Сколько минут должен длиться электролиз (сила тока 12 А) раствора едкого натра при получении водорода массой, необходимой для восстановления m г бензола (m = 1;2; 3; 4…20) в циклогексан? Покажите, что между длительностью электролиза (в минутах) и массой бензола имеется прямая зависимость. Приведите уравнение, отражающее эту зависимость. Пользуясь уравнением, вычислите длительность электролиза для восстановления 25 г бензола.
Answers & Comments
Бензол и водород реагируют в мольном соотношении 1:3, т.е. масса водорода, необходимая для восстановления бензола находится из пропорции:
m(C6H6)/78 = m(H2)/(3*2), отсюда m(H2) = (m(C6H6) * 6)/78
для восстановления 1 г бензола необходимо 0,077 г водорода
2 г бензола - 0,154 г
3 г бензола - 0,231 г
20 г бензола - 1,54 г
Связь массы вещества, выделяющимся при электролизе, с длительностью электролиза определяется законом Фарадея m = [M/(n * F)] * I * τ
Отсюда длительность электролиза составляет τ = [(m * n * F)/M]/I
Для получения 0,154 г водорода: [0,154 * 2 * 96500/2]/12 = 1238, 4 сек (20,64 мин)
0,231 г - 2476,8 сек (41,28 мин)
1,54 г - 12384 сек (206,4 мин)
Уравнение, связывающее массу бензола с длительностью электролиза:
m(C6H6) = [2/(2 * 96500)] * 12 * τ * 78/6 = 0,0016τ
Отсюда находим длительность электролиза для восстановления 25 г бензола: 25/0,0016 = 15625 сек или 260,4 мин