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) (так как (\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.