Question

Вычислите время, необходимое для выделения железа массой 2,8 г из раствора сульфата железа (II) силой тока в 10 А.​

Answer 1

Дано:

m(Fe) = 2,8 гр

I = 10 А

--------------------------------

Найти:

t - ?  

Решение:

1) Для начала мы запишем формулу про закон Фарадея про нахождения массы, потом напишем формулу про нахождения времени необходимого для выделения железа:

m = (M×I×t)/(n×F) ⇒ t = (m(Fe)×n×F)/(M(Fe)×I) (1)

2) Далее напишем для выделения железа из раствора FeSO₄, чтобы узнать сколько количество n (n - число электронов, участвующих в процессе окисления-восстановления):

FeSO₄ → Fe²⁺ + SO₄²⁻

Kt⁻ : Fe²⁺ + 2e⁻ → Fe⁰                   | 2 |      |     |    |

       2H₂O + 2e⁻ → H₂↑ + 2OH⁻  | 2  |  4  |     | 1 |

An⁺ : SO₄²⁻ - не окисляется      |     |      | 4  |    |

        2H₂O - 4e⁻ → O₂↑ + 4H⁺     | 4  |  4 |      | 1 |

------------------------------------------------------------------------

Следовательно:

Fe²⁺ + SO²⁻ + 2H₂O + 2H₂O → Fe⁰ + H₂↑ + 2OH⁻ + O₂↑ + 4H⁺ + SO₄²⁻

FeSO₄ + 4H₂O (ПЭТ) → Fe + H₂↑ + 2H₂O + O₂↑ + H₂SO₄

FeSO₄ + 2H₂O (ПЭТ) → Fe + H₂↑ + O₂↑ + H₂SO₄

3) Теперь из электролиза мы узнали что число электронов, участвующих в процессе окисления-восстановления у железа равен 2 ⇒ n = 2

4) Теперь находим время необходимое для выделения железа из формулы (1):

M(Fe) = 56 гр/моль

t = (m(Fe)×n×F)/(M(Fe)×I) = (2,8 гр × 2 × 96500 Кл)/((56 гр/моль × 10 А) = (0,05 моль × 2 × 96500 (А×с))/10 А = 0,1 × 9650 сек = 965 сек ≈ 16,08 мин

Ответ: t = 16,08 мин

Решено от : $DK954$

Answer 2

Для вычисления времени, необходимого для выделения железа массой 2,8 г из раствора сульфата железа (II) силой тока в 10 А, необходимо использовать закон Фарадея.

Закон Фарадея утверждает, что количество вещества, выделившегося на электроде, пропорционально заряду, прошедшему через электролит за определенное время. Формула, описывающая эту зависимость, выглядит следующим образом:

Q = I * t,

где Q - заряд (количество электричества), I - сила тока, t - время.

Для выделения 1 молекулы железа массой 55,85 г требуется 2 молекулы электрона, так как Fe2+ превращается в Fe с получением 2 электронов. Молярная масса железа равна 55,85 г/моль, поэтому масса 1 молекулы железа составляет:

55,85 г/моль / 6,022 * 10^23 молекул/моль ≈ 9,27 * 10^-23 г.

Таким образом, для выделения 2,8 г железа потребуется:

2,8 г / (9,27 * 10^-23 г/мол) ≈ 3 * 10^22 молекул железа.

Количество электрона, необходимых для выделения этого количества железа, равно:

3 * 10^22 молекул * 2 электрона/молекула = 6 * 10^22 электрона.

Заряд, прошедший через электролит, равен:

Q = 6 * 10^22 электрона * 1,6 * 10^-19 Кл/электрон ≈ 9,6 Кл.

Теперь мы можем использовать формулу закона Фарадея для вычисления времени:

9,6 Кл = 10 А * t.

Отсюда получаем:

t = 9,6 Кл / 10 А = 0,96 сек.

Таким образом, время, необходимое для выделения железа массой 2,8 г из раствора сульфата железа (II) силой тока в 10 А, составляет 0,96 секунды.