При якій силі струму було проведено нікелювання металевої пластинки площею поверхні 108 см2, якщо за 2 години утворився

Содержание: Электролиз.

Пояснение: Чтобы решить эту задачу, нам потребуется использовать закон Фарадея для электролиза. Закон Фарадея гласит, что количество продукта, образующегося на электроде, пропорционально количеству электрического заряда, прошедшего через электролит.

Для начала, нам нужно найти количество электрического заряда, прошедшего через электролит. Мы можем использовать формулу:

Q = I * t,

где Q - заряд, I - сила тока, t - время.

Мы знаем, что за 2 часа прошел заряд Q. Теперь нам нужно найти силу тока.

Для этого, мы можем использовать формулу:

I = Q / t.

Из задачи мы знаем, что площадь поверхности пластинки равна 108 см2, и толщина слоя хрома равна x (мы не знаем его величину).

Так как никелевание является реакцией электролиза, для никелевания расходуется 1 электрон на 1 атом никеля. То есть, заряд, необходимый для никелевания 1 моль (58.7 г) никеля, равен 1 Фарадею.

Давайте найдем количество зарядов, необходимых для никелевания шара хрома толщиной x:

Q = (масса хрома) / (молярная масса) * 1 Фарадей,
где масса хрома = плотность хрома * объем хрома,
объем хрома = площадь поверхности * толщина хрома.

Теперь мы можем найти силу тока, используя известные значения заряда и времени:

I = Q / t.

Применив закон Фарадея к никелюваннию металлической пластинки различных материалов, мы можем найти силу тока, необходимую для проведения никелевания.

Пример:
Из задачи нам дано, что за 2 часа у нас утворился шар хрому. Давайте предположим, что толщина хрома равна 0,1 см. Тогда объем хрома будет равен 108 см2 * 0,1 см = 10,8 см3. Переведем объем в литры, разделив его на 1000: 10,8 см3 / 1000 = 0,0108 л.

Как мы уже вычислили выше, масса хрома равна плотности (7,2 г/см3) * объем (0,0108 л) = 0,07776 г. Молярная масса хрома равна 51,996 г/моль.

Теперь мы можем вычислить количество зарядов, необходимых для никелевания шара хрома:

Q = (масса хрома) / (молярная масса) * 1 Фарадей = (0,07776 г) / (51,996 г/моль) * 1 Фарадей = 0,001495 моль.

Теперь мы можем найти силу тока, подставив известные значения в формулу:

I = Q / t = (0,001495 моль) / (2 ч) = 0,0007475 А.

Таким образом, сила тока, необходимая для проведения никелевания металлической пластинки, равна 0,0007475 А.

Совет: Для лучшего понимания электролиза и закона Фарадея, рекомендуется изучить основы электролиза, включая принципы и примеры задач.

Практика:
Предположим, что вместо шара хрома мы имеем металлический блок площадью поверхности 200 см2 и проводим медную электролизацию на толщину 0,5 см. Какая сила тока потребуется для проведения этой реакции, если молярная масса меди равна 63,55 г/моль и известно, что 1 Фарадей заряда необходим для никелевания 1 моль никеля? Ответ, как и решение, должны быть обоснованными.

Тема: Электролиз и никелирование

Пояснение: Никелирование - это процесс нанесения слоя никеля на металлическую поверхность с помощью электролиза. В данной задаче мы должны найти силу тока, которая потребовалась для никелирования пластинки.

Для решения этой задачи, нам понадобятся следующие данные:

1) Площадь поверхности пластинки: 108 см².
2) Время, за которое образуется слой хрома: 2 часа.

Мы знаем, что количество отложенного вещества при электролизе зависит от силы тока, времени и эквивалентной массы вещества. В данном случае, эквивалентная масса никеля равна его атомной массе, так как каждый ион никеля откладывает один атом никеля на поверхности пластинки.

Чтобы найти силу тока, используем формулу:

\( I = \frac{m}{t \cdot F} \),

где \( I \) - сила тока (Амперы),
\( m \) - масса никеля (граммы),
\( t \) - время электролиза (секунды),
\( F \) - число Фарадея (96 500 Кл/моль).

Расчёт производится сначала для хрома, так как в тексте вопроса дана информация об отложившемся слое хрома. Также оговорим базовые представления о молях и эквивалентных массах химических элементов и соединений.

Из молярной массы хрома \( MCr = 52 g/mol \) определим эквивалентную массу через деление на \( n \):

\( MCr_{экв} = \frac{MCr}{n_{Cr}} \),

где \( n \) - стехиометрический коэффициент химического взаимодействия (в данном случае равен 1, так как каждый ион хрома откладывает один атом хрома).

Теперь подставим известные данные в формулу:

\( I_{Cr} = \frac{m_{Cr}}{t_{Cr} \cdot F} \).

Теперь найдём массу хрома \( m_{Cr} \) через его плотность \( \rho_{Cr} = 7.2 g/cm^3 \):

\( m_{Cr} = \rho_{Cr} \cdot V_{Cr} = \rho_{Cr} \cdot S_{Cr} \cdot d_{Cr} \),

где \( V_{Cr} \) - объём хрома (сантиметры кубические),
\( S_{Cr} \) - площадь поверхности хрома (сантиметры квадратные),
\( d_{Cr} \) - толщина хрома (сантиметры).

Толщину найдём, разделив толщину слоя хрома на время ожидания \( t_{Cr} = 2 \) часа = \( 2 \cdot 3600 \) секунд:

\( d_{Cr} = \frac{V_{Cr}}{S_{Cr}} \),
\( d_{Cr} = \frac{V_{Cr}}{108 cm^2} \),
\( d_{Cr} = \frac{m_{Cr}}{\rho_{Cr} \cdot 108 cm^2} \).

Подставим последнюю формулу в формулу для силы тока и найдём силу тока для хромирования пластинки. Затем, воспользуемся заданными данными, для получения отложенного слоя можно найти ток необходимый для никелирования.

Также важно отметить, что в процессе электролиза происходит окисление и восстановление ионы, что для хрома равно:

\( Cr^{3+} + 3e^- -> Cr \).

За каждый снятый электрон требуется 3 Фарадея, а значит для окисления одного атома Cr требуется моль электронов:

\( n{Cr} = \frac{{F \cdot e }}{{3 \cdot MReit}} \),

где \( F \) - Фарадеевская константа, \( MCr \) - молярная масса хрома, \( e \) - заряд электрона.

Пример: Известно, что для окисления иосфера Cr требуется 3 Faraday. Если за 2 часа образуется слой хроиа, а для никелирования пластинки площадью 108 см²., сколько требуется Faraday для никелирования.

Совет: Для лучшего понимания электролиза и никелирования, рекомендуется ознакомиться с основными понятиями электрохимии и процессом электролиза.

Закрепляющее упражнение: Если для никелирования пластинки площадью 72 см² потребуется 2 Faraday, какова площадь обработанной поверхности пластинки, если известно, что порог образования слоя 1,5 Faraday на 36 см²?