Какова толщина слоя никеля на металлической пластинке с площадью поверхности S=48 см2, если никелирование продолжалось t=4,0 ч при силе тока I=0,15 А и валентности никеля n=2?
Физика11 классЭлектролизтолщина слоя никеляникелированиеплощадь поверхностиСила токавалентность никеляфизика 11 классрасчет толщины никеля
Для решения данной задачи нам необходимо воспользоваться законом Фарадея, который связывает количество вещества, осаждаемого на электроде, с количеством электричества, прошедшего через электролит.
Шаг 1: Определим количество электричества, прошедшего через электролит.
Количество электричества (Q) можно найти по формуле:
Q = I * t,
где:
Сначала переведем время из часов в секунды:
t = 4,0 ч * 3600 с/ч = 14400 с.
Теперь подставим значения:
Q = 0,15 А * 14400 с = 2160 Кл.
Шаг 2: Найдем количество никеля, осажденного на пластинке.
Количество вещества (n) можно найти по формуле:
n = Q / (F * z),
где:
Теперь подставим значения:
n = 2160 Кл / (96500 Кл/моль * 2) = 0,0112 моль.
Шаг 3: Найдем массу никеля, осажденного на пластинке.
Массу (m) никеля можно найти по формуле:
m = n * M,
где M - молярная масса никеля (приблизительно 58,7 г/моль).
Теперь подставим значения:
m = 0,0112 моль * 58,7 г/моль = 0,65744 г.
Шаг 4: Найдем объем никеля, осажденного на пластинке.
Объем (V) можно найти по формуле:
V = m / ρ,
где ρ - плотность никеля (приблизительно 8,9 г/см³).
Теперь подставим значения:
V = 0,65744 г / 8,9 г/см³ = 0,0739 см³.
Шаг 5: Найдем толщину слоя никеля на пластинке.
Толщина (h) слоя можно найти по формуле:
h = V / S,
где S - площадь поверхности (в см²).
Теперь подставим значения:
h = 0,0739 см³ / 48 см² = 0,00154 см.
Ответ: Толщина слоя никеля на металлической пластинке составляет примерно 0,00154 см, или 15,4 мкм.