Номер 1222, страница 279 - гдз по физике 10 класс сборник задач Дорофейчик, Белая

1222. *В процессе электролиза водного раствора серной кислоты ($H_2SO_4$) при силе тока $I = 2,0 \text{ А}$ выделяется $v = 0,020 \text{ моль}$ молекул водорода. Определите, в течение какого времени проходил электролиз.

Дано:

Сила тока $I = 2,0$ А

Количество вещества водорода $\nu = 0,020$ моль

Постоянная Фарадея $F \approx 96500$ Кл/моль

Найти:

Время электролиза $t$.

Решение:

При электролизе водного раствора серной кислоты ($H_2SO_4$) на катоде происходит восстановление ионов водорода, в результате чего выделяется газообразный водород ($H_2$). Уравнение катодного процесса выглядит следующим образом:

$2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2$

Из этого уравнения следует, что для образования одной молекулы водорода необходимо два электрона. Следовательно, число электронов, участвующих в процессе для одной молекулы (ионный эквивалент), $z = 2$.

Для решения задачи воспользуемся объединенным законом Фарадея, который связывает количество выделившегося вещества $\nu$ с силой тока $I$ и временем электролиза $t$:

$\nu = \frac{I \cdot t}{z \cdot F}$

где $F$ — постоянная Фарадея.

Выразим из этой формулы искомое время $t$:

$t = \frac{\nu \cdot z \cdot F}{I}$

Теперь подставим известные числовые значения в полученную формулу и произведем расчет:

$t = \frac{0,020 \text{ моль} \cdot 2 \cdot 96500 \text{ Кл/моль}}{2,0 \text{ А}}$

Выполним вычисления:

$t = \frac{0,040 \cdot 96500}{2,0} \text{ с} = 0,020 \cdot 96500 \text{ с} = 1930 \text{ с}$

Таким образом, электролиз проходил в течение 1930 секунд.

Ответ: $1930$ с.