Сколько времени потребуется для полного удаления ионов ртути из раствора путем пропускания постоянного электрического

Тема урока: Электролиз водного раствора соли нитрата ртути

Разъяснение:
Для решения этой задачи нам понадобится знать основные концепции электролиза и уравнения электродных процессов. В процессе электролиза ртути водного раствора происходит окисление ионов ртути на аноде и восстановление ионов воды на катоде.

На аноде проводится процесс окисления ионов ртути следующим образом:

2Hg²⁺(aq) -> 2Hg(l) + 2e⁻

На катоде происходит восстановление ионов воды:

2H₂O(l) + 2e⁻ -> H₂(g) + 2OH⁻(aq)

Эти реакции происходят при подаче электрического тока силой 1 ампер через раствор. Чтобы определить время, необходимое для полного удаления ионов ртути, нам нужно знать количество ионов ртути и количество электричества, прошедшего через раствор.

Для вычисления количества электричества мы используем формулу:

Количество электричества (в кулонах) = Ток (в амперах) × Время (в секундах)

Сначала определим количество электричества, которое потребуется для полного удаления ионов ртути. Затем, зная соотношение между количеством вещества и числом частиц (молярный объем) и молярную массу ртути, мы сможем определить количество ионов ртути.

Закон фарадея утверждает, что количество отложенного вещества прямо пропорционально количеству электричества, прошедшего через раствор. Таким образом, зная количество электричества и количество ионов ртути, мы сможем определить время, необходимое для полного удаления ионов ртути.

Например:
Ток = 1 ампер, количество соли нитрата ртути = 0,2 моль
Молярная масса Hg(NO3)2 = 2 * Атомная масса Hg + 2 * Молярная масса NO3 (28.01 г/моль) = 284.01 г/моль

1) Вычислим количество ионов ртути:
Количество частиц = количество молей × число Авогадро
Количество ионов Hg²⁺ = 0,2 моль × 6,022 × 10²³ частиц/моль = 1,2044 × 10²⁴ ионов

2) Вычислим количество электричества:
Количество электричества = ток × время
Допустим, время составляет X секунд. Количество электричества будет равно 1 ампер × X секунд.

3) Найдем время:
Количество ионов ртути = количество отложенных ионов ртути
1,2044 × 10²⁴ = количество отложенных ионов ртути
Количество отложенных ионов ртути = (молярная масса Hg) × (количество отложенных ионов Hg²⁺) / заряд иона Hg²⁺

Совет:
Для более легкого понимания электролиза и электродных процессов, рекомендуется изучить основные понятия электролитов, электролиза и структуру электролитической ячейки. Также полезно понять, как определить степень окисления элемента и знать основные законы физической и электрохимии.

Задача на проверку:
Найдите количество электричества (в кулонах), прошедшего через раствор, если ток составляет 2 ампера, а время - 20 секунд. Определите количество ионов, которое будет удалено из раствора, если изначально было 0,3 моль этого иона.