Электрохимическое никелирование (нанесение никелевого покрытия) проводят методом электролиза в подкисленном растворе сульфата никеля(II) с никелевым анодом. Рассчитайте Толщину никелевого покрытия в мм, которое можно нанести на изделие с площадью 2 поверхности 0.05 м² за 15 минут при силе тока 800 А и выХОДе peakЦИИ 60%. Плотность никеля равна 8.9 г/см³. ответ округлите до десятых.
V(C2H4) = 67,2 л
M(C2H4) = 28 г/моль
η(C2H5OH) = 60%
M(C2H5OH) = 46 г/моль
Vm = 22,4 л/моль
________________________
m(C2H5OH) - ?
________________________________
Решение:
Уравнение реакции:
H2C=CH2 + H2O ----> H2C-CH2OH
n(C2H4) =
По уравнению реакции количества вещества этилена (n(C2H2)) равно теоретическому количеству вещества этилового спирта или этанола (n теор.(C2H5OH)), т.к. коэффициенты перед формулами соответствующих веществ равны (в данном случае отсутствуют).
n теор.(C2H5OH) = n(C2H2) = 3 моль
n практич. (С2H5OH) = n теор.(С2H5OH) * η = 3 * 0,6 = 1,8 моль
m практич. (C2H5OH) = M(C2H5OH) * n практич. (C2H5OH) = 46 * 1,8 = 82,8 г
ответ: m (C2H5OH) = 82,8 г
При этом кислород выделяется на аноде, а на катоде выделяется медь. Поскольку на катоде выделился газ, то протекал также электролиз воды по уравнению 2H2O = 2H2 + O2, при этом водород выделяется на катоде, а кислород - на аноде.
Пусть изначально было 100 г раствора.
Масса нитрата меди равна 9,4 г, а его количество вещества равно 9,4 г : 188 г/моль = 0,05 моль.
Количество вещества выделившегося кислорода равно 0,025 моль.
Пусть разложению подверглось х моль воды.
Тогда количество вещества водорода равно х моль, а кислорода - 0,5х моль.
По условию, х = 1,5 * (0,025 + 0,5х), отсюда х = 0,15 моль.
Найдем массу конечного раствора.
Из исходных 100 г вычтем массу выделившегося кислорода и меди при электролизе раствора нитрата, а также массу разложившейся воды.
Масса выделившегося кислорода при электролизе нитрата равна 0,025 моль * 32 г/моль = 0,8 г.
Масса выделившейся меди равна 0,05 моль * 64 г/моль = 3,2 г.
Масса разложившейся воды равна 0,15 моль * 18 г/моль = 2,7 г.
Таким образом, масса раствора равна 100 г - (0,8+3,2+2,7) г = 93,3 г.
Количество вещества азотной кислоты в растворе равно 0,1 моль, а масса ее, соответственно, 0,1 моль * 63 г/моль = 6,3 г.
Массовая доля азотной кислоты в растворе равна 6,3 г : 93,3 г = 0,0675 = 6,75%.