1 Каково количество атомов меди, которые осаждается на катоде ванны каждую секунду при пропускании электрического тока

Тема: Электролиз
Инструкция: В ходе электролиза происходит разложение электролита на ионы и их перемещение под действием электрического тока. На катоде, электроде с положительным зарядом, происходит осаждение металла. Чтобы решить задачу, нам необходимо использовать формулу электролиза: молекулы/ионы вещества + n электронов → вещество на электроде.

1) Количество атомов меди, осаждаемых на катоде в ванне каждую секунду, можно рассчитать, зная заряд электрона и количество электронов, проходящих через цепь в секунду. Заряд электрона q = 1,6 * 10^(-19) Кл.

Масса атома меди - М = 63,54 г/моль.
Электрический ток - I = 4,0 А.
n - количество потребовавшихся электронов.
1 купоросный ион Cu2+ получает 2 электрона для перехода в медь, поэтому n = 2.

Количество моль электронов:
q = n * F * N, где F - постоянная Фарадея, F = 96 485 Кл/моль.
N - количество моль, соответствующие величине тока I.
N найдем через формулу N = I * t / F, где t = 1 c - время.
Получаем:
N = 4,0 * 1 / 96485 = 4,14 * 10^(-5) моль.

Масса меди, соответствующая N моль:
m = M * N = 63,54 г/моль * 4,14 * 10^(-5) моль = 2,63 мг.

Количество атомов меди, осаждаемых на катоде в ванне каждую секунду:
N_atoms = N * N_A, где N_A - постоянная Авогадро, N_A = 6,022 * 10^(23) 1/моль.
Получаем:
N_atoms = 4,14 * 10^(-5) моль * 6,022 * 10^(23) 1/моль = 2,49 * 10^(19) атомов меди.

2) Чтобы рассчитать работу, совершенную электрическим током, мы можем использовать формулу работы W = q * U, где q - заряд, U - напряжение.

Масса двухвалентного никеля - m = 0,15 кг = 150 г = 150 000 мг.
Зная массу m и молярную массу M двухвалентного никеля (M = 58,69 г/моль), можно рассчитать количество моль n = m / M:
n = 150 000 мг / 58,69 г/моль = 2554,8 моль.

Заряд электрона q = 1,6 * 10^(-19) Кл.
Количество потребовавшихся электронов n = 2.

Разность потенциалов (напряжение) между электродами задана условием и необходима для решения задачи.

Подставив все значения в формулу работы, получаем:
W = q * n * U = 1,6 * 10^(-19) Кл * 2 * U.

Совет: Чтобы лучше понять электролиз и решать связанные задачи, полезно изучить механизм электролиза, принципы электролитической ячейки и соответствующие формулы электролиза. Также полезно практиковаться в решении различных задач по этой теме.

Проверочное упражнение: При прохождении электрического тока через водный раствор хлорида натрия (NaCl) происходит выделение натрия на катоде. Какова масса натрия, которое образуется за 10 минут, если ток в цепи составляет 2,5 А?