Решите задачу: Через раствор хлорида меди пропускали электрический ток 2А в течение 20 мин. Вычислите массу металла, выделившегося на катоде. (дано и решения)
В данной задаче мы имеем раствор хлорида меди, в который проводят электрический ток силой 2А в течение 20 минут. Нам нужно вычислить массу металла, которая выделилась на катоде.
По своей сути, электролиз - это процесс, при котором электрический ток проходит через раствор, вызывая электрохимические реакции. В данном случае, ток приводит к осаждению меди на катоде.
Для решения задачи нам понадобится использовать закон Фарадея, который гласит, что количество вещества, выделившегося при электролизе, пропорционально прошедшему через раствор заряду.
Мы знаем, что ток равен 2А, и он протекал в течение 20 минут. Сначала нужно перевести время в секунды, поскольку ток измеряется в амперах, а время в секундах. Таким образом, у нас есть 20 минут, что равно 20 * 60 = 1200 секунд.
Далее мы можем использовать уравнение Q = I * t, где Q - заряд, I - сила тока, t - время. Подставим известные значения: Q = 2А * 1200с = 2400 Кл (коломб).
Теперь мы можем использовать молярную массу меди, чтобы вычислить массу данного элемента. Молярная масса меди равна примерно 63,55 г/моль.
Чтобы вычислить массу металла, выделившегося на катоде, нам нужно знать количество вещества меди, сколько выделилось на катоде. Мы можем сделать это, разделив заряд на заряд, необходимый для осаждения одного моля вещества.
Так как для каждого моля меди требуется 2 электрона (поэтому в задаче говорится, что проводится электрический ток 2А), затем нужно уравнять заряд и найти, сколько молей меди выделилось.
Для этого мы используем формулу Q = z * n * e, где Q - заряд, z - число молей, n - степень окисления, e - заряд электрона. В нашем случае, z = 2, n = 1 (так как степень окисления меди равна 1+), и e = 1,6 * 10^-19 Кл (коломб).
Подставим известные значения: 2400 Кл = 2 * n * (1,6 * 10^-19 Кл). Разделим обе стороны на 2 * (1,6 * 10^-19 Кл), и получим значение n, равное количеству молей меди.
n = 2400 Кл / (2 * (1,6 * 10^-19 Кл)) ≈ 7500 моль
Наконец, чтобы вычислить массу металла, выделившегося на катоде, мы умножаем количество молей меди на ее молярную массу:
Масса металла = количество молей * молярная масса
Масса металла = 7500 моль * 63,55 г/моль ≈ 476 625 г или 476,625 кг.
Таким образом, масса металла, выделившегося на катоде, составляет примерно 476,625 г (или 476,625 кг).
Обратите внимание, что в данном решении использованы численные приближения для молярной массы меди и заряда электрона. Обычно значения указываются с большей точностью, но для целей этой задачи приведенное решение будет достаточно точным и понятным для школьника.
В данной задаче мы имеем раствор хлорида меди, в который проводят электрический ток силой 2А в течение 20 минут. Нам нужно вычислить массу металла, которая выделилась на катоде.
По своей сути, электролиз - это процесс, при котором электрический ток проходит через раствор, вызывая электрохимические реакции. В данном случае, ток приводит к осаждению меди на катоде.
Для решения задачи нам понадобится использовать закон Фарадея, который гласит, что количество вещества, выделившегося при электролизе, пропорционально прошедшему через раствор заряду.
Мы знаем, что ток равен 2А, и он протекал в течение 20 минут. Сначала нужно перевести время в секунды, поскольку ток измеряется в амперах, а время в секундах. Таким образом, у нас есть 20 минут, что равно 20 * 60 = 1200 секунд.
Далее мы можем использовать уравнение Q = I * t, где Q - заряд, I - сила тока, t - время. Подставим известные значения: Q = 2А * 1200с = 2400 Кл (коломб).
Теперь мы можем использовать молярную массу меди, чтобы вычислить массу данного элемента. Молярная масса меди равна примерно 63,55 г/моль.
Чтобы вычислить массу металла, выделившегося на катоде, нам нужно знать количество вещества меди, сколько выделилось на катоде. Мы можем сделать это, разделив заряд на заряд, необходимый для осаждения одного моля вещества.
Так как для каждого моля меди требуется 2 электрона (поэтому в задаче говорится, что проводится электрический ток 2А), затем нужно уравнять заряд и найти, сколько молей меди выделилось.
Для этого мы используем формулу Q = z * n * e, где Q - заряд, z - число молей, n - степень окисления, e - заряд электрона. В нашем случае, z = 2, n = 1 (так как степень окисления меди равна 1+), и e = 1,6 * 10^-19 Кл (коломб).
Подставим известные значения: 2400 Кл = 2 * n * (1,6 * 10^-19 Кл). Разделим обе стороны на 2 * (1,6 * 10^-19 Кл), и получим значение n, равное количеству молей меди.
n = 2400 Кл / (2 * (1,6 * 10^-19 Кл)) ≈ 7500 моль
Наконец, чтобы вычислить массу металла, выделившегося на катоде, мы умножаем количество молей меди на ее молярную массу:
Масса металла = количество молей * молярная масса
Масса металла = 7500 моль * 63,55 г/моль ≈ 476 625 г или 476,625 кг.
Таким образом, масса металла, выделившегося на катоде, составляет примерно 476,625 г (или 476,625 кг).
Обратите внимание, что в данном решении использованы численные приближения для молярной массы меди и заряда электрона. Обычно значения указываются с большей точностью, но для целей этой задачи приведенное решение будет достаточно точным и понятным для школьника.