У результаті електролізу розчину сульфатної кислоти за 4000 с виділився водень масою 0,3 г. Визначте кількість теплоти, яка виділилася під час електролізу, якщо опір електроліту дорівнює 0,4 Ом. Електрохімічний еквівалент водню становить 10-⁸ кг/Кл Відповідь подайте у кДж.
More Questions From This User See All
Answers & Comments
Запишемо закон Фарадея для виділення водню:
m = Q*z*M / (F*MН2)
де:
m - маса водню, що виділилася (кг)
Q - кількість електричного заряду, який пройшов через розчин (Кл)
z - електрохімічний еквівалент водню (кг/Кл)
M - молярна маса водню (кг/моль) = 0.002 kg/mol
F - постійна Фарадея (Кл/моль) = 96485 Кл/моль
MН2 - кількість речовини водню (моль)
Для визначення Q скористаємося формулою:
Q = I*t
де:
I - сила струму (А) = U/R, де U - напруга, а R - опір розчину
t - час електролізу (с) = 4000 с.
Тоді:
Q = (U/R)*t
У нас дано опір R = 0.4 Ом, тому
Q = U*t/R = (U^2)*t/P
де P - потужність струму (Вт) = U*I = U^2/R
P = U^2/R = I^2*R = 0.16 Вт
Відношення кількості теплоти Q до кількості електричного заряду Q дає тепловий еквівалент електричного заряду:
ε = Q / Q
де с - тепловий еквівалент електричного заряду (кДж/Кл)
Тоді
m = Q*z*M / (F*MН2)
Спростимо:
Q = m*F*MН2 / (z*M)
Підставимо дані:
Q = 0.0003 * 96485 / (10^-8 * 0.002) = 578310000 J
Тепер переведемо джоулі в кілоджоулі:
Q = 578310000 / 1000 = 578310 кДж
Отже, кількість теплоти, яка виділилася під час електролізу, становить 578310 кДж.