Найти количество электричества и время, потребное для выделения 10 г меди методом электролиза из раствора сульфата меди при силе тока 10,0 А.

Предмет: Химия

Раздел: Электрохимия (Закон Фарадея)

Задача: Найти количество электричества и время, потребное для выделения 10 г меди методом электролиза из раствора сульфата меди при силе тока 10,0 А.

Решение:

1. Запишем уравнение процесса электролиза:
   Уравнение реакции на катоде: Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu
   Это значит, что для осаждения одного моля меди требуется 2 моля электронов.
2. Вычислим количество вещества меди:
   Молярная масса меди \(\text{M}_{Cu} = 63,5 \, г/моль\).
   Определим количество вещества меди \(\text{n}_{Cu}\) по формуле:
   n_{Cu} = \frac{m_{Cu}}{M_{Cu}} = \frac{10,0 \, г}{63,5 \, г/моль} \approx 0,157 \, моль.
3. Определим количество электричества для выделения меди:
   По уравнению реакции для выделения 1 моль меди нужно 2 моль электронов, т.е. количество электричества рассчитывается как \(Q = 2 \cdot n \cdot F\), где \( F = 96500 \, Кл/моль \) — число Фарадея.
   Q = 2 \cdot 0,157 \, моль \cdot 96500 \, Кл/моль \approx 30343 \, Кл \approx 3,04 \cdot 10^4 \, Кл.
4. Вычислим время:
   Используем закон Фарадея, который связывает ток, количество электричества и время:
   Q = I \cdot t,
   где:
   • \( I = 10 А \) — это сила тока,
   • \( Q = 30400 Кл \) — количество электричества, которое мы нашли.
   Отсюда находим \( t \):
   t = \frac{Q}{I} = \frac{30400}{10} = 3040 \, с.
   Преобразуем в минуты:
   t \approx 3040/60 \approx 50,7 \, минут.
   Или в часы:
   t \approx 50,7/60 \approx 0,84 \, часа.

Ответ: Верный вариант ответа — a. 3,04 · 10⁴ Кл, 0,84 ч.