Question

Стальную пластинку размером 25×35см требуется покрыть с двух сторон хромом ( плотность 6,9 г/см^3) толщиной 0,25 мм. Сколько времени необходимо пропускать ток силой 2А чтобы получить покрытие данной толщины

Answer 1

Предположим, что в растворе была соль трёхвалентного хрома..
Найдём объём хрома, который необходимо получить
V= 25*35*0,00025 = 0,219 см3
Масса хрома. m = V*p = .0219*6.9 = 1,5 г.
По закону Фарадея 
m = ЭIt/F, отсюда 
t = mF/(ЭI) = 1.5*96500/((52/3)*2) = 4175,5 c.

Answer 2

Для расчета времени, необходимого для получения покрытия хромом толщиной 0,25 мм на стальной пластине размером 25×35 см, мы можем использовать законы электролиза.

Первым шагом нам нужно определить массу хрома, необходимую для покрытия этой площади и толщины.

Объем хрома, необходимый для покрытия одной стороны пластины: \[V = S \times d,\] где \(S\) - площадь пластины, \(d\) - толщина покрытия.

Площадь одной стороны пластины: \[S = 25 \, \text{см} \times 35 \, \text{см} = 875 \, \text{см}^2 = 0.0875 \, \text{м}^2.\]

Объем хрома для одной стороны: \[V = 0.0875 \, \text{м}^2 \times 0.00025 \, \text{м} = 2.1875 \times 10^{-5} \, \text{м}^3.\]

Теперь, учитывая плотность хрома (\(6.9 \, \text{г/см}^3 = 6.9 \times 10^3 \, \text{кг/м}^3\)), мы можем вычислить массу хрома, необходимую для одной стороны пластины: \[m = V \times \text{плотность} = 2.1875 \times 10^{-5} \, \text{м}^3 \times 6.9 \times 10^3 \, \text{кг/м}^3 = 0.151 \, \text{г}.\]

Для покрытия обеих сторон пластины нам нужно удвоить эту массу: \[m_{\text{общая}} = 2 \times 0.151 \, \text{г} = 0.302 \, \text{г}.\]

Теперь, чтобы определить количество вещества, проходящего через электролит при данном токе в течение определенного времени, мы можем использовать уравнение:

\[Q = I \times t,\]

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

Мы можем использовать формулу Нернста-Планка, чтобы выразить количество хрома в веществе через заряд \(Q\):

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

где \(M\) - молярная масса вещества, \(n\) - количество электронов переносимых одной молекулой вещества, \(F\) - постоянная Фарадея (\(96500 \, \text{Кл/моль}\)).

Молярная масса хрома: около \(51.996 \, \text{г/моль}\).

Чтобы найти количество вещества (моль), используем формулу:

\[n = \frac{m}{M} = \frac{0.302 \, \text{г}}{51.996 \, \text{г/моль}} \approx 0.0058 \, \text{моль}.\]

Теперь мы можем найти заряд, необходимый для осаждения этой массы хрома:

\[Q = n \times F = 0.0058 \, \text{моль} \times 96500 \, \text{Кл/моль} \approx 560 \, \text{Кл}.\]

Теперь, если известна сила тока (\(I = 2 \, \text{А}\)), мы можем найти время (\(t\)):

\[t = \frac{Q}{I} = \frac{560 \, \text{Кл}}{2 \, \text{А}} = 280 \, \text{сек}.\]

Таким образом, чтобы получить покрытие хромом толщиной 0,25 мм на стальной пластине размером 25×35 см, с двух сторон, при силе тока 2 А, потребуется пропускать ток в течение примерно 280 секунд или 4 минут 40 секунд.