хлора.
Уравнения реакций на электродах:
Катод: Fe2+ + 2e- → Fe
Анод: 2Cl- → Cl2 + 2e-
Таким образом, на катоде восстанавливается железо, а на аноде выделяется хлор. Количество выделенных атомов хлора и железа зависит от количества электрического заряда, прошедшего через раствор, которое можно вычислить по формуле:
Q = I * t
где Q — количество электрического заряда, I — сила тока, t — время пропускания тока.
Для вычисления количества выделенных атомов хлора и железа необходимо знать соотношение между количеством электрического заряда и количеством вещества, которое принимает участие в реакции. Для этого используется закон Фарадея:
Q = n * F
где n — количество молей вещества, F — постоянная Фарадея (96485 Кл/моль).
Из уравнений реакций на электродах видно, что для выделения одного моля хлора необходимо 2 моля электронов, а для восстановления одного моля железа необходимо 2 моля электронов. Следовательно, количество выделенных атомов хлора и железа можно вычислить по формулам:
n(Cl) = Q / (2 * F)
n(Fe) = Q / (2 * F)
Подставляя значение Q из первой формулы, получаем:
n(Cl) = I * t / (2 * F)
n(Fe) = I * t / (2 * F)
Таким образом, количество выделенных атомов хлора и железа пропорционально силе тока и времени пропускания тока. Конкретное количество выделенных атомов зависит от концентрации раствора и других условий проведения электролиза.
