При какой силе тока можно получить на катоде 0,5 г никеля, подвергая электролизу раствор NiSO4 в течение...

Чтобы решить эту задачу, нам нужно использовать закон Фарадея для электролиза, который связывает количество вещества, выделенного на электроде, с количеством электричества, прошедшего через раствор.

Уравнение процесса на катоде:

На катоде происходит восстановление никеля из ионов никеля: [ \text{Ni}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Ni} ]

Уравнение процесса на аноде:

На аноде обычно происходит окисление воды или ионов SO4^2-, но в кислотных и нейтральных растворах чаще всего выделяется кислород: [ 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{O}_2 + 4H^+ + 4e^- ]

Теперь приступим к расчетам:

1. Молярная масса никеля (Ni): 58,69 г/моль
2. Количество никеля, которое нужно получить: 0,5 г

Сначала найдем количество молей никеля: [ n(\text{Ni}) = \frac{0.5 \, \text{г}}{58.69 \, \text{г/моль}} \approx 0.00852 \, \text{моль} ]

Из уравнения реакции видно, что для выделения 1 моль никеля необходимо 2 моль электронов. Таким образом, для 0.00852 моль никеля потребуется: [ n(e^-) = 0.00852 \times 2 = 0.01704 \, \text{моль электронов} ]

Количество заряда (Q), необходимого для выделения этого количества электронов, можно найти с использованием постоянной Фарадея (F ≈ 96485 Кл/моль): [ Q = n(e^-) \times F = 0.01704 \, \text{моль} \times 96485 \, \text{Кл/моль} \approx 1644.5 \, \text{Кл} ]

1. Время электролиза (t): 25 минут = 25 × 60 = 1500 секунд

Используем формулу для нахождения силы тока (I): [ I = \frac{Q}{t} = \frac{1644.5 \, \text{Кл}}{1500 \, \text{с}} \approx 1.10 \, \text{А} ]

Таким образом, для получения 0,5 г никеля на катоде в течение 25 минут, необходимо поддерживать силу тока примерно 1.10 ампер.

Для решения данной задачи необходимо использовать закон Фарадея, который гласит, что масса вещества, осажденного на электроде, прямо пропорциональна заряду, прошедшему через электролит.

Масса никеля, полученного на катоде, можно выразить через уравнение: m = (Q M) / (n F) где m - масса никеля (0,5 г), Q - заряд, протекший через электролит, M - молярная масса никеля, n - количество электронов, участвующих в реакции (у никеля 2 электрона), F - постоянная Фарадея.

Для нахождения заряда, протекшего через электролит, воспользуемся формулой: Q = I * t где I - сила тока, t - время электролиза (25 мин = 1500 сек).

Сначала найдем количество вещества никеля: n(Ni) = m / M = 0,5 г / 58,7 г/моль ≈ 0,0085 моль

Теперь подставим все значения в формулу для массы: 0,5 = (I 1500 58,7) / (2 * 96485) I ≈ 0,012 А (12 мА)

Уравнение процессов на катоде и аноде: На катоде происходит реакция Ni2+ + 2e- -> Ni На аноде происходит реакция 2H2O -> O2 + 4H+ + 4e-