Question

Сколько литров газа H2 можно получить у воды с взаимодействия тока

Answer 1

2H2O= 2H2 + O2

n(H2O) : n(H2) = 1 : 1

V(H2)= 22.4л

Answer 2

Для расчета количества газа H2 (водорода) можно получить при взаимодействии тока с водой, необходимо учесть электролиз воды.

Электролиз воды - это процесс, в ходе которого вода разлагается на составляющие её элементы - водород (H2) и кислород (O2) - под воздействием электрического тока. Вода разлагается по следующему химическому уравнению:

2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g)

Из этого уравнения видно, что для выделения одного молекулы газа H2 требуется 2 молекулы воды.

Молекулярная масса воды (H2O) составляет около 18 г/моль, а молекулярная масса водорода (H2) равна примерно 2 г/моль.

Теперь давайте предположим, что у нас есть электролизер с эффективностью 100% (в реальности эффективность может быть ниже из-за различных потерь), и мы подаем 1 кулон (1 кулон = 1 ампер × 1 секунда) заряда на электролиз воды.

Количество молекул воды, которое будет разлагаться, можно рассчитать через количество заряда, проходящего через электролизер. Моль заряженных частиц (электронов или ионов) можно вычислить, используя формулу:

Моль = Количество заряда (Кулон) / Заряд элементарной частицы (1.602 × 10^-19 Кулон).

Для расчетов примем Заряд элементарной частицы ≈ 1.602 × 10^-19 Кулон.

Теперь у нас есть количество молекул воды, которое будет разлагаться, а также зная, что для получения одного молекулы H2 требуется 2 молекулы воды, можем рассчитать количество литров газа H2:

1. Рассчитаем количество молекул воды разлагаемых током: Моль воды = 1 кулон / (1.602 × 10^-19 Кулон) ≈ 6.24 × 10^18 молекул воды.

2. Рассчитаем количество молекул газа H2: Моль H2 = Моль воды / 2 ≈ 6.24 × 10^18 молекул H2.

3. Теперь рассчитаем массу газа H2: Масса H2 = Моль H2 × молекулярная масса H2 ≈ 6.24 × 10^18 молекул H2 × 2 г/моль ≈ 1.25 × 10^-6 г.

4. Количество литров газа H2 при стандартных условиях (0°C и 1 атм): 1 моль газа при стандартных условиях занимает около 22.4 литра.

Общий объем газа H2 ≈ (1.25 × 10^-6 г) / (2 г/моль) × 22.4 л/моль ≈ 1.4 × 10^-7 литра.

Таким образом, при условии 100% эффективности электролиза и подачи 1 кулона заряда, можно получить около 0.00000014 литра (или 0.14 микролитра) газа H2. Напомню, что в реальных условиях эффективность может быть ниже, и объем полученного газа H2 будет меньше.