Определить массу меди,которая выделиться на катоде при электролизе раствора сульфата меди в течении...

Для решения данной задачи необходимо использовать закон Фарадея, который гласит, что количество вещества, осажденного на электроде, пропорционально силе тока, времени и эквивалентной массе вещества.

Сначала найдем эквивалентную массу меди. Масса эквивалента меди равна молекулярной массе деленной на валентность, так как медь имеет валентность 2, то масса эквивалента меди равна 63,5/2 = 31,75 г/моль.

Затем используем формулу для расчета количества вещества, осажденного на катоде: n = (I t) / (F n), где n - количество вещества, I - сила тока, t - время, F - фарад и n - эквивалентная масса.

Подставляем известные значения: n = (30 3600) / (96500 31,75) = 0,353 моль.

Теперь найдем массу меди, которая осадится на катоде: m = n молярная масса = 0,353 63,5 = 22,45 г.

Таким образом, масса меди, которая осадится на катоде при электролизе раствора сульфата меди в течение 1 часа при токе 30А равна 22,45 г.

Для того чтобы определить массу меди, которая выделится на катоде при электролизе раствора сульфата меди $CuSO₄$, нам нужно рассмотреть несколько аспектов:

1. Закон Фарадея для электролиза.
2. Величину заряда, проходящего через раствор.
3. Молекулярную массу меди и ее электрохимический эквивалент.
4. Выход меди по току.

Шаг 1: Закон Фарадея для электролиза

Закон Фарадея для электролиза гласит, что масса вещества $m$, выделяющегося на электроде, пропорциональна количеству электричества $Q$, прошедшему через раствор:

$m=\frac{E\cdot Q}{F}$

где:

• $E$ — электрохимический эквивалент вещества,
• $Q$ — электрический заряд,
• $F$ — постоянная Фарадея $(F\approx 96485\text{Кл/моль}$).

Шаг 2: Величина заряда

Электрический заряд $Q$ можно вычислить через ток $I$ и время $t$:

$Q=I\cdot t$

где:

• $I=30\text{А}$ — сила тока,
• $t=1\text{час}=3600\text{секунд}$.

Подставим значения:

$Q=30\text{А}\cdot 3600\text{сек}=108000\text{Кл}$

Шаг 3: Электрохимический эквивалент меди

Электрохимический эквивалент вещества $E$ можно найти через его молекулярную массу $M$ и валентность $z$:

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

Для меди $(\text{Cu}$):

• Молекулярная масса $M=63.5\text{г/моль}$,
• Валентность $z=2$ $таккак({\text{Cu}}^{2+}$ ионы участвуют в процессе).

Подставим значения:

$E=\frac{63.5\text{г/моль}}{2\cdot 96485\text{Кл/моль}}\approx 0.000329\text{г/Кл}$

Шаг 4: Масса меди без учета выхода по току

Теперь можем найти массу меди, которая выделится на катоде без учета выхода по току:

$m_0=E\cdot Q=0.000329\text{г/Кл}\cdot 108000\text{Кл}=35.532\text{г}$

Шаг 5: Учёт выхода по току

Выход по току $(\eta$) равен 80% или 0.80. Это означает, что фактическая масса меди будет:

$m=m_0\cdot \eta =35.532\text{г}\cdot 0.80=28.4256\text{г}$

Итог

Таким образом, масса меди, которая выделится на катоде при электролизе раствора сульфата меди в течение 1 часа при токе 30А и выходе меди по току 80%, составит приблизительно 28.426 граммов.

Масса меди, которая выделится на катоде, равна 2,16 кг.