3.При никелировании изделия на катоде за 30 минут отложится никель массой 18 г. Определите силу тока...

Для решения задачи воспользуемся формулой, связывающей массу вещества, отложенного на электроде, с силой тока при электролизе. Это выражение основано на законе Фарадея:

[ m = \frac{I \cdot t \cdot M}{z \cdot F}, ]

где:

• ( m ) — масса вещества, отложенного на катоде (( 18 \, \text{г} = 0.018 \, \text{кг} )),
• ( I ) — сила тока (неизвестная),
• ( t ) — время электролиза (( 30 \, \text{мин} = 1800 \, \text{с} )),
• ( M ) — молярная масса вещества (( 58.7 \cdot 10^{-3} \, \text{кг/моль} )),
• ( z ) — валентность никеля (( 2 )),
• ( F ) — постоянная Фарадея (( 96485 \, \text{Кл/моль} )).

Выразим силу тока ( I ) из закона Фарадея:

[ I = \frac{m \cdot z \cdot F}{t \cdot M}. ]

Подставим известные значения:

[ I = \frac{0.018 \cdot 2 \cdot 96485}{1800 \cdot 58.7 \cdot 10^{-3}}. ]

Проведем расчёты:

1. Числитель: [ 0.018 \cdot 2 \cdot 96485 = 3473.46. ]

2. Знаменатель: [ 1800 \cdot 58.7 \cdot 10^{-3} = 105.66. ]

3. Сила тока: [ I = \frac{3473.46}{105.66} \approx 32.86 \, \text{А}. ]

Ответ:

Сила тока при электролизе составляет приблизительно 32.9 А.

Для решения данной задачи воспользуемся законом Фарадея о электролизе, который связывает количество вещества, выделяющегося на электроде, с количеством электричества, проходящего через электролит.

Шаг 1: Определение количества молей никеля

Сначала мы определим количество молей никеля, которое отложится на катоде. Используем формулу:

[ n = \frac{m}{M} ]

где:

• ( n ) — количество молей,
• ( m ) — масса никеля (18 г = 0.018 кг),
• ( M ) — молярная масса никеля (( 58.7 \times 10^{-3} ) кг/моль).

Подставим значения:

[ n = \frac{0.018 \, \text{кг}}{58.7 \times 10^{-3} \, \text{кг/моль}} \approx 0.306 \, \text{моль} ]

Шаг 2: Определение заряда, необходимого для осаждения никеля

По закону Фарадея можно определить, сколько кулонов потребуется для осаждения данного количества никеля. Количество заряда ( Q ) можно вычислить по формуле:

[ Q = n \cdot z \cdot F ]

где:

• ( z ) — валентность никеля (равна 2),
• ( F ) — постоянная Фарадея (( 96485 \, \text{Кл/моль} )).

Подставим значения:

[ Q = 0.306 \, \text{моль} \cdot 2 \cdot 96485 \, \text{Кл/моль} \approx 59000 \, \text{Кл} ]

Шаг 3: Определение силы тока

Сила тока ( I ) связана с зарядом ( Q ) и временем ( t ) по формуле:

[ I = \frac{Q}{t} ]

где:

• ( t ) — время в секундах. В нашем случае 30 минут = 30 \times 60 = 1800 секунд.

Подставим значения:

[ I = \frac{59000 \, \text{Кл}}{1800 \, \text{с}} \approx 32.78 \, \text{А} ]

Заключение

Таким образом, сила тока при электролизе, необходимая для осаждения 18 г никеля за 30 минут, составляет приблизительно 32.78 А.