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:
Теперь подставим известные значения в формулу:
Сначала преобразуем время:
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:
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).