Номер 1218, страница 279 - гдз по физике 10 класс сборник задач Дорофейчик, Белая

1218. *Определите массу никеля, который выделится при электролизе за время $t = 1.0 \text{ ч}$ при силе тока $I = 10 \text{ А}$.

Дано:

$t = 1,0$ ч

$I = 10$ А

Перевод в систему СИ:

$t = 1,0 \text{ ч} = 1,0 \cdot 3600 \text{ с} = 3600 \text{ с}$

Найти:

$m$ — масса никеля

Решение:

Для определения массы вещества, выделившегося на электроде в процессе электролиза, воспользуемся объединенным законом Фарадея:

$m = k \cdot I \cdot t$

где $m$ — масса выделившегося вещества, $I$ — сила тока, $t$ — время прохождения тока, а $k$ — электрохимический эквивалент вещества.

Электрохимический эквивалент, в свою очередь, рассчитывается по формуле:

$k = \frac{M}{F \cdot z}$

где $M$ — молярная масса вещества, $F$ — постоянная Фарадея ($F \approx 9,65 \cdot 10^4$ Кл/моль), а $z$ — валентность ионов вещества в растворе.

Таким образом, формула для расчета массы принимает вид:

$m = \frac{M \cdot I \cdot t}{F \cdot z}$

Для никеля (Ni) известны следующие величины:

Молярная масса $M \approx 58,7 \cdot 10^{-3}$ кг/моль.

Никель в растворах солей обычно двухвалентен, следовательно, валентность $z = 2$.

Подставим все известные значения в формулу и произведем расчет:

$m = \frac{58,7 \cdot 10^{-3} \text{ кг/моль} \cdot 10 \text{ А} \cdot 3600 \text{ с}}{9,65 \cdot 10^4 \text{ Кл/моль} \cdot 2}$

$m = \frac{2113,2}{193000} \text{ кг} \approx 0,01095 \text{ кг}$

Переведем полученное значение массы в граммы:

$m \approx 0,01095 \text{ кг} \cdot 1000 = 10,95 \text{ г}$

Учитывая, что исходные данные ($t=1,0$ ч и $I=10$ А) заданы с точностью до двух значащих цифр, округлим результат до соответствующей точности.

$m \approx 11 \text{ г}$

Ответ: масса никеля, который выделится при электролизе, составляет примерно 11 г.