Для получения 23 г никеля необходимо пропустить ток силой

Предмет: Химия
Раздел: Электрохимия

Для решения задачи воспользуемся законом Фарадея и формулой для расчёта массы вещества, выделившегося на электроде при электролизе.

Уравнение реакции на катоде:

При электролизе нитрата никеля (II) выделяется металл никель:

Ni^{2+} + 2e^- \rightarrow Ni

Для выделения 1 моля никеля требуется 2 Фарадея электричества.

Дано:

• Масса никеля: m = 23 \, \text{г},
• Катодный выход: \eta = 70\% = 0,7,
• Молярная масса никеля: M_r(Ni) = 58,7 \, \text{г/моль},
• Время: t = 2 \, \text{ч} = 2 \cdot 3600 = 7200 \, \text{с},
• Постоянная Фарадея: F = 96500 \, \text{Кл/моль}.

Шаг 1: Найдём количество молей никеля

Количество молей никеля, выделившегося на катоде:

n = \frac{m}{M_r} = \frac{23}{58,7} \approx 0,392 \, \text{моль}.

Шаг 2: Найдём электрический заряд

Для выделения 1 моля никеля требуется 2 Фарадея электричества, то есть:

Q_{\text{теор}} = n \cdot z \cdot F,

где z = 2 — количество электронов на один атом никеля.

Подставим:
Q_{\text{теор}} = 0,392 \cdot 2 \cdot 96500 \approx 75608 \, \text{Кл}.

С учётом катодного выхода \eta, реальный заряд:

Q_{\text{реальн}} = \frac{Q_{\text{теор}}}{\eta} = \frac{75608}{0,7} \approx 108011 \, \text{Кл}.

Шаг 3: Найдём силу тока

Сила тока рассчитывается по формуле:

I = \frac{Q}{t},

где t = 7200 \, \text{с}.

Подставим:
I = \frac{108011}{7200} \approx 15 \, \text{А}.

Ответ:

Для получения 23 г никеля необходимо пропустить ток силой 15 А.

Правильный ответ: 15.