В течение какого времени нужно проводить электролиз расплава хлорида железа (II), если сила тока равна 30 А, чтобы получить 20 г чистого железа?

Физика 8 класс Электролиз электролиз хлорида железа время электролиза сила тока 30 А получение чистого железа физика 8 класс Новый

Чтобы определить, в течение какого времени нужно проводить электролиз расплава хлорида железа (II) для получения 20 г чистого железа, необходимо выполнить несколько шагов.

Шаг 1: Определение количества вещества железа

Сначала найдем количество вещества (моль) железа, которое мы хотим получить. Для этого используем формулу:

n = m / M

где:

• n - количество вещества в молях;
• m - масса (в данном случае 20 г);
• M - молярная масса железа (Fe), которая равна около 56 г/моль.

Теперь подставим значения:

n = 20 г / 56 г/моль ≈ 0.357 моль

Шаг 2: Определение заряда, необходимого для получения железа

Для получения 1 моля железа необходимо передать 2 моль электронов, так как реакция восстановления железа из Fe^2+ происходит по следующему уравнению:

Fe^2+ + 2e^- → Fe

Следовательно, для 0.357 моль железа потребуется:

Q = n * z * F

где:

• Q - заряд в кулонах;
• n - количество вещества железа (0.357 моль);
• z - количество электронов (2);
• F - постоянная Фарадея, равная примерно 96500 Кл/моль.

Теперь подставим значения:

Q = 0.357 моль * 2 * 96500 Кл/моль ≈ 68901 Кл

Шаг 3: Определение времени электролиза

Теперь мы можем найти время, необходимое для прохождения этого заряда при заданной силе тока:

t = Q / I

где:

• t - время в секундах;
• Q - заряд (68901 Кл);
• I - сила тока (30 А).

Подставим значения:

t = 68901 Кл / 30 А ≈ 2296.7 секунд.

Шаг 4: Преобразование времени в более удобные единицы

2296.7 секунд можно преобразовать в часы и минуты:

• 1 час = 3600 секунд;
• 2296.7 секунд ≈ 38 минут и 16.7 секунд.

Ответ: Для получения 20 г чистого железа при силе тока 30 А нужно проводить электролиз примерно 38 минут и 17 секунд.