Вопрос школьника
За какое время τ при электролизе медного купороса масса медной пластинки (катода) увеличится на Δm=99 мг? Площадь пластинки S=25 см2, плотность тока j=200 А/м2. Найти толщину d слоя меди, образовавшегося на пластинке.
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо использовать закон Фарадея, который гласит, что количество вещества, выделившегося на электроде, пропорционально количеству электричества, прошедшего через электролит.
Количество электричества можно выразить через плотность тока и время: Q = j*S*τ, где Q — количество электричества, j — плотность тока, S — площадь электрода, τ — время электролиза.
Количество меди, выделившейся на катоде, можно выразить через массу и плотность меди: Δm = ρ*V, где Δm — изменение массы меди на катоде, ρ — плотность меди, V — объем меди.
Объем меди можно выразить через толщину слоя меди и площадь катода: V = S*d.
Таким образом, получаем систему уравнений:
Δm = ρ*S*d
Q = j*S*τ
Выразим из второго уравнения время электролиза:
τ = Δm/(ρ*S*j)
Подставим значения и рассчитаем:
τ = 99 мг / (8,96 г/см³ * 25 см² * 200 А/м²) ≈ 0,000022 с
Теперь найдем толщину слоя меди на катоде:
d = Δm / (ρ*S) ≈ 0,00044 см
Таким образом, для того чтобы масса медной пластинки увеличилась на 99 мг, необходимо провести электролиз медного купороса в течение примерно 0,000022 секунд, и на катоде образуется слой меди толщиной около 0,00044 см.
