Question

Определите концентрацию раствора(%),полученного при электролизе 200 г 33,2% раствора KJ с силой 4 А в течении9650 секунд.​

Answer 1

Пример решения приводится также в учебнике

Answer 2

Для решения этой задачи нам понадобится закон Фарадея для электролиза:

$$m = I * t * (M / z),$$

где:

• $m$ - масса вещества, выделившегося или осаждающегося на электроде (в граммах),
• $I$ - сила тока (в амперах),
• $t$ - время электролиза (в секундах),
• $M$ - молекулярная масса вещества (в г/моль),
• $z$ - число электронов, участвующих в реакции.

Для KJ (калия йодида) $M = 166 г/моль$ и заряд иона $K^+$ равен $z = 1$.

Сначала найдем количество вещества $n$, выделившегося на электроде:

$$n = \frac{m}{M}.$$

Теперь можем найти количество электронов, участвующих в реакции:

$$q = n * z.$$

Зная заряд элементарного заряда $e = 1.602 \times 10^{-19}$ Кл, мы можем найти концентрацию ионов в растворе:

$$C = \frac{q}{V},$$

где $V$ - объем раствора.

Поскольку у нас есть 200 г раствора, мы должны найти объем раствора. Для этого нам понадобится плотность раствора. Для водных растворов КJ плотность примерно равна 1 г/см³.

$$V = \frac{m}{\text{плотность}}.$$

Подставив все известные значения, мы можем найти концентрацию раствора:

$$C(\%) = \frac{C}{\text{плотность}} * 100\%.$$

Давайте выполним все вычисления:

1. Найдем $m$:

$$m = I * t * \frac{M}{z} = 4 \, \text{А} * 9650 \, \text{с} * \frac{166 \, \text{г/моль}}{1} \approx 6.428 \times 10^6 \, \text{г}.$$

2. Найдем $n$:

$$n = \frac{m}{M} = \frac{6.428 \times 10^6 \, \text{г}}{166 \, \text{г/моль}} \approx 38711 \, \text{моль}.$$

3. Найдем $q$:

$$q = n * z = 38711 \, \text{моль} * 1 = 38711 \, \text{Кл}.$$

4. Найдем объем $V$:

$$V = \frac{m}{\text{плотность}} = \frac{6.428 \times 10^6 \, \text{г}}{1 \, \text{г/см³}} \approx 6.428 \times 10^6 \, \text{см³}.$$

5. Найдем концентрацию $C$:

$$C = \frac{q}{V} = \frac{38711 \, \text{Кл}}{6.428 \times 10^6 \, \text{см³}} \approx 0.00603 \, \text{Кл/см³}.$$

6. Найдем концентрацию в процентах:

$$C(\%) = \frac{C}{\text{плотность}} * 100\% = 0.00603 \, \text{Кл/см³} * 100\% \approx 0.603\%.$$

Итак, концентрация раствора, полученного при электролизе, составляет около 0.603%.