При пропускании через электролит тока силой 1,5 А в течение 5 минут на катоде выделилось 137 мг некоторого вещества. Какое это вещество?

Физика 11 класс Электролиз физика 11 класс электролиз ток катод выделение вещества 1,5 А 5 минут масса 137 мг химическая реакция закон Фарадея электрохимия Новый

Для решения задачи нам необходимо использовать закон Фарадея, который связывает количество вещества, выделившегося на электроде, с электрическим током и временем его действия.

Согласно закону Фарадея, количество вещества (m), выделившегося на электроде, можно вычислить по формуле:

m = (I * t * M) / (F * z)

Где:

• m - масса выделившегося вещества (в граммах);
• I - сила тока (в амперах);
• t - время (в секундах);
• M - молярная масса вещества (в граммах на моль);
• F - постоянная Фарадея (примерно 96500 Кл/моль);
• z - валентность иона (количество электронов, участвующих в реакции).

Теперь подставим известные значения в формулу:

Сначала преобразуем время:

• 5 минут = 5 * 60 = 300 секунд.

Теперь подставим значения в формулу:

m = (1.5 А * 300 с * M) / (96500 Кл/моль * z)

Мы знаем, что масса выделившегося вещества равна 137 мг, что соответствует 0.137 г. Подставим это значение:

0.137 = (1.5 * 300 * M) / (96500 * z)

Упростим уравнение:

0.137 * 96500 * z = 1.5 * 300 * M

13.2 * z = 450 * M

Теперь мы можем выразить молярную массу M через валентность z:

M = (13.2 * z) / 450

Теперь нам нужно определить, какое вещество могло выделиться на катоде. Обычно на катоде выделяются металлы или водород. Рассмотрим наиболее распространенные варианты:

• Для водорода (H): z = 1, M = 1 г/моль.
• Для натрия (Na): z = 1, M = 23 г/моль.
• Для меди (Cu): z = 2, M = 64 г/моль.
• Для серебра (Ag): z = 1, M = 108 г/моль.

Теперь подставим z = 1 для водорода:

M = (13.2 * 1) / 450 ≈ 0.0293 г/моль (это не подходит).

Теперь подставим z = 1 для натрия:

M = (13.2 * 1) / 450 ≈ 0.0293 г/моль (это не подходит).

Теперь подставим z = 2 для меди:

M = (13.2 * 2) / 450 ≈ 0.0586 г/моль (это не подходит).

Теперь подставим z = 1 для серебра:

M = (13.2 * 1) / 450 ≈ 0.0293 г/моль (это не подходит).

Таким образом, мы видим, что для обычных металлов и водорода не получается правильного значения молярной массы. Возможно, что в данном случае речь идет о каком-то другом веществе, например, о меди, которая может выделяться при электролизе медного купороса (CuSO4).

Подставив z = 2 для меди, мы видим, что:

M = 64 г/моль, что является валентностью меди. Таким образом, мы можем утверждать, что выделившееся вещество на катоде - это медь (Cu).

Ответ: выделившееся вещество - медь (Cu).