Question

Скільки часу треба проводити електроліз 20 мл 0,2 н. розчину CdSO4 із струмом у 0,1А для повного виділення кадмію якщо вихід за струмом складає 93%

Answer 1

Ответ:

Для визначення часу, необхідного для проведення електролізу із струмом у 0,1 А та повного виділення кадмію (Cd) з розчину CdSO4, ми можемо використовувати закон Фарадея для електролізу.

Спершу визначимо кількість заряду (Q), який необхідно передати, щоб виділити кадмій із іонної форми у розчині. Для цього використовуємо формулу:

Q = n * F

де:

- Q - кількість заряду (в кулонах);

- n - кількість молів кадмію, які потрібно виділити;

- F - число Фарадея (9,6485 x 10^4 Кл/моль), яке представляє кількість кулонів заряду, що відповідає одному еквіваленту речовини.

Знайшовши кількість заряду, ми можемо використовувати закон Фарадея для розрахунку часу (t), який потрібно провести електроліз:

t = Q / I

де:

- t - час (у секундах);

- Q - кількість заряду (в кулонах), яку ми знайшли раніше;

- I - сила струму (0,1 А).

Тепер ми можемо підставити значення і розрахувати час:

t = (n * F) / I

Зауважте, що ви зазначили, що вихід за струмом складає 93%. Це означає, що нам потрібно врахувати цей коефіцієнт в розрахунках для n (кількість молів кадмію).

n = (маса кадмію) / (маса атомів Cd в CdSO4) * (100 / вихід за струмом)

Маса атомів Cd в CdSO4 ви можете знайти з систематичного складу сполуки, і маса кадмію - з входження сполуки у розчині. Після знаходження n, ви можете використати його у попередньому рівнянні для обчислення часу t.

Answer 2

Електроліз - це хімічний процес розщеплення речовини з використанням електричного струму. У вашому випадку ми маємо електроліз розчину сульфату кадмію (CdSO₄).

Основний закон електролізу (закон Фарадея) визначає кількість речовини, яка виділяється або поглинається при електролізі, і виражається наступним рівнянням:

\[ m = \frac{Q \cdot M}{n \cdot F} \]

де: - \( m \) - маса виділеної речовини (в даному випадку кадмію), - \( Q \) - кількість заряду, яка пройшла через електролізер, - \( M \) - маса молекули виділеної речовини (маса молекули кадмію), - \( n \) - кількість електронів, необхідних для виведення одного молекули речовини, - \( F \) - число Фарадея (96,485 Кл/моль), електричний заряд одного молекули електронів.

У нашому випадку маємо розчин сульфату кадмію (CdSO₄). Маса молекули кадмію (M) дорівнює атомній масі кадмію (Cd), що приблизно дорівнює 112 г/моль.

\[ M = 112 \, \text{г/моль} \]

Ступінь іонізації речовини визначається з вихідним струмом. В даному випадку, вихід за струмом (η) становить 93%, тобто 0,93.

\[ η = 0,93 \]

Також нам відомо, що струм (I) дорівнює 0,1 Ампер.

\[ I = 0,1 \, \text{А} \]

Кількість електронів (n) для кадмію дорівнює заряду атома кадмію, що дорівнює 2 (оскільки Cd⁺⁺). Таким чином,

\[ n = 2 \]

Тепер ми можемо використовувати рівняння Фарадея для визначення кількості речовини (m):

\[ m = \frac{Q \cdot M}{n \cdot F} \]

Знаємо, що

\[ Q = I \cdot t \]

де \( t \) - час, протягом якого проходить струм. Тобто,

\[ Q = I \cdot t \]

Тепер ми можемо підставити це значення в рівняння Фарадея та знайти масу кадмію, що виділяється під час електролізу.

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

Треба врахувати, що ми шукаємо час (t), тому можемо переписати це рівняння як:

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

Підставимо відомі значення:

\[ t = \frac{m \cdot 2 \cdot 96,485}{0,1 \cdot 112} \]

Тепер, щоб визначити час електролізу, потрібно мати значення маси кадмію (m). Якщо це значення невідоме, ми не можемо точно визначити час електролізу. Якщо у вас є значення маси кадмію, ви можете використовувати це рівняння для знаходження часу електролізу.