Похожие вопросы
2025-10-31 19:47:34
Раствор сульфата никеля подвергли электролизу током 15А. На катоде выделились никель и водород, при этом 60% электроэнергии было израсходовано на выделение никеля.
а) Сколько граммов никеля выделилось на катоде на час? Какой толщины слой никеля образовался на катоде, если последний имеет форму пластинки со стороной 4 см и она покрывается никелем с обеих сторон? Плотность никеля равна 8,6 г/см³ (6 баллов).
б) Какой объем водорода выделяется за час при нормальных условиях? (4 балла).
Химия 11 класс Электролиз растворов электролиз сульфата никеля выделение никеля катод ток 15А масса никеля плотность никеля объём водорода нормальные условия химия 11 класс Новый
2025-10-31 19:47:58
Давайте разберем задачу по шагам.
Часть а)1. Сначала найдем количество электричества (в кулонах), которое прошло через раствор за 1 час. Для этого используем формулу:
- Q = I * t
где:
- Q - количество электричества в кулонах,
- I - сила тока в амперах (15 А),
- t - время в секундах (1 час = 3600 секунд).
Подставим значения:
- Q = 15 A * 3600 s = 54000 C.
2. Теперь найдем, сколько из этого количества электричества было использовано для выделения никеля. Из условия задачи известно, что 60% электроэнергии израсходовано на выделение никеля:
- Q_nickel = 0.6 * Q = 0.6 * 54000 C = 32400 C.
3. Теперь найдем, сколько молей никеля выделилось. Для этого используем закон Фарадея:
- n = Q_nickel / (z * F),
где:
- n - количество молей никеля,
- z - валентность никеля (для Ni2+ z = 2),
- F - постоянная Фарадея (приблизительно 96500 C/mol).
Подставим значения:
- n = 32400 C / (2 * 96500 C/mol) ≈ 0.168 моль.
4. Теперь найдем массу никеля, используя его молярную массу (приблизительно 58.7 г/моль):
- m = n * M = 0.168 моль * 58.7 г/моль ≈ 9.85 г.
Таким образом, на катоде выделилось примерно 9.85 граммов никеля за час.
5. Теперь найдем толщину слоя никеля, который образуется на катоде. Сначала найдем площадь катода. Поскольку катод имеет форму пластинки со стороной 4 см:
- Площадь одной стороны = 4 см * 4 см = 16 см².
- Площадь обеих сторон = 2 * 16 см² = 32 см².
6. Теперь найдем объем никеля, который выделился:
- V = m / ρ,
где ρ - плотность никеля (8.6 г/см³).
- V = 9.85 г / 8.6 г/см³ ≈ 1.15 см³.
7. Теперь найдем толщину слоя никеля на катоде:
- h = V / S,
где S - площадь (32 см²).
- h = 1.15 см³ / 32 см² ≈ 0.036 см = 0.36 мм.
Таким образом, толщина слоя никеля составляет примерно 0.36 мм.
Часть б)Теперь найдем объем водорода, выделяющегося за час при нормальных условиях. Для этого используем закон Бойля-Мариотта и уравнение состояния идеального газа.
1. Из уравнения реакции выделения водорода при электролизе можно сказать, что на каждый моль никеля выделяется 1 моль водорода:
- Ni2+ + 2e- → Ni (катод)
- 2H2O + 2e- → H2 + 2OH- (катод)
2. Таким образом, выделяется 1 моль водорода на 2 моль электронов. Мы уже нашли количество молей никеля (0.168 моль), следовательно:
- n_H2 = n_nickel = 0.168 моль.
3. Теперь найдем объем водорода при нормальных условиях (1 моль газа занимает 22.4 л):
- V_H2 = n_H2 * 22.4 л/моль = 0.168 моль * 22.4 л/моль ≈ 3.77 л.
Таким образом, объем водорода, выделяющегося за час при нормальных условиях, составляет примерно 3.77 литра.